五、电力系统计算机监控系统——电力系统调度自动化系统

（一）计算机监控系统的构成及其作用

电力系统计算机监控系统由计算机硬件、软件、远动和信道所组成的一项复杂的系统工程，系统工程各个部分相互有机配合，缺一不可。

电力系统实现计算机监控有如下几方面的好处：

经济。利用计算机实现在线经济调度可以合理地利用一次能源资源，降低全系统的发电成本和网耗。
安全。利用配置彩色屏幕显示器的计算机可以随时监视电力系统的运行情况。当发生事故时可以及时处理，有助于防止事故扩大，减少停电损失。
提高运行质量。利用计算机实现自动发电控制（AGC）可以自动维持频率不变和联络线功率为事先安排的数值；利用计算机实现无功

——电压调节可显著提高全电网的电压质量。

运行记录自动化。自动记录电力系统的正常运行情况、事故运行情况和事故的顺序事件记录，有助于事故分析，还可减轻运行人员的重复劳动。

（二）计算机监控系统的配置和功能

电力系统计算机监控系统的核心或大脑是电子计算机。因为计算机

监控系统是一个实时的控制系统，对计算机的可靠性要求很高。对整个计算机监控系统的可靠性通常用可用率（AV）来表示。系统的可用率用下式计算

AV = 系统运行时间 ×100%

（系统运行时间 + 系统停用时间）

现代计算机双机系统可用率在 99.9％以上。

计算机监控系统最初系用一台计算机，后来采用双机系

统，接着采用主机—前置机系统，前置机承担处理周期快而计算简单的实时任务（如远动信息的采集和处理、计算机通信控制等），主机处理更复杂的任务。主机和前置机都用两套，形成广义双机系统。近年来，微型计算机和计算机工作站迅速发展，性能不断提高，因此出现了用多微机组成的分布式监控系统。这种分布式系统的特点是分别用专用计算机来处理某种功能。例如，数据采集、CRT 管理，通信处理、AGC 发电、安全分析等功能分别用专用计算机处理，整个组成一套分布处理系统。为了提高可靠性，实行整套备用，宏观上来看是对称的双机系统。彩色屏幕显示器实现人机联系，使运行人员能直观看到整个电力系

统的运行状况和处理结果，通过键盘操作等可直接干预和控制电力系统的运行。

远动装置（RTU）是电力系统计算机监控系统的基础。远动装置是远方信息收集，实现遥信、遥测、遥控和遥调的不可缺少的环节，现在都是采用微机远动装置。现代化微机 RTU 沿着两个方向发展：一种是循环式；另一种是应答式。循环式就是由发送端循环不断地将信息发送到接收端；而应答式则是由主站端依次查询每台 RTU 有无信息发送。如无信息要送，则立即查询下一台 RTU。如有信息要送，则将该 RTU 的信息送完，主站端再查询下一台 RTU。目前，世界上多数国家使用应答式 RTU，日本国则采用循环式 RTU。

通信相当于电力系统计算机监控系统的神经系统，远动信息经通信送到控制中心，而调度中心的控制命令经过通信才能送到发电厂和变电站。通信和运动都是电力系统计算机监控系统的基础部分。目前，电力系统计算机监控系统的通信主要采用微波和载波通信。

计算机监控系统有了硬件只是一个基础，还要配上成套的软件才能发挥应有的功能。计算机都配有系统软件，它是管理程序的程序，是为其他程序服务并提供方便的程序。系统软件的内容大致有：①为用户编程提供各种方便的手段和工具，如各种语言的编译程序、各种用于调试程序的软件工具等；②对计算机运行进行调度和管理的操作系统；③其它服务性程序，如诊断查错程序、系统生成和初始化程序等。

电力系统计算机监控系统发挥作用还必须有支持软件。支持软件主要由实时数据库、人——机联系和信息收集系统构成，对应用软件起重要的支持作用。

（三）计算机监控的应用软件

电力系统的安全和经济运行最终要靠应用软件来实现。因此，应用软件是电力系统计算机监控系统的重要组成部分。

应用软件可分为三类：基本的 SCADA 软件、经济调度应用软件和安全分析的应用软件。

1．SCADA 软件

SCADA 是数据采集与监控的英文缩写。SCADA 内容包括：

实时数据显示。把各厂、站收集的实时数据显示在屏幕上，供调度员监视全电力系统的运行状态。
越限报警。如果电力系统中的发电机、变压器、输电线、母线发生过负荷和电压越限，则发出报警，引起调度人员注意。
事件记录。电力系统中的断路器、继电保护或某些隔离开关改变状态及调度员在屏幕上操作都自动打印，还有顺序事件记录等。
遥控和遥调。调度员远方操作断路器和变压器分接头以及 AGC 设定点的调节。
事故后分析或故障追忆以及运行报表自动记录。2．经济调度应用软件

自动发电控制（AGC／EDC）。它有 3 个功能：①维持系统频率在允许范围内；②维持联络线功率；③配合经济调度程序，合理分配各发电厂出力，使全系统发电成本最小。
经济调度。它可在电力系统安全条件下，用等微增率法，使全电力系统成本最小，将全电力系统的总负荷最佳分配给各个电厂和电厂各台机组。据报导，在线经济调度可节省燃料 0．5％～2％。
开停机计划与水、火电调度计划。在满足全系统负荷的前提下，如何开机、停机的问题是一个较复杂的问题。据文献报导，利用计算机合理安排开停机计划，可以节约燃料 2％～6％。

3．安全分析的应用软件

它包括安全分析、优化潮流计算、状态估计和调度员培训模拟等。

安全分析或事故预想。它是对电网安全实行预防性控制的软件。在正常运行时，进行事故预想计算。通常考虑一处断线或一台机跳闸或母线故障，即所谓 n—1 事故预想计算，检查过负荷或电压越限。如发现过负荷或电压越限，则向调度员报警，并转入再分配计算，向调度员提供消除过负荷或越限的对策。这就是所谓的 n—1 静态安全分折。目前，动态安全分析尚待研究。
1. 优化潮流计算。它的基本思路是在满足负荷约束与运行约束条件下，使电力系统燃料消耗（或发电成本）最小。它综合考虑了电力系统的经济运行和安全约束，是全面考虑有功和无功负荷分配的新计算方法。
2. 状态估计。它可向安全分析和在线潮流等应用软件提供可靠的数据库。
3. 调度员培训模拟。它有两种：一种利用备用计算机来开发模拟软件，调度员可利用备用计算机进行模拟操作，以提高其处理事故的经验；另一种是利用一台离线计算机，但控制室、模拟盘、操作台与在线计算机控制的环境一样，同样可以培训调度员。这种方式投资要高一些。

（四）能量管理系统

计算机监控系统可分为 3 种情况：第一种是安全监视控制（SCADA）系统，主要执行安全监视与控制功能，硬件和软件较简单。这种控制系统适用于配电系统的监视与控制。第二种叫做 SCADA＋AGC／EDC 系统，这种系统可用于部分省网的调度系统和大的地区调度系统。第三种叫做

能量管理系统（EMS）。这种系统除了具有 SCADA 和 AGC／EDC 功能外，还包括安全分析等高级应用软件，主要用于大电力系统或跨省电网调度中心。