什么是SCADA系統

什么是SCADA系統

SCADA系統發(fā)展過(guò)程

SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系統，全名為數據采集與監視控制系統。SCADA系統自誕生之日起就與計算機技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。SCADA系統發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。

第一代是基于專(zhuān)用計算機和專(zhuān)用操作系統的SCADA系統，如電力自動(dòng)化研究院為華北電網(wǎng)開(kāi)發(fā)的SD176系統以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動(dòng)系統所設計的H-80M系統。這一階段是從計算機運用到SCADA系統時(shí)開(kāi)始到70年代。

第二代是80年代基于通用計算機的SCADA系統，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統一般是通用的UNIX操作系統。在這一階段，SCADA系統在電網(wǎng)調度自動(dòng)化中與經(jīng)濟運行分析，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò )分析結合到一起構成了EMS系統（能量管理系統）。第一代與第二代SCADA系統的共同特點(diǎn)是基于集中式計算機系統，并且系統不具有開(kāi)放性，因而系統維護，升級以及與其它聯(lián)網(wǎng)構成很大困難。


90年代按照開(kāi)放的原則，基于分布式計算機網(wǎng)絡(luò )以及關(guān)系數據庫技術(shù)的能夠實(shí)現大范圍聯(lián)網(wǎng)的EMS/SCADA系統稱(chēng)為第三代。這一階段是我國SCADA/EMS系統發(fā)展最快的階段，各種最新的計算機技術(shù)都匯集進(jìn)SCADA/EMS系統中。這一階段也是我國對電力系統自動(dòng)化以及電網(wǎng)建設投資最大的時(shí)期，國家計劃未來(lái)三年內投資2700億元改造城鄉電網(wǎng)可見(jiàn)國家對電力系統自動(dòng)化以及電網(wǎng)建設的重視程度。

第四代SCADA/EMS系統的基礎條件已經(jīng)或即將具備，預計將與21世紀初誕生。該系統的主要特征是采用Internet技術(shù)、面向對象技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及JAVA技術(shù)等技術(shù)，繼續擴大SCADA/EMS系統與其它系統的集成，綜合安全經(jīng)濟運行以及商業(yè)化運營(yíng)的需要。

SCADA系統在電氣化鐵道遠動(dòng)系統的應用技術(shù)上已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，應用上也有迅猛的發(fā)展。由于電氣化鐵道與電力系統有著(zhù)不同的特點(diǎn)，在SCADA系統的發(fā)展上與電力系統的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠動(dòng)系統上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品有由我所自行研制開(kāi)發(fā)的HY200微機遠動(dòng)系統以及由西南交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的DWY微機遠動(dòng)系統等。這些系統性能可靠、功能強大，在保證電氣化鐵道供電安全，提高供電質(zhì)量上起到了重要的作用，對SCADA系統在鐵道電氣化上的應用功不可沒(méi)。

SCADA系統是以計算機為基礎的生產(chǎn)過(guò)程控制與調度自動(dòng)化系統。它可以對現場(chǎng)的運行設備進(jìn)行監視和控制，以實(shí)現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類(lèi)信號報警等各項功能。
由于各個(gè)應用領(lǐng)域對SCADA的要求不同，所以不同應用領(lǐng)域的SCADA系統發(fā)展也不完全相同。
在電力系統中，SCADA系統應用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統（EMS系統）的一個(gè)最主要的子系統，有著(zhù)信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現已經(jīng)成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調度員的負擔，實(shí)現電力調度自動(dòng)化與現代化，提高調度的效率和水平中方面有著(zhù)不可替代的作用。

SCADA在鐵道電氣化遠動(dòng)系統上的應用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運輸的調度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化SCADA系統的發(fā)展過(guò)程中，隨著(zhù)計算機的發(fā)展，不同時(shí)期有不同的產(chǎn)品，同時(shí)我國也從國外引進(jìn)了大量的SCADA產(chǎn)品與設備，這些都帶動(dòng)了鐵道電氣化遠動(dòng)系統向更高的目標發(fā)展。

SCADA系統未來(lái)發(fā)展

SCADA系統在不斷完善，不斷發(fā)展，其技術(shù)進(jìn)步一刻也沒(méi)有停止過(guò)。當今，隨著(zhù)電力系統以及鐵道電氣化系統對SCADA系統需求的提高以及計算機技術(shù)的發(fā)展，為SCADA系統提出新的要求，概括地說(shuō)，有以下幾點(diǎn)：

1、SCADA/EMS系統與其它系統的廣泛集成

SCADA系統是電力系統自動(dòng)化的實(shí)時(shí)數據源，為EMS系統提供大量的實(shí)時(shí)數據。同時(shí)在模擬培訓系統，MIS系統等系統中都需要用到電網(wǎng)實(shí)時(shí)數據，而沒(méi)有這個(gè)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數據信息，所有其它系統都成為“無(wú)源之水”。所以在這今十年來(lái)，SCADA系統如何與其它非實(shí)時(shí)系統的連接成為SCADA研究的重要課題；現在在SCADA系統已經(jīng)成功地實(shí)現與DTS（調度員模擬培訓系統）、
企業(yè)MIS系統的連接。SCADA系統與電能量計量系統，地理信息系統、水調度自動(dòng)化系統、調度生產(chǎn)自動(dòng)化系統以及辦公自動(dòng)化系統的集成成為SCADA系統的一個(gè)發(fā)展方向。


2、變電所綜合自動(dòng)化

以RTU、微機保護裝置為核心，將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統，取代傳統的控制保護屏，能夠降低變電所的占地面積和設備投資，提高二次系統的可靠性。變電所的綜合自動(dòng)化已經(jīng)成為有關(guān)方面的研究課題，我國東方電子等公司已經(jīng)推出相應的產(chǎn)品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。

3、專(zhuān)家系統、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等新技術(shù)研究與應用

利用這些新技術(shù)模擬電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)，并開(kāi)發(fā)出調度輔助軟件和管理決策軟件，由專(zhuān)家系統根據不同的實(shí)際情況推理出最優(yōu)化的運行方式或出來(lái)故障的方法，以達到合理、經(jīng)濟地進(jìn)行電網(wǎng)電力調度，提高運輸效率的目的。


4、面向對象技術(shù)、Internet技術(shù)、及JAVA技術(shù)的應用

面向對象技術(shù)（OOT）是網(wǎng)絡(luò )數據庫設計、市場(chǎng)模型設計和電力系統分析軟件設計的合適工具，將面向對象技術(shù)（OOT）運用于SCADA/EMS系統是發(fā)展趨勢。

隨著(zhù)Internet技術(shù)的發(fā)展，瀏覽器界面已經(jīng)成為計算機桌面的基本平臺，將瀏覽器技術(shù)運用于SCADA/EMS系統，將瀏覽器界面作為電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統的人機界面，對擴大實(shí)時(shí)系統的應用范圍，減少維護工作量非常有利；在新一代的SCADA/EMS系統中，傳統的MMI界面將保留，主要供調度員使用，新增設的Web服務(wù)器供非實(shí)時(shí)用戶(hù)瀏覽，以后將逐漸統一為一種人機界面。


JAVA語(yǔ)言綜合了面向對象技術(shù)和Internet技術(shù)，將編譯和解釋有機結合，嚴格實(shí)現了面向對象的四大特性：封裝性、多態(tài)性、繼承性、動(dòng)態(tài)聯(lián)編，并在多線(xiàn)程支持和安全性上優(yōu)于C++，以及其它諸多特性，JAVA技術(shù)將導致EMS/SCADA系統的一場(chǎng)革命。