[发明专利]数据采集与监控系统中电网动态过程数据的传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动化技术，特别涉及电力系统数据采集与监控系统(SCADA)中电网动态过程数据的传输方法。

背景技术

数据采集与监控系统(Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA)是伴随计算机和通信技术发展而来的一种监控系统，被广泛地应用到电力、供水、石油、化工、燃气以及过程控制等诸多领域，其中在电网调度中应用最为普遍。它通过安装在电厂和变电站的远程数据采集终端(Remote Terminal Unit，RTU)将监控对象——电网的状态信息(电流、电压、频率、线路潮流、开关状态和发电机功角等)反馈到控制中心，对不正常状态报警，并为调度员进行决策和实施控制提供帮助。一般而言，电网正常运行时，数据采集与监控系统能完整准确地反应电网的状态信息，帮助调度运行人员正确掌握系统运行状态，及时跟踪、调整电力系统运行状态，已成为电力调度不可缺少的工具。

由于数据采集与监控系统需要实现对分布在广阔地域上几十甚至几百个变电站和发电厂的成千上万个电流、电压、频率、潮流、开关状态和发电机功角等的监测，受网络通信和计算机处理容量的限制，只能以几秒一次的方式刷新显示电网状态。当电网处于正常运行状态且电压、电流、频率、潮流和发电机功角变化不大时，数据采集与监控系统能准确反应电网运行状态。但当电网发生短路故障或其它扰动时，电网的电流、电压、频率、线路潮流和发电机功角都可能快速变化，此时每隔几秒刷新一次显示电网状态的数据采集与监控系统就无法准确反应系统动态过程。此类情形在实际电网的紧急状况处理中时有发生，某些电网典型的动态过程，如低频振荡现象在数据采集与监控系统中长期得不到有效观测，严重地影响了调度人员及时正确决策。

在现代数字化变电站中，远程数据采集终端可以通过变电站内通信网络从新型电子式互感器中接收到每一瞬时的电流、电压、频率和发电机功角等测量数据，并能计算得到线路潮流。因此，可以说远程数据采集终端收集的数据完整地包含了电网动态过程的信息。但由于数据采集与监控系统网络通信带宽的限制，不可能将远程数据采集终端中完整包含电网动态过程信息的数据全部发送到控制中心，现在的电网数据采集与监控系统只能每隔几秒钟以监控对象数据刷新周期中某一瞬时的数据刷新显示电网状态，所以不能给调度运行人员提供扰动时电网动态过程的信息。解决此问题的一种可行选择是从数据刷新周期内动态过程数据中提取出数据量显著减小且能表征动态过程信息的数据，通过传输这些数据量显著减少的数据来降低对通信系统的要求，达到将电力系统动态过程信息传达到控制中心的目的。

发明内容

本发明的目的是在数据采集与监控系统现有硬件设施基础上提高其反应系统动态过程的能力，以提高电网动态过程在数据采集与监控系统中的可观测性，提高调度人员应对突发事件和快速正确决策的能力。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：在数据采集与监控系统每一刷新周期中，在远程数据采集终端侧采用数据压缩或抽样等方式，提取数据量较少的数据来记录该数据刷新周期中电力系统动态过程的信息，并将提取的数据传送到调度中心，以减少传输数据量，降低对通信系统的要求。然后在控制中心根据接收到的数据重构和显示系统动态过程。

减少数据量的技术方法主要有数据压缩或数据抽样等，其主旨是以较少的数据记录数据刷新周期内电力系统动态过程(电流、电压、功角、频率和潮流)信息，并将此数据传送到控制中心，然后在控制中心根据接收到的数据重构电力系统动态过程，达到降低对通信系统要求和在现有系统基础上传输电力系统动态过程信息的目的。其中，数据压缩方法可选用有损压缩技术(数据拟合技术等)或无损压缩技术(Huffman编码、算术编码、行程长度编码、LZW编码压缩算法等)，然后在控制中心由接收到的数据进行数据重构或解压缩来恢复动态过程数据；抽样可以采用均匀抽样和不均匀采样得到动态过程数据中的少量数据点，然后在控制中心利用插值重构实际系统动态过程数据。由于仅传输经压缩或抽样后数据量显著减少的数据，可有效降低电力系统通信网络传输负载。本发明所提方法可在现有数据采集与监控系统基础上辅以必要的软件改造予以实施。由于所提方法传输的数据包含电力系统动态过程信息，所以采用本方法的数据采集与监控系统能真实准确地反应电力系统动态过程。