国内外变电站自动化技术发展现状及发展趋势 RTU SCADA
SCADA系统发展历程和前景展望
SCADA系统发展历程和前景展望第一篇：SCADA系统发展历程和前景展望SCADA系统发展历程和前景展望SCADA系统概述SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。
它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。
它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。
它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。
SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。
在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。
SCADA系统发展历程SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统，全名为数据采集与监视控制系统。
SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。
SCADA系统发展到今天已经经历了三代。
第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。
SCADA市场分析
SCADA市场分析一、市场概述SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）是一种用于监控和控制工业过程的系统，它通过传感器、控制器和通信设备来实时监测和控制各种工业设备。
SCADA系统广泛应用于能源、创造业、交通运输、水处理、石油和天然气等行业。
本文将对SCADA市场进行详细的分析和概述。
二、市场规模和增长趋势根据市场研究公司的报告，SCADA市场在过去几年中保持了稳定增长的态势。
估计到2025年，全球SCADA市场规模将达到XX亿美元，并以每年X％的复合年增长率增长。
这主要受到工业自动化需求的增加、能源行业的发展以及对实时数据监测和控制的需求不断增加的影响。
三、市场驱动因素1. 工业自动化需求的增加：随着工业自动化的推进，企业对实时监测和控制的需求不断增加，SCADA系统成为实现自动化的重要工具。
2. 能源行业的发展：能源行业对于实时监测和控制的需求非常高，SCADA系统可以匡助能源公司实现对发电、输电和配电等过程的监控和控制。
3. 信息技术的进步：随着信息技术的不断发展，SCADA系统的功能不断增强，包括数据分析、远程访问和云平台集成等，提高了系统的灵便性和可扩展性。
四、市场细分根据应用领域的不同，SCADA市场可以分为能源行业、创造业、交通运输、水处理、石油和天然气等多个细分市场。
其中，能源行业占领了SCADA市场的最大份额，主要是由于能源行业对实时监测和控制的需求非常高。
五、地区分析1. 北美地区：北美地区是SCADA市场的主要消费地区，主要受到能源行业的需求推动。
美国和加拿大的能源行业发展迅速，对SCADA系统的需求非常高。
2. 欧洲地区：欧洲地区的SCADA市场规模也相当可观，主要受到创造业和水处理行业的需求推动。
德国、英国和法国等国家在创造业和水处理领域具有较高的市场份额。
3. 亚太地区：亚太地区的SCADA市场增长迅速，主要受到创造业和交通运输行业的需求推动。
变电站自动化发展综述
三.变电站自动化系统关键技术
1.网络技术 2.防误闭锁技术 3.分散式同期合闸技术 4.时钟同步技术 5.分散式故障录波技术 6.分技术
7.分散式低周减载技术 8.分散式母线保护技术 9.电压无功控制技术 10.保护信息管理技术
1.网络技术 网络层完成信息传递和系统对时等功能 流行两种网络层结构：即双层网和单层网结构
现场总线是面向底层设备的通信网络,解决IED 之间通信的低端应用
●
以太网最初是应用于上层(管理层)的通信网络 的高端应用
●
随着工业以太网发展,以太网设备成本下降,正 在走向低端产品,用以太网一统网络世界为时不 远
●
2.防误闭锁技术
╌何为“五防”:
(1) 防止误分、误合开关 (2) 防止带负荷拉、合隔离刀闸 (3) 防止带电挂(合)接地线(接地刀闸) (4) 防止带接地线(接地刀闸)合开关(隔离刀闸) (5)防止误入带电间隔
大多按电压等级110KV为界划分
110KV及以下变电站综合自动化系统典型结构图
监控工作站
GPS 路由器 MODEM
调度
对时总线
总控通信单元 （远动工作站）
总控通信单元 （远动工作站）
RS232/422/485
现场总线
测控装置
保护装置
保护测控装置
第三方智能设备
110KV部分
35KV,10KV部分
110KV及以下变电站综合自动化系统典型结构图
国际电工委员会解释为“在变电站内提供包括通信基础 设施在内的自动化系统 (SAS-Substation Automation System： The SAS provides Automation in a Substation including the Communication infrastructure)”
国内外配电自动化发展和现状
国内外配电自动化发展和现状国内外配电自动化发展和现状1.引言配电自动化是指通过现代化的控制和监测系统，实现对配电系统进行自动化操作和实时监控的技术手段。
它可以提高配电系统的运行效率、可靠性和安全性，促进能源的节约和环境保护。
本文将从国内外的角度分析配电自动化的发展和现状。
2.国内配电自动化发展概况2.1 发展历程自20世纪80年代中期开始，中国开始探索配电自动化技术。
随着电力系统的快速发展和技术的不断进步，国内配电自动化逐渐取得了突破性进展。
现在，国内的配电自动化技术已经应用到了各个领域，包括城市配电、工业配电和农村电网。
2.2 技术应用目前，国内的配电自动化系统主要包括智能终端设备、通信网络和监控管理软件。
智能终端设备可以实现对电网设备的检测和控制，通信网络可以实现设备之间的信息交流，监控管理软件可以对电网数据进行实时监测和分析。
2.3 发展瓶颈尽管国内配电自动化取得了一定的成就，但仍面临一些挑战。
其中最主要的挑战是技术标准和规范的缺乏，导致不同厂家之间的设备无法互操作。
此外，配电自动化系统的投资成本较高，还存在一些安全风险和隐私问题。
3.国外配电自动化发展概况3.1 发展领先国家在国外，一些国家在配电自动化领域取得了显著的进展。
例如，美国、德国、等国家在配电自动化技术的研究和应用方面处于领先地位。
3.2 技术应用国外的配电自动化系统与国内相似，主要包括智能终端设备、通信网络和监控管理软件。
然而，国外的配电自动化技术更加成熟和先进，应用范围也更广泛。
3.3 发展趋势国外的配电自动化技术在智能化和可持续发展方面有着更高的要求。
未来的发展趋势包括更加智能化和自动化的设备、更高效的通信网络以及更强大的数据分析和决策支持能力。
4.附件本文档涉及的附件包括相关配电自动化技术的案例研究、标准和规范文件，以及相关报告和论文。
5.法律名词及注释5.1 配电自动化配电自动化是指通过现代化的控制和监测系统，实现对配电系统进行自动化操作和实时监控的技术手段。
SCADA市场分析
SCADA市场分析一、市场概述SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）是指监控控制与数据采集系统，它是一种用于实时监控和远程控制分布式设备的技术。
SCADA系统在工业自动化领域得到广泛应用，包括能源、制造业、交通运输、水处理、石油化工等行业。
二、市场规模和增长趋势根据市场研究公司的数据显示，SCADA市场在过去几年持续增长，预计未来几年仍将保持良好的增长势头。
2019年，全球SCADA市场规模达到100亿美元，预计到2025年将增长至150亿美元，年复合增长率为5%左右。
三、市场驱动因素1. 工业自动化需求增加：随着工业自动化的推进，对于实时监控和远程控制的需求不断增加，SCADA系统作为关键技术得到广泛应用。
2. 能源行业的快速发展：能源行业对于SCADA系统的需求较高，包括电力、石油、天然气等领域，这些行业的发展也推动了SCADA市场的增长。
3. 安全和可靠性需求：SCADA系统能够提供实时监控和远程控制功能，有助于提高生产过程的安全性和可靠性，因此受到企业的青睐。
四、市场细分SCADA市场可以根据行业和地区进行细分。
1. 行业细分- 能源行业：包括电力、石油、天然气等领域，这些行业对于实时监控和远程控制的需求较高。
- 制造业：包括汽车制造、机械制造等领域，这些行业需要对生产过程进行实时监控和控制。
- 水处理行业：包括供水和污水处理，SCADA系统能够提供对水质和处理过程的实时监控和控制。
- 交通运输行业：包括铁路、公路、航空等领域，SCADA系统能够提供对交通运输设施的实时监控和控制。
2. 地区细分根据地区的不同，SCADA市场可以分为北美、欧洲、亚太和其他地区。
目前，北美地区是SCADA市场最大的地区，其次是欧洲和亚太地区。
五、竞争格局SCADA市场竞争激烈，主要的竞争者包括ABB、西门子、施耐德电气、霍尼韦尔等企业。
这些企业在技术研发、产品创新和市场拓展方面具有较强的实力和竞争优势。
SCADA市场分析
SCADA市场分析一、市场概述SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）是指监控控制与数据采集系统，是一种用于实时监控和控制工业过程的软件和硬件组合。
SCADA系统广泛应用于能源、水处理、交通、创造业等领域，具有实时监控、远程操作、数据采集与分析等功能。
本文将对SCADA市场进行分析，包括市场规模、市场趋势、竞争格局等方面。
二、市场规模根据市场研究公司的数据，全球SCADA市场规模在过去几年持续增长。
2022年，全球SCADA市场规模达到100亿美元，估计到2025年将达到150亿美元。
这主要受到工业自动化需求的增加以及对实时监控和数据分析能力的需求的推动。
三、市场趋势1. 工业自动化需求的增加：随着工业自动化水平的不断提高，企业对实时监控和远程操作的需求日益增长。
SCADA系统作为实现工业自动化的重要工具，将继续受到市场的青睐。
2. 云计算与大数据的应用：云计算和大数据技术的快速发展为SCADA系统带来了更多的机遇。
通过将SCADA系统与云平台集成，可以实现数据的集中存储和分析，提高数据的利用价值。
3. 安全性的提升：随着网络攻击的不断增加，SCADA系统的安全性问题备受关注。
市场上浮现了更加安全可靠的SCADA系统，具备防火墙、加密通信等安全功能，以应对潜在的网络威胁。
4. IoT技术的融合：物联网（IoT）技术的兴起为SCADA系统带来了新的发展机遇。
通过将传感器与SCADA系统相连接，可以实现对更多设备和过程的监控和控制，提高生产效率和质量。
四、市场竞争格局目前，全球SCADA市场竞争激烈，主要的厂商包括ABB、西门子、施耐德电气等。
这些厂商在技术研发、产品创新、市场拓展等方面具有较强的实力。
此外，一些本土厂商也在不断崛起，加剧了市场的竞争。
在市场细分方面，能源领域是SCADA系统的主要应用领域，占领了市场份额的较大比例。
随着可再生能源的发展，对能源监控和控制的需求将进一步增加。
配电自动化国内外发展现状
法国配电公司(eRDF)运营的配电网中压电网电压等级是20kV，所管辖的区域约占法国国土面积的95%，设有30个配电调度中心(DSO)，平均每个DSO大约负责100万客户的调度运行管理，调度范围是高/中压(H/M)变电站的变压器及以下的中低压电网，负责调度操作配电网上所有可以遥控操作的开关、eRDF根据对供电可靠性的要求，将供电区域分为大城市核心区、大城市郊区与中小城市以及农村地区，不同的区域的网架结构不同，配电自动化的方案也有差异。大城市核心区要求用户年均停电时间小于15min，大城市郊区要求用户年均停电时间小于30min，农村地区要求用户年均停电时间小于345min。
配电自动化国内外发展现状
欧洲发达国家的配电自动化应用较早，基本实现了配电变电站出线断路器、线路分段开关的远程监控，做到了配电网故障及时检测、处理及修复，且配电GIS获得了广泛应用，配电调度、停电投诉处理、故障抢修流程的管理基本都实现了自动化。
奥地利EVN公司维也纳地区的中压电网基本实现了自动化，安装配电网终端10000多套;意大利ENEL公司全国有80000多个中压/低压开闭所实现了远程遥控;法国20kV中压配电网全部实现了自动化;英国伦敦电网公司自1998年起，先后安装了5000个配电网终端;中部电网公司安装配电网终端7000个。此外在德国、芬兰、葡萄牙、丹麦等国馈线自动化都有一定的应用面。
变电站自动化技术的现状与未来
变电站自动化技术的现状与未来在现代电力系统中，变电站作为电力传输和分配的关键节点，其自动化技术的发展对于提高电力系统的可靠性、稳定性和运行效率具有至关重要的意义。
随着科技的不断进步，变电站自动化技术也在不断革新和完善，为电力行业带来了诸多变革。
一、变电站自动化技术的现状（一）智能化的一次设备如今，智能化的一次设备在变电站中得到了广泛应用。
例如，智能变压器能够实时监测自身的运行状态，包括油温、油位、绕组温度等参数，并通过智能传感器将这些数据传输至控制系统，实现对变压器的智能化控制和保护。
此外，智能断路器具备自动检测故障电流、快速切断故障等功能，大大提高了电力系统的故障处理能力。
（二）先进的二次设备二次设备是变电站自动化系统的核心组成部分。
目前，微机保护装置、测控装置等二次设备的性能不断提升。
这些设备具有高精度的测量、快速的运算处理能力和强大的通信功能，能够实现对变电站内各种电气量的精确测量和控制。
同时，基于数字信号处理技术的继电保护装置，能够更准确地识别故障类型和位置，提高保护动作的可靠性。
（三）通信技术的发展通信技术是实现变电站自动化的关键。
当前，以太网、光纤通信等高速通信技术在变电站中得到了广泛应用。
通过这些通信技术，变电站内的各种设备能够实现高速、可靠的数据传输，为实现变电站的智能化控制和管理提供了有力支持。
此外，IEC 61850 标准的推广应用，使得不同厂家的设备之间能够实现无缝通信和互操作，进一步提高了变电站自动化系统的开放性和兼容性。
（四）监控与管理系统变电站的监控与管理系统也日益完善。
通过计算机监控系统，运行人员可以实时掌握变电站内设备的运行状态、电气参数和告警信息，并能够远程控制设备的操作。
同时，管理系统能够对变电站的运行数据进行分析和处理，为设备的维护检修、运行管理提供决策依据。
二、变电站自动化技术面临的挑战（一）数据安全与隐私保护随着变电站自动化程度的提高，大量的敏感数据在网络中传输和存储，数据安全和隐私保护成为了一个重要问题。
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国内变电站综合自动化技术发展现状和趋势
我国变电站综合自动化技术的起步发展虽比国外晚, 但我国70年代初期便先后研制成电气集中控制装置和“四合一”装置( 保护、控制、测量、信号) 。
如南京电力自动化设备厂制造的DJK 型集中控制装置, 长沙湘南电气设备厂制造的WJBX 型“四合一”集控台。
这些称之为集中式的弱电控制、信号、测量系统的研制成功和投运为研制微机化的综合自动化装置积累了有益的经验。
70年代末80年代初南京电力自动化研究院率先研制成功以Motorola 芯片为核心的微机RT U 用于韶山灌区和郑州供电网, 促进了微机技术在电力系统的广泛应用。
1987年, 清华大学在山东威海望岛35kV 变电站用3台微型计算机实现了全站的微机继电保护、监测和控制功能。
之后, 随着1988年由华北电力学院研制的第1代微机保护( OI 型) 投入运行, 第2代微机保护( WXB-11) 1990年4月投入运行并于同年12月通过部级鉴定。
较远动装置采用微机技术滞后且更为复杂的继电保护全面采用微机技术成为现实。
至此,随着微机保护、微机远动、微机故障录波、微机监控装置在电网中的全面推广应用,人们日益感到各专业在技术上保持相对独立造成了各行其是, 重复硬件投资, 互连复杂, 甚至影响运行的可靠性。
1990年,清华大学在研制鞍山公园变电站综合自动化系统时, 首先提出了将监控系统和RT U 合而为一的设计思想。
1992年5月,电力部组织召开的“全国微机继电保护可靠性研讨会”指出: 微机保护与RT U, 微机就地监控, 微机录波器的信息传送, 时钟、抗干扰接地等问题应统一规划并制定统一标准, 微机保护的联网势在必行。
由南京电力自动化研究院研制的第1套适用于综合自动化系统的成套微机保护装置ISA 于1993年通过部级鉴定以后, 各地电网逐步开始大量采用变电站综合自动化系统。
1994年中国电机工程学会继电保护及自动化专委会在珠海召开了“变电站综合自动化分专业委员会”的成立大会,这标志着对变电站综合自动化的深入研究和应用进入了一个新阶段。
目前, 国内有关研制和生产单位推出的变电站自动化系统及产品很多, 根据该技术的发展过程及系统结构特点, 归纳起来可分为3种典型类型。
第1种类型为基于RT U、变送器及继电保护与自动装置等设备的变电站综合自动化系统, 一般称为增强型RT U 方式, 也称集中式, 或第1代综合自动化系统。
该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RT U 装置以实现“四遥”。
结构上仅是站级概念, 有关重要信息通过硬接点送给RT U 装置, 变电所的监测量一般经变送器变换后送给RT U 。
开关监测量是直接引至RT U , RT U 的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令。
该类系统的特点是: 系统功能不强, 硬件设备重复, 整体性能指标低, 系统联接复杂, 可靠性低, 但其成本低, 特别适合于老站的改造。
实际上该类系统仅为变电站综合自动化的初级形式, 尚不能称为综合自动化系统。
第2种类型为从硬件结构上按功能对装置进行了划分, 摒弃了集中式单CP U 结构而走向分散, 系统由数据采集单元,主机单元、遥控执行单元、保护单元组成。
各功能单元通过通信网络等手段实现有机结合, 构成系统。
该类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏、远动屏、测量仪表等。
它具有较强的在线功能。
各种功能比较完善, 且人机界面较好。
但系统仍然比较复杂, 联结电缆较多, 系统可靠性不太高。
这类系统虽然做到了一定程度上的分散,但没有从整体上来考虑变电站综合自动化系统的结构, 一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。
由于我国保护和远动分属不同的部门和专业。
故我国目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。
这类系统一般称为分散式系统或第2代综合自动化系统, 是一种过渡方案。
第3种类型系统是采用国际上成熟的先进设计思想, 引入了站控级和间隔级概念, 系统采用分层分布式结构。
设备分变电站层设备( 站控级) 和间隔层设备( 间隔级) 。
间隔层设备原则上按一次设备组织, 例如1条线路、1台主变压器。
每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、录波等所有功能。
设计的原则是: 凡是可以在本间隔层设备完成的功能, 尽量由间隔层设备就地独立处理, 不依赖于通信网和变电站层设备。
变电站层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电站实时运行情况, 并通过间隔层设备实现变电站控制, 它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系, 这类系统实现了信息资源的共享以及保护、监控功能的综合化,大大简化了站内二次回路, 它完全消除了设备之间错综复杂的二次电缆。
由于间隔层设备可放在开关柜上或放置在一次设备附近, 从而可大大缩小主控制室面积, 节省控制电缆, 减少CT 负担。
同时大大提高了整个系统的可靠性、可扩展性, 是综合自动化系统的发展方向。
该类系统一般称为分层分布式系统, 也称为第3代变电站综合自动化系统。
第1种技术观点认为: 变电站综合自动化系统主要考虑“四遥量”的采集, 以点为对象, 面向“功
能设计”, 故变电站综合自动化系统应以传统RT U 装置或在其基础上发展起来的数据采集装置、主控单元、遥控执行等装置组成的监控为基础组成, 它与微机保护的联系只要通过装置上的串行口收集信息即可, 并且特别强调保护的独立性, 即两者不能有任何硬件上的融合。
由于变电站综合自动化系统源于传统的“四遥”并且是在微机远动、微机保护基础上发展起来的, 且保护和远动分属不同的部门和专业, 故这种技术观点曾一度流行。
而第2种技术观点认为: 综合自动化技术是以先进可靠的微机保护为核心, 以成熟的网络通信技术将测量控制与继电保护融为一体, 共享数据资源, 并十分强调系统的总体结构优化以及系统的可靠性。
系统是以对应的一次设备为对象, 面向“对象设计”。
当然它也强调保护的相对独立性, 主张在决不降低保护可靠性和功能的前提下, 目前至少可以在低压上采用保护与测控合一的综合装置。
第2种技术观点是在微机保护技术成熟并向网络化多功能方向发展的基础上形成的。
因此, 第2种技术观点正逐步成为大家的共识, 它也成为了目前综合自动化技术发展的趋势和潮流。
综观目前国内变电站综合自动化技术的发展轨迹, 我们可以看出如下发展趋势:在总体结构上引入国际上成熟的先进设计思想, 采用分层分布式结构, 并采用计算机局域网( L AN) , 通信规约向国际标准靠拢; 通信媒介普遍采用光纤, 因为光纤具有抗电磁干扰的突出优点; c. 间隔层设备逐步采用保护与测控合一的综合装置, 对于配电线直接安装在开关柜上。
国外变电站综合自动化技术发展概况
国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发研究工作。
其主要特点为: 系统一般采用分层分布式, 系统由站控级和元件/ 间隔级组成, 大部分系统在站控级和元件/ 间隔级的通信采用星形光纤连接,继电保护装置下放到就地, 主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系, 没有强电控制电缆进入主控制室, 这样节约了大量控制电缆, 大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰,提高了运行水平和安全可靠性。
RTU
RTU（远程终端单元），英文全称RemoteTerminalUnit，中文全称为远程终端控制系统，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。
RTU(RemoteTerminalUnit)是构成企业综合自动化系统的核心装置，通常由信号输入/出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成，由微处理器控制，并支持网络系统。
它通过自身的软件(或智能软件)系统，可理想地实现企业中央监控与调度系统对生产现场一次仪表的遥测、遥控、遥信和遥调等功能。
RTU，是SCADA系统的基本组成单元。
RTU是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。
RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式，它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。
SCADA
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域[1] 。
在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。
它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的"四遥"功能.RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分．在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用．。