一.SCADA系統(tǒng)概述
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。
SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。
由于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。
在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應(yīng)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(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個(gè)最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
SCADA在鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上的應(yīng)用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化SCADA系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，不同時(shí)期有不同的產(chǎn)品，同時(shí)我國(guó)也從國(guó)外引進(jìn)了大量的SCADA產(chǎn)品與設(shè)備，這些都帶動(dòng)了鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)向更高的目標(biāo)發(fā)展。
SCADA在石油管道工程中占有重要的地位,系統(tǒng)管理石油管道的順序控制輸送、設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)同步傳輸記錄，監(jiān)控管道沿線及各站控系統(tǒng)運(yùn)行狀況。各站場(chǎng)的站控系統(tǒng)作為管道自動(dòng)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制單元，除完成對(duì)所處站場(chǎng)的監(jiān)控任務(wù)外，同時(shí)負(fù)責(zé)將有關(guān)信息傳送給合肥調(diào)度控制中心并接受和執(zhí)行其下達(dá)的命令，并將所有的數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)存。除此之外的基本功能,現(xiàn)在的SCADA管道系統(tǒng)還具備泄露檢測(cè),系統(tǒng)模擬,水擊提前保護(hù)等新功能.
二．SCADA系統(tǒng)發(fā)展歷程
SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統(tǒng)，全名為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)自誕生之日起就與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。
第一代是基于專用計(jì)算機(jī)和專用*作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)，如電力自動(dòng)化研究院為華北電網(wǎng)開發(fā)的SD176系統(tǒng)以及在日本日立公司為我國(guó)鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的H-80M系統(tǒng)。這一階段是從計(jì)算機(jī)運(yùn)用到SCADA系統(tǒng)時(shí)開始到70年代。
第二代是80年代基于通用計(jì)算機(jī)的SCADA系統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計(jì)算機(jī)以及其它通用工作站，*作系統(tǒng)一般是通用的UNIX*作系統(tǒng)。在這一階段，SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起構(gòu)成了EMS系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）。第一代與第二代SCADA系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是基于集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護(hù)，升級(jí)以及與其它聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。
90年代按照開放的原則，基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的EMS/SCADA系統(tǒng)稱為第三代。這一階段是我國(guó)SCADA/EMS系統(tǒng)發(fā)展最快的階段，各種最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)都匯集進(jìn)SCADA/EMS系統(tǒng)中。這一階段也是我國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化以及電網(wǎng)建設(shè)投資最大的時(shí)期，國(guó)家計(jì)劃未來(lái)三年內(nèi)投資2700億元改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)可見國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化以及電網(wǎng)建設(shè)的重視程度。
第四代SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件已經(jīng)或即將具備，預(yù)計(jì)將與21世紀(jì)初誕生。該系統(tǒng)的主要特征是采用Internet技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及JAVA技術(shù)等技術(shù)，繼續(xù)擴(kuò)大SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的需要。
SCADA系統(tǒng)在電氣化鐵道遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)上已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，應(yīng)用上也有迅猛的發(fā)展。由于電氣化鐵道與電力系統(tǒng)有著不同的特點(diǎn)，在SCADA系統(tǒng)的發(fā)展上與電力系統(tǒng)的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品有由我所自行研制開發(fā)的HY200微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以及由西南交通大學(xué)開發(fā)的DWY微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)性能可靠、功能強(qiáng)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(duì)SCADA系統(tǒng)在鐵道電氣化上的應(yīng)用功不可沒。
三．SCADA系統(tǒng)發(fā)展瞻望
SCADA系統(tǒng)在不斷完善，不斷發(fā)展，其技術(shù)進(jìn)步一刻也沒有停止過(guò)。當(dāng)今，隨著電力系統(tǒng)以及鐵道電氣化系統(tǒng)對(duì)SCADA系統(tǒng)需求的提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為SCADA系統(tǒng)提出新的要求，概括地說(shuō)，有以下幾點(diǎn)：
1．SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的廣泛集成
SCADA系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源，為EMS系統(tǒng)提供大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)在模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，MIS系統(tǒng)等系統(tǒng)中都需要用到電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而沒有這個(gè)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，所有其它系統(tǒng)都成為“無(wú)源之水”。所以在這今十年來(lái)，SCADA系統(tǒng)如何與其它非實(shí)時(shí)系統(tǒng)的連接成為SCADA研究的重要課題；現(xiàn)在在SCADA系統(tǒng)已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)與DTS（調(diào)度員模擬培訓(xùn)系統(tǒng)）、 企業(yè)MIS系統(tǒng)的連接。SCADA系統(tǒng)與電能量計(jì)量系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)、水調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的集成成為SCADA系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。
2．變電所綜合自動(dòng)化
以RTU、微機(jī)保護(hù)裝置為核心，將變電所的控制、信號(hào)、測(cè)量、計(jì)費(fèi)等回路納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏，能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資，提高二次系統(tǒng)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(guó)東方電子等公司已經(jīng)推出相應(yīng)的產(chǎn)品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。
3．專家系統(tǒng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)研究與應(yīng)用
利用這些新技術(shù)模擬電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀態(tài)，并開發(fā)出調(diào)度輔助軟件和管理決策軟件，由專家系統(tǒng)根據(jù)不同的實(shí)際情況推理出最優(yōu)化的運(yùn)行方式或出來(lái)故障的方法，以達(dá)到合理、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行電網(wǎng)電力調(diào)度，提高運(yùn)輸效率的目的。
4．面向?qū)ο蠹夹g(shù)、Internet技術(shù)、及JAVA技術(shù)的應(yīng)用
面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、市場(chǎng)模型設(shè)計(jì)和電力系統(tǒng)分析軟件設(shè)計(jì)的合適工具，將面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）運(yùn)用于SCADA/EMS系統(tǒng)是發(fā)展趨勢(shì)。
隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，瀏覽器界面已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)桌面的基本平臺(tái)，將瀏覽器技術(shù)運(yùn)用于SCADA/EMS系統(tǒng)，將瀏覽器界面作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的人機(jī)界面，對(duì)擴(kuò)大實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，減少維護(hù)工作量非常有利；在新一代的SCADA/EMS系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的MMI界面將保留，主要供調(diào)度員使用，新增設(shè)的Web服務(wù)器供非實(shí)時(shí)用戶瀏覽，以后將逐漸統(tǒng)一為一種人機(jī)界面。
JAVA語(yǔ)言綜合了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和Internet技術(shù)，將編譯和解釋有機(jī)結(jié)合，嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃拇筇匦裕悍庋b性、多態(tài)性、繼承性、動(dòng)態(tài)聯(lián)編，并在多線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(dǎo)致EMS/SCADA系統(tǒng)的一場(chǎng)革命。
四．SCADA泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
SCADA泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以一條管線為例）由變送器，服務(wù)器，遠(yuǎn)程客戶端，通信網(wǎng)絡(luò)等部分組成，如圖A 所示。目前安裝在長(zhǎng)輸管線上的變送器主要有壓力變送器、溫度變送器和流量變送器幾種。需要指出的是，國(guó)內(nèi)大部分管線兩端都未安裝流量變送器。
通信網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)內(nèi)部信息傳輸?shù)奈锢硗緩健9G與上層服務(wù)器進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程客戶端對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問以及對(duì)服務(wù)器的0’) 訪問均是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。該系統(tǒng)可基于局域網(wǎng)、光纖及電話線、微波等不同類型的通信方式，具有良好的適應(yīng)能力。此外，系統(tǒng)提供了0’) 訪問功能，使得任何一臺(tái)與服務(wù)器建立了網(wǎng)絡(luò)連接并且安裝有ST 或其他網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的計(jì)算機(jī)均可成為系統(tǒng)的0’) 客戶。
該系統(tǒng)應(yīng)用在某油田輸油管線上取得了顯著的成效,系統(tǒng)的使用大大提高了油田生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化水平，為油田創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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