SCADA系統綜述

一、SCADA系統概述
                  
                   
    SCADA系統是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。
                  
    由于各個應用領域對SCADA的要求不同，所以不同應用領域的SCADA系統發展也不完全相同。
                  
    在電力系統中，SCADA系統應用最為廣泛，技術發展也最為成熟。它作為能量管理系統（EMS系統）的一個最主要的子系統，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢，現已經成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益，減輕調度員的負擔，實現電力調度自動化與現代化，提高調度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
                  
    SCADA在鐵道電氣化遠動系統上的應用較早，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系統的發展過程中，隨著計算機的發展，不同時期有不同的產品，同時我國也從國外引進了大量的SCADA產品與設備，這些都帶動了鐵道電氣化遠動系統向更高的目標發展。
                 
     二、SCADA系統發展歷程
                  
    SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）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的發展緊密相關。SCADA系統發展到今天已經經歷了三代。
                 
     第一代是基于專用計算機和專用操作系統的SCADA系統，如電力自動化研究院為華北電網開發的SD176系統以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動系統所設計的H-80M系統。這一階段是從計算機運用到SCADA系統時開始到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系統在電網調度自動化中與經濟運行分析，自動發電控制（AGC）以及網絡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系統的共同特點是基于集中式計算機系統，并且系統不具有開放性，因而系統維護，升級以及與其它聯網構成很大困難。 

                  
    90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網絡以及關系數據庫技術的能夠實現大范圍聯網的EMS/SCADA系統稱為第三代。這一階段是我國SCADA/EMS系統發展最快的階段，各種最新的計算機技術都匯集進SCADA/EMS系統中。這一階段也是我國對電力系統自動化以及電網建設投資最大的時期，國家計劃未來三年內投資2700億元改造城鄉電網可見國家對電力系統自動化以及電網建設的重視程度。
                  
    第四代SCADA/EMS系統的基礎條件已經或即將具備，預計將與21世紀初誕生。該系統的主要特征是采用Internet技術、面向對象技術、神經網絡技術以及JAVA技術等技術，繼續擴大SCADA/EMS系統與其它系統的集成，綜合安全經濟運行以及商業化運營的需要。
                 
     SCADA系統在電氣化鐵道遠動系統的應用技術上已經取得突破性進展，應用上也有迅猛的發展。由于電氣化鐵道與電力系統有著不同的特點，在SCADA系統的發展上與電力系統的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠動系統上已經成熟的產品有由我所自行研制開發的HY200微機遠動系統以及由西南交通大學開發的DWY微機遠動系統等。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。 

                  
    三、SCADA系統發展瞻望
                 
     SCADA系統在不斷完善，不斷發展，其技術進步一刻也沒有停止過。當今，隨著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的發展，為SCADA系統提出新的要求，概括地說，有以下幾點：
                  
    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化的實時數據源，為EMS系統提供大量的實時數據。同時在模擬培訓系統，MIS系統等系統中都需要用到電網實時數據，而沒有這個電網實時數據信息，所有其它系統都成為“無源之水”。所以在這今十年來，SCADA系統如何與其它非實時系統的連接成為SCADA研究的重要課題；現在在SCADA系統已經成功地實現與DTS（調度員模擬培訓系統）、 
                  企業MIS系統的連接。SCADA系統與電能量計量系統，地理信息系統、水調度自動化系統、調度生產自動化系統以及辦公自動化系統的集成成為SCADA系統的一個發展方向。 

                 
     2、變電所綜合自動化 
                 
     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。變電所的綜合自動化已經成為有關方面的研究課題，我國東方電子等公司已經推出相應的產品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。
                  
    3、專家系統、模糊決策、神經網絡等新技術研究與應用 
                  
    利用這些新技術模擬電網的各種運行狀態，并開發出調度輔助軟件和管理決策軟件，由專家系統根據不同的實際情況推理出最優化的運行方式或出來故障的方法，以達到合理、經濟地進行電網電力調度，提高運輸效率的目的。 

                  
    4、面向對象技術、Internet技術、及JAVA技術的應用 
                  
    面向對象技術（OOT）是網絡數據庫設計、市場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（OOT）運用于SCADA/EMS系統是發展趨勢。
                  
    隨著Internet技術的發展，瀏覽器界面已經成為計算機桌面的基本平臺，將瀏覽器技術運用于SCADA/EMS系統，將瀏覽器界面作為電網調度自動化系統的人機界面，對擴大實時系統的應用范圍，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服務器供非實時用戶瀏覽，以后將逐漸統一為一種人機界面。 

                  
    JAVA語言綜合了面向對象技術和Internet技術，將編譯和解釋有機結合，嚴格實現了面向對象的四大特性：封裝性、多態性、繼承性、動態聯編，并在多線程支持和安全性上優于C++，以及其它諸多特性，JAVA技術將導致EMS/SCADA系統的一場革命。