山东大学硕士学位论文 供电系统 SCADA系统 主站上位机 变电站后台 摸拟狱 开关量 无功代理 变压器 执行机构 电容器 图2-1系统涉及对象关系图 系统所涉及的对象关系如图2-1所示，每个对象对应着不同的职责，解析如 下： (I)SCADA系统：接受供电系统的统一调度，接收各变电站后台上传的信息， 向变电站后台发送控制定值。 (2)主站上位机：即电压无功全网优化分布式控制系统。从SCADA系统获取 信息，向SCADA系统发送控制定值。 (3)变电站后台：从母线获取模拟量、开关量信息，向无功代理发送控制定 值 (4)无功代理：接收变电站后台的信息，向执行机构发送控制指令。 (5)执行机构：操作变压器的档位和电容器的分合闸线圈。 2、系统流程及用例 系统的功能性需求描述工具主要是用例(Use Case),即将系统的功能性需求分 解到每一个系统用例，按照角色(Actor)识别用例Use Case)的方法直观地建立起系 统的架构，通过反复识别，避免需求中的遗漏。为了清晰的描述系统用例地层次 10
山东大学硕士学位论文 图2—1系统涉及对象关系图 系统所涉及的对象关系如图2-1所示，每个对象对应着不同的职责，解析如 下： (1)SCADA系统：接受供电系统的统一调度，接收各变电站后台上传的信息， 向变电站后台发送控制定值。 (2)主站上位机：即电压无功全网优化分布式控制系统。从SCADA系统获取 信息，向SCADA系统发送控制定值。 (3)变电站后台：从母线获取模拟量、开关量信息，向无功代理发送控制定 值 (4)无功代理：接收变电站后台的信息，向执行机构发送控制指令。 (5)执行机构：操作变压器的档位和电容器的分合闸线圈。 2、系统流程及用例 系统的功能性需求描述工具主要是用例(Use Case)，即将系统的功能性需求分 解到每一个系统用例，按照角色(Actor)识别用例(Use Case)的方法直观地建立起系 统的架构，通过反复识别，避免需求中的遗漏。为了清晰的描述系统用例地层次 lO
山东大学硕士学位论文 结构，本系统引入了包图来将不同的对象进行分类，如图2-2所示。 供电系统 SCADA 主站上位机 变电站后台 无功补偿代 理 执行机构 图2-2系统对象包图 基于各对象的系统流程用例如图23所示。系统采用分布式结构，由一个中 心控制计算机和个子节点的无功补偿代理装置组成。中心计算机主要负责数据 的处理和全网优化计算，将优化后的计算结果以电压/无功上、下限的形式下发给 无功补偿代理装置：无功补偿代理装置主要负责就地决策和监控。中心控制计算 机和各子节点之间通过网线或专线相连。由于中心控制计算机只向无功补偿代理 装置传送必要的参考信息，因此通信量少，速度快，便于对系统的实时监控。 慎拟量 数据采集 数据传输 供电系统 变电站后台1~n SCADA 开关量 数据采集 保护闭横信息反慎 定值、数据 定值、数据数据传输 变压器 动作信总 执行机构 信息反馈 无功补偿代理1■ 电容器 主结上位机 控人员 图2-3系统流程用例图 系统的结构为分层分布式，分为三层，包括三种代理。其中，管理代理 (Management代理，简称MA)是系统的最高层，中间层系统由区域优化代理(Area Optimization代理，简称AOA)组成，最底层系统有无功电压控制代理(Voltage and Reactive Power Control代理，简称VRA)组成。本系统的结构具有如下特 11
山东大学硕士学位论文 结构，本系统引入了包图来将不同的对象进行分类，如图2—2所示。 目目目 目圉目 图2-2系统对象包图 基于各对象的系统流程用例如图2．3所示。系统采用分布式结构，由一个中 心控制计算机和n个子节点的无功补偿代理装置组成。中心计算机主要负责数据 的处理和全网优化计算，将优化后的计算结果以电压／无功上、下限的形式下发给 无功补偿代理装置；无功补偿代理装置主要负责就地决策和监控。中心控制计算 机和各子节点之间通过网线或专线相连。由于中心控制计算机只向无功补偿代理 装置传送必要的参考信息，因此通信量少，速度快，便于对系统的实时监控。 图2-3系统流程用例图 系统的结构为分层分布式，分为三层，包括三种代理。其中，管理代理 (Management代理，简称MA)是系统的最高层，中间层系统由区域优化代理(Area Optimization代理，简称AOA)组成，最底层系统有无功电压控制代理(Voltage and Reactive Power Control代理，简称VRA)组成。本系统的结构具有如下特
山东大学硕士学位论文 点：传统上有最高层系统承担的无功优化计算现在分散到中间层系统的各AOA中， 这样，最高层的工作负担大大减轻：中间层系统是全网优化的关键。系统结构用 例图如图2-4所示 电压无功控制代理 区域代理 电压无功控制代理 APVQ300 管理代理 电压无功控制代理 监控人员 变电站 区域代理 电压无功控制代理 图2-4系统结构用例图 系统的核心部分为主站上位机，根据采集的各子站模拟量、开关量等信息计算 功率因数、有功、无功，优化计算后通过SCDA系统把无功优化定值下发给各子站， 并对各子站无功补偿代理装置的动作信息和故障信息进行汇总、判断，计算电压合 格率、无功补偿率以表格的形式存储，方便监控人员的调取和存档。主站上位机用 例如图2-5所示。 12
山东大学硕士学位论文 点：传统上有最高层系统承担的无功优化计算现在分散到中间层系统的各AOA中， 这样，最高层的工作负担大大减轻；中间层系统是全网优化的关键。系统结构用 例图如图2-4所示 图2-4系统结构用例图 系统的核心部分为主站上位机，根据采集的各子站模拟量、开关量等信息计算 功率因数、有功、无功，优化计算后通过SCADA系统把无功优化定值下发给各子站， 并对各子站无功补偿代理装置的动作信息和故障信息进行汇总、判断，计算电压合 格率、无功补偿率以表格的形式存储，方便监控人员的调取和存档。主站上位机用 例如图2．5所示。 12
山东大学硕士学位论文 模拟量 数据采集 开关量 计算有功、无功 数据处理 判别功率因数 优化计算 预测补偿模型 下发补偿定值 APVQ300 模型存储 监控人员 在线学习 子站动作倍息 数据汇总 子站故障信息 电压合格率 生成报表 无功补偿率 图25主站上位机用例图 无功补偿代理作为终端计算单元，接收供电系统或通过SCADA系统下发的模 拟量和开关量，根据主站上位机下发的无功优化定值对执行机构进行终端操作.变 电站巡检人员通过无功补偿代理所显示的数据对子站的电压无功状况进行汇总。 无功补偿代理用例图如2-6所示
山东大学硕士学位论文 图2-5主站上位机用例图 无功补偿代理作为终端计算单元，接收供电系统或通过SCADA系统下发的模 拟量和开关量，根据主站上位机下发的无功优化定值对执行机构进行终端操作．变 电站巡检人员通过无功补偿代理所显示的数据对子站的电压无功状况进行汇总。 无功补偿代理用例图如2—6所示
山东人学硕士学位论文 数据采集 接收补偿定俏 九区判别 无功补偿代理 下发控制指令 巡检人员 信息收集 信息反馈 图2-6无功补偿代理用例图 系统的功能性需求中的最大的难点是在线状态估计，本系统采用状态估计与 优化计算一体化技术，对来自SCADA的实时数据进行剔选，提高了数据获取的精 度，增强了优化控制效果的可信度。在线状态估计模型如图2-7所示。 类型库 模拟库 预测类型 确定输出 历史 聚类 (ART 型 2) 据 实时数据 状 估计 图2-7在线状态估计模型图 为了更好的在线状态估计，本系统利用ART-2(自适应谐振理论)神经网络来 实现供电系统负荷变化趋势预测功能。整个ART-2网络由具有N个输入单元和M g
山东人学硕士学位论文 图2-6无功补偿代理用例图 系统的功能性需求中的最大的难点是在线状态估计，本系统采用状态估计与 优化计算一体化技术，对来自SCADA的实时数据进行剔选，提高了数据获取的精 度，增强了优化控制效果的可信度。在线状态估计模型如图2-7所示。 图2-7在线状态估计模型图 为了更好的在线状态估计，本系统利用ART一2(自适应谐振理论)神经网络来 实现供电系统负荷变化趋势预测功能。整个ART一2网络由具有N个输入单元和M 14