地铁电力监控SCADA系统的分布式共识状态估计子系统设计及实现

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近年来,电力系统自动化、信息化及智能化发展水平显著提升,许多新技术应用到传统电力系统中。轨道交通电力数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)系统和其他电力系统类似,有着强烈的稳定性、容错性和可靠性需求。恰逢成都轨道交通电力SCADA系统智慧维保科研项目立项,本文借此契机以轨道交通电力SCADA系统的状态估计功能作为出发点,改进了原来SCADA系统的带电推导功能,以分布式共识技术为核心,设计并实现了状态估计子系统。目前,轨道交通电力SCADA系统面临诸多问题:首先,电力SCADA系统数据的安全性、可靠性备受关注,电力行业环境对于错误数据零容忍,迫切需要提高SCADA系统的容错水平;其次,经历了长时间的发展,为适应时代需求,轨道交通电力SCADA系统不断添加新功能,系统也变得越来越臃肿。各个功能之间耦合性较高,功能之间的资源占用和差错都容易造成SCADA系统卡顿或出错,无法满足SCADA系统的实时性、可靠性要求。本文围绕轨道交通电力SCADA系统,主要研究工作有两点:第一,分布式共识技术在轨道交通SCADA系统的应用研究。将SCADA系统中的带电设备作为分布式共识技术中的投票节点,在其中某个节点数据变化时,其他节点将自身设备状态信息作为投票信息,进行阶段性投票,投票结果最终达成共识,最后将错误的数据作为报警信息发送至SCADA系统。第二,设计并实现了状态估计子系统。状态估计子系统不仅是分布式共识技术在SCADA系统的应用实现,还是对SCADA系统架构的改善和部分功能的优化。状态估计子系统改善了SCADA系统原有的带电推导模块,且状态估计子系统和SCADA系统之间的数据进行加密传输,防止数据被窃密、篡改和伪造。轨道交通电力SCADA系统的状态估计子系统有以下优点:(1)核心的投票共识模块充分利用了SCADA系统的分布式节点,既能对SCADA系统进行状态估计,还能增强SCADA系统的容错性。(2)将原来SCADA系统中的带电推导模块整合在状态估计子系统之中并进行改进,提高SCADA系统的效率,且数据加密传输,保证SCADA系统的实时性和安全性。
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