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        三峽梯調(diào)中心監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)服務(wù)器負(fù)荷優(yōu)化實(shí)現(xiàn)

        2012-07-19 03:30:40王崢瀛文正國湯正陽曾旭川彭靜萍
        水電站機(jī)電技術(shù) 2012年3期
        關(guān)鍵詞:三峽網(wǎng)關(guān)工作站

        周 文,王崢瀛,文正國,湯正陽,曾旭川,彭靜萍

        (1.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司,北京 100038;2.三峽梯調(diào)中心自動(dòng)化部,湖北 宜昌 443133)

        0 引言

        三峽梯級調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照對梯級各水電廠聯(lián)合調(diào)度、統(tǒng)一對外、“無人值班(少人值守)”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。三峽梯級調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有:對梯級各電站及泄水閘進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理、安全監(jiān)視、運(yùn)行調(diào)度、操作控制和管理等功能,同時(shí)負(fù)責(zé)接受上級調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)的各項(xiàng)指令,對整個(gè)梯級樞紐進(jìn)行有效的監(jiān)視、調(diào)度、控制及管理,同時(shí)向上級調(diào)度傳送所需的數(shù)據(jù)。

        三峽梯調(diào)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采購合同于2001年8月簽訂,由瑞典ABB公司中標(biāo),國內(nèi)合作方為中國水利水電科學(xué)研究院,系統(tǒng)采用ABB公司的SPIDER系統(tǒng)平臺,水科院承擔(dān)對外通訊軟件、泄水閘控制軟件及梯級調(diào)度AGC軟件的編制,該項(xiàng)目已經(jīng)完成并已結(jié)束質(zhì)保。

        隨著近些年三峽水電事業(yè)的發(fā)展,各種應(yīng)用需求對SPIDER系統(tǒng)平臺的實(shí)時(shí)服務(wù)器要求越來越多,以致逐漸超出了設(shè)計(jì)的限制。但是短期內(nèi)對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行徹底的改造不太現(xiàn)實(shí),只能通過對應(yīng)用的訪問請求進(jìn)行分析,尋求優(yōu)化處理方案以降低系統(tǒng)負(fù)荷。

        1 問題背景及分析

        ABB公司的SPIDER系統(tǒng)平臺是集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)中的兩臺實(shí)時(shí)服務(wù)器幾乎是所有應(yīng)用的數(shù)據(jù)來源,是系統(tǒng)的核心。2010年,三峽梯調(diào)中心通訊接入華中網(wǎng)調(diào)后,實(shí)時(shí)服務(wù)器的CPU負(fù)荷平均達(dá)到15%左右,峰值有時(shí)會(huì)至40%以上。2011年,上級調(diào)度中心要求三峽梯調(diào)通訊接入華中網(wǎng)調(diào)備調(diào)、國調(diào)、國調(diào)備調(diào),初步測試,按照國調(diào)的數(shù)據(jù)通訊要求,接入國調(diào),實(shí)時(shí)服務(wù)器負(fù)荷可以達(dá)到25%左右,接入國調(diào)備調(diào)以及華中網(wǎng)調(diào)備調(diào)將使實(shí)時(shí)服務(wù)器負(fù)荷進(jìn)一步擴(kuò)大。由于三峽梯調(diào)中心的監(jiān)控系統(tǒng)于2001年采購,迄今十余年,系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)服務(wù)器散熱差,故障率明顯升高,如果服務(wù)器長期運(yùn)行于高負(fù)荷狀態(tài),會(huì)加速機(jī)器的老化,造成系統(tǒng)癱瘓。出于應(yīng)用需求及安全方面的考慮,需要采取額外措施以降低實(shí)時(shí)服務(wù)器負(fù)荷。

        1.1 三峽梯調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        三峽梯調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)采用瑞典ABB的SPIDER系統(tǒng),該系統(tǒng)采用集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),由兩臺實(shí)時(shí)服務(wù)器維護(hù)核心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),如圖1所示。各操作員站、網(wǎng)關(guān)通訊工作站、AGC等功能應(yīng)用皆從實(shí)時(shí)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)服務(wù),實(shí)時(shí)服務(wù)器的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行是監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。

        圖1 SPIDER系統(tǒng)示意圖

        1.2 負(fù)荷來源

        上級調(diào)度中心如省調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)、國調(diào)都通過三峽梯調(diào)采集各電廠(大江、二江、三峽左、右岸,地下電站)的數(shù)據(jù)點(diǎn)信息。具體由運(yùn)行在網(wǎng)關(guān)工作站的通訊程序完成,如圖2所示。網(wǎng)關(guān)工作站上的各個(gè)通訊進(jìn)程通過調(diào)用SPIDER系統(tǒng)平臺提供的實(shí)時(shí)服務(wù)器訪問客戶端接口獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),在網(wǎng)關(guān)通訊工作站數(shù)據(jù)請求的同時(shí),實(shí)時(shí)服務(wù)器系統(tǒng)會(huì)為每條請求啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)器端進(jìn)程,為客戶端提供其要求的最新的數(shù)據(jù)信息。每個(gè)通訊服務(wù)器端進(jìn)程都會(huì)消耗實(shí)時(shí)服務(wù)器系統(tǒng)資源,請求的數(shù)據(jù)點(diǎn)越多,單個(gè)服務(wù)器端進(jìn)程資源消耗越大。

        2010年以前,網(wǎng)關(guān)通訊工作站只有湖北省調(diào)的幾十個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)信息的上送要求,2010年加入了華中網(wǎng)調(diào)的通訊接入,實(shí)時(shí)服務(wù)器的平均負(fù)荷達(dá)到15%左右,隨后國調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)備調(diào)、國調(diào)備調(diào)均要求通訊接入,而且隨著地下電站的投運(yùn),要求上送的點(diǎn)數(shù)也在增多,像國調(diào)、國調(diào)備調(diào)是近1 200個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)請求,華中網(wǎng)調(diào)備調(diào)是約800個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的信息上送要求,倘若這些都按照常規(guī)的跟實(shí)時(shí)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換方式,將使服務(wù)器長時(shí)間運(yùn)行在負(fù)荷高位,嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全,需要采用其他通訊方案。

        圖2 增加各調(diào)度中心通訊請求后的SPIDER系統(tǒng)示意圖

        2 實(shí)施方案

        需要解決的問題是需要網(wǎng)關(guān)通訊工作站既完成多條通道的數(shù)據(jù)上送要求,又要有限小的消耗實(shí)時(shí)服務(wù)器資源,解決方法有以下兩個(gè)方面:

        (1)因?yàn)閷?shí)時(shí)服務(wù)器會(huì)為每條數(shù)據(jù)請求鏈路分配服務(wù)器端進(jìn)程資源,所以需要減少網(wǎng)關(guān)工作站的鏈路請求數(shù)。

        (2)減少向?qū)崟r(shí)服務(wù)器請求的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。

        2.1 方案設(shè)計(jì)

        針對以上的原則,可采用的解決方案如圖3所示,在通訊網(wǎng)關(guān)工作站上建立與實(shí)時(shí)服務(wù)器同步的鏡像實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,提供本地鏡像實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的讀寫接口,通過鏡像實(shí)時(shí)庫的軟件負(fù)責(zé)與實(shí)時(shí)服務(wù)器實(shí)時(shí)同步,負(fù)責(zé)與上級調(diào)度中心通訊的通訊程序不再直接與實(shí)時(shí)服務(wù)器鏈接,而是使用本地鏡像實(shí)時(shí)庫的接口從本地實(shí)時(shí)庫獲取數(shù)據(jù)信息。這種方案一方面使得網(wǎng)關(guān)通訊工作站只與通訊服務(wù)器建立一條數(shù)據(jù)請求鏈接,另一方面,因?yàn)楦鱾€(gè)數(shù)據(jù)上送通道存在冗余的數(shù)據(jù)點(diǎn)信息,例如華中網(wǎng)調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)備調(diào)通訊進(jìn)程上送的數(shù)據(jù)點(diǎn)要求完全一樣,鏡像數(shù)據(jù)庫大大減少了對實(shí)時(shí)服務(wù)器請求的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目。

        圖3 采用負(fù)荷優(yōu)化方案后的系統(tǒng)示意圖

        2.2 方案實(shí)現(xiàn)

        方案實(shí)現(xiàn)流程圖如圖4所示,一個(gè)本地實(shí)時(shí)庫同步進(jìn)程首先加載一個(gè)可配置的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合(該集合包含網(wǎng)關(guān)通訊工作站所需要的點(diǎn)信息的最大集合),然后通過SPIDER通訊接口與實(shí)時(shí)服務(wù)器同步更新本地實(shí)時(shí)庫數(shù)據(jù)點(diǎn)信息。同時(shí),各個(gè)通訊進(jìn)程通過本地鏡像數(shù)據(jù)庫的讀取接口獲取需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)信息。其中,本地鏡像數(shù)據(jù)庫的讀取接口首先建立起點(diǎn)名的索引,采用哈希紅黑樹算法,可以實(shí)現(xiàn)按點(diǎn)名常量時(shí)間查找數(shù)據(jù)點(diǎn)信息。

        圖4 本地實(shí)時(shí)庫讀寫流程圖

        3 投運(yùn)結(jié)果

        新的優(yōu)化方案在網(wǎng)關(guān)工作站上實(shí)施后,接入了國調(diào)、國調(diào)備調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)備調(diào)等的IEC104通訊,實(shí)時(shí)服務(wù)器的負(fù)荷平均10%左右,良好的實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。

        4 結(jié)語

        本文主要講述了針對“老”的監(jiān)控系統(tǒng)面對新的應(yīng)用要求時(shí)所遇到的問題及最后采用解決方案,希望能對以后的類似情況提供有用的參考。

        [1]王桂平,袁 宏,張玉平,等.三峽梯調(diào)中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[J].水電站機(jī)電技術(shù),2004(3).

        [2]王桂平,袁 宏,張玉平,等.三峽梯調(diào)中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用軟件的嵌入設(shè)計(jì)[J].水電廠自動(dòng)化,2005(1).

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