徐登強(qiáng)

湖州南方水泥有限公司，浙江湖州 313100

近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。特別是在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，有效地提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。當(dāng)前，一種集數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化于一身的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際使用中，時(shí)常會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性問(wèn)題。借此本文就電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析進(jìn)行淺談。

1 電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)概述

電力系統(tǒng)本身具有運(yùn)行安全性及可靠性要求高、范圍分布廣、影響面寬等特點(diǎn)，為了能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)了解和掌握，進(jìn)而分析并處理系統(tǒng)可能發(fā)生的問(wèn)題，以便提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，必須對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理、有效地監(jiān)控。基于電力系統(tǒng)的這一需求，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)隨之應(yīng)運(yùn)而生。電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是集網(wǎng)絡(luò)化與數(shù)字化于一身的管理控制系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以將遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)中經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后的各類故障信息、報(bào)警信號(hào)等數(shù)據(jù)直接傳輸至調(diào)度中心當(dāng)中，并由中心計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析及處理，為調(diào)度人員提供及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)度依據(jù)及按照相應(yīng)的問(wèn)題制定調(diào)度措施。在對(duì)電力系統(tǒng)中的各類故障進(jìn)行分析的過(guò)程中，往往為了獲取最大的信息量，一般需要對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行高頻采集，這樣勢(shì)必會(huì)使傳輸數(shù)據(jù)的容量規(guī)模有所增大，這一問(wèn)題對(duì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)通信能力提出了較高的要求。因此，為確保監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信過(guò)程中的實(shí)時(shí)性，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身必須具備數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮以及實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。

2 電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性的構(gòu)建

2.1 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能

1）數(shù)據(jù)采集功能。該功能主要是通過(guò)采集與傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)能夠利用該功能對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)采集到的數(shù)據(jù)信息還可以利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，進(jìn)而確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性；

2）數(shù)據(jù)傳輸功能。該功能具體是由交換機(jī)予以實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)位于底層的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，來(lái)達(dá)到實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪康摹＿@一功能為數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸提供了技術(shù)支持；

3）數(shù)據(jù)監(jiān)控功能。該功能主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)數(shù)據(jù)中的故障信息、報(bào)警信息等數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。同時(shí)處于安全警報(bào)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息則自行存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中以備其他相關(guān)部門(mén)使用之需。

2.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件

基于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要分為以下3個(gè)部分：其一，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)部分。位于這部分中的硬件具體負(fù)責(zé)將各類協(xié)議連接起來(lái)，然后通過(guò)TCP/IP 對(duì)所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳送；其二，信息匯集、處理。這部分硬件主要負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)部分中的數(shù)據(jù)信息，然后存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，并對(duì)其進(jìn)行處理；其三，管理部分。這部分硬件是ERP的一個(gè)分支子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)信息網(wǎng)絡(luò)的管理。在進(jìn)行以上三部分硬件設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)充分地考慮了每一部分中網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)流以及冗余控制等關(guān)鍵性問(wèn)題，并且子網(wǎng)之間也都采用了相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行連接，如交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)以及路由器等等。在現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)部分中，各類數(shù)據(jù)信息不但可以通過(guò)自身的總線方式及相關(guān)結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且位于上層的GW和AW也可利用內(nèi)部局域網(wǎng)或TCP/IP獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的快速傳輸，有效地確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。同時(shí)文件格式及實(shí)時(shí)響應(yīng)兩者的有機(jī)統(tǒng)一，也在一定程度上保障了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。一旦有非法用戶對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)或是相對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，必須經(jīng)過(guò)服務(wù)器及交換機(jī)，還需通過(guò)用戶名及、密碼及CP端驗(yàn)證，進(jìn)而形成了一個(gè)三級(jí)安全保護(hù)網(wǎng)。此外，在安全性方面除了硬件上的一些安全設(shè)備之外，還對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)。通過(guò)路由器能夠使數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器與管理部分進(jìn)行有效連接，從而可以使各類相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸至MIS系統(tǒng)當(dāng)中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體性。通過(guò)上訴三個(gè)硬件部分的設(shè)計(jì)，并配以各種安全保護(hù)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可在負(fù)載正常的條件下安全可靠運(yùn)行。

2.3 軟件設(shè)置

監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)一樣，也分為3個(gè)部分。

1）現(xiàn)場(chǎng)軟件模塊。由于不同現(xiàn)場(chǎng)總線之間的數(shù)據(jù)流量存在一定的差異，然而因位于同一個(gè)獨(dú)立的子網(wǎng)當(dāng)中，并且上層主要適用的TCP/IP及內(nèi)部局域網(wǎng)通信協(xié)議，而下層的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)容錯(cuò)處理后則會(huì)傳輸?shù)缴蠈又?，這樣有效地確保了該子網(wǎng)中數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，這一特點(diǎn)十分符合工業(yè)電力系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控的需要。從監(jiān)控系統(tǒng)的安全性以及數(shù)據(jù)格式的兼容性考慮，該監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)以UNIX操作系統(tǒng)為首選。如果用戶有特殊需求也可采用常用的WINDOWS系統(tǒng)。當(dāng)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紾W以后，可以通過(guò)DDE的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這種方式在實(shí)時(shí)性方面較為符合工業(yè)控制的需求；

2）數(shù)據(jù)信息匯集、分析、處理軟件模塊。這部分的軟件模塊主要是將從現(xiàn)場(chǎng)軟件模塊中獲取的各種數(shù)據(jù)信息，存入到與之相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)一般分為歷史和實(shí)時(shí)兩類。由于歷史數(shù)據(jù)量較大，故此歷史數(shù)據(jù)庫(kù)必須將這些數(shù)據(jù)信息通過(guò)壓縮以后才能進(jìn)行存儲(chǔ)。在考慮到用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)特性的同時(shí)，可在幾種高壓縮率的工業(yè)用數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行合理選擇。這類數(shù)據(jù)庫(kù)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、壓縮率較高的特點(diǎn)，并且數(shù)據(jù)庫(kù)安全可靠性相對(duì)較高，不易發(fā)生崩潰現(xiàn)象。此外，應(yīng)在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中與硬件上的磁盤(pán)映像及列陣進(jìn)行配合，這樣有利于提高網(wǎng)絡(luò)安全性；

3）管理軟件模塊。管理軟件可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求而定，一方面可以保持系統(tǒng)中原有的軟件管理功能，另一方面也可在此基礎(chǔ)上對(duì)ERP或是MIS進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展，這樣方便統(tǒng)一管理及瀏覽。

[1]梅魯海.電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智能化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2010(2).

[2]潘偉林.淺談電力系統(tǒng)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智能化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].民營(yíng)科技，2011(4).

[3]夏成祥.基于以太網(wǎng)技術(shù)的變電所監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(10).

[4]王飚，曹建軍，彭全勝.電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010(15).