張國志+姜彬+解凱

摘 要 針對工業(yè)企業(yè)能源管控系統(tǒng)中對于全廠能源事故重演和分析的需求，本文提出了基于版本管理技術(shù)，對電氣和工控對象的數(shù)據(jù)庫模型和畫面按照版本進(jìn)行統(tǒng)一管理，對遙測數(shù)據(jù)通過記錄基準(zhǔn)全數(shù)據(jù)和變化數(shù)據(jù)來進(jìn)行管理。事故重演是對保存的事故重演按當(dāng)時(shí)的情景進(jìn)行重演，根據(jù)事故發(fā)生時(shí)間，通過畫面的版本管理得到合適的歷史版本畫面，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也依照相同的原理獲取合適的模型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采集模塊從重演控制器接收變化數(shù)據(jù)，進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的采集處理，實(shí)現(xiàn)對事故前后場景的重演。

關(guān)鍵詞 版本管理 能源管控系統(tǒng) 全景事故重演 基準(zhǔn)數(shù)據(jù) 變化數(shù)據(jù)

中圖分類號：TD327.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

1. 引言

能源管控系統(tǒng)是大型工業(yè)企業(yè)能源中心的核心管理系統(tǒng)，主要功能是實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的采集和控制、集中的管理調(diào)度和能源供需平衡，以及能源系統(tǒng)分析和考核。

事故重演是能源管控系統(tǒng)系統(tǒng)中一項(xiàng)重要功能，系統(tǒng)記錄事故發(fā)生前后的各類事件序列，例如電氣開關(guān)、工業(yè)閥門等設(shè)備跳開、閉合、遙測異常等信息，形成事故分析的信息基礎(chǔ)，通過事故重演的反演功能，將保存的事故重演按當(dāng)時(shí)的情景進(jìn)行重演。

但目前，大多數(shù)系統(tǒng)只有非常簡單的歷史數(shù)據(jù)顯示，缺少真實(shí)的調(diào)度員操作場景模擬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求，因而迫切需要一種全景直觀的事故反演的方式，幫助調(diào)度人員方便地分析事故的原因。

2. 事故重演系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 分布式版本管理的架構(gòu)

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、圖形數(shù)據(jù)和應(yīng)用的執(zhí)行程序，可以從屬于應(yīng)用，而且都是按照應(yīng)用分布在系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上。由于可靠性的要求，需要主備用節(jié)點(diǎn)，所以版本管理必須考慮到分布式和節(jié)點(diǎn)主備的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的版本管理系統(tǒng)一般是單服務(wù)器的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)， 而分布式的版本管理系統(tǒng)是多服務(wù)器的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，通過版本調(diào)度服務(wù)器分發(fā)給各節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的版本控制服務(wù)器。

2.2 模型、圖形和數(shù)據(jù)一體化版本管理

通過版本字典對模型、畫面和測點(diǎn)對象數(shù)據(jù)進(jìn)行版本管理，保存所有時(shí)間的系統(tǒng)歷史模型、圖形和數(shù)據(jù)版本。對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式存儲，保存為時(shí)間序列的數(shù)據(jù)格式，存入高速數(shù)據(jù)庫，采用觸發(fā)式或周期采樣方式的存儲模式。

2.3 事故重演的總體結(jié)構(gòu)圖

事故重演包含兩大功能：事故數(shù)據(jù)記錄功能和事故反演功能。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，通過事故數(shù)據(jù)記錄前置機(jī)采集數(shù)據(jù)記錄模塊、SCADA操作記錄模塊、事故源記錄模塊和

模型記錄模塊存儲當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，存儲以文件方式進(jìn)行。

進(jìn)行事故反演時(shí)，通過重演控制器選擇追憶的事故和重演方式，首先加載歷史版本的模型和圖形以及對應(yīng)的最小粒度到達(dá)毫秒的歷史數(shù)據(jù)，再對其進(jìn)行連續(xù)播放，對任意時(shí)間段的系統(tǒng)數(shù)據(jù)的變化過程進(jìn)行反演，完全復(fù)原事故發(fā)生前后的運(yùn)行場景。

3. 主要模塊簡介

3.1 事故重演的觸發(fā)

事故重演文件是通過觸發(fā)源觸發(fā)事故數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器而形成的，觸發(fā)源有多種：

任意事件均可被定義為需要啟動事故重演，或者是若干事件的邏輯運(yùn)算結(jié)果為事故的觸發(fā)源；

可以由調(diào)度員人工啟動，在畫面上啟動；

可以由應(yīng)用程序啟動，事故重演觸發(fā)是以事件方式觸發(fā)的，任意模塊都可以發(fā)布相應(yīng)的事故重演事件以觸發(fā)事故重演功能；

多重觸發(fā)：當(dāng)距前一個(gè)事故重演觸發(fā)在N分鐘內(nèi)時(shí)，又發(fā)生一次事故重演，可以合并，形成時(shí)間跨度較大的一次事故重演。

3.2 事故信息的記錄

將事件發(fā)生前后的系統(tǒng)數(shù)據(jù)、結(jié)線方式及圖形按一定的方式存儲；數(shù)據(jù)和圖形是一致的；具備同時(shí)多重事故記錄功能，記錄多重事故時(shí)存儲周期順延N分鐘直至最后一個(gè)事故后N分鐘滿為止。

1） 數(shù)據(jù)的存儲，指電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲，包括全數(shù)據(jù)、變化數(shù)據(jù)：

全數(shù)據(jù)

包括設(shè)備信息、量測信息；

變化數(shù)據(jù)

各個(gè)通訊渠道傳送過來的數(shù)據(jù)報(bào)文（上行報(bào)文）；

數(shù)據(jù)的存儲方式：

全數(shù)據(jù)：整5分鐘一個(gè)完整數(shù)據(jù)斷面；

變化數(shù)據(jù)：前置報(bào)文觸發(fā)方式，與全數(shù)據(jù)匹配，整5分鐘一個(gè)文件。

2）系統(tǒng)操作記錄

事故發(fā)生前后，調(diào)度員所作的操作也是事故重演中的重要事項(xiàng)，它包含：

控制數(shù)據(jù)

實(shí)際下發(fā)的控制報(bào)文（下行報(bào)文）；

操作數(shù)據(jù)

控制操作、人工置數(shù)；

操作的存儲方式：

控制數(shù)據(jù)：控制報(bào)文觸發(fā)方式，獲取在線控制事件并帶時(shí)間存儲，與全數(shù)據(jù)匹配，整5分鐘一個(gè)文件；

3.3 事故重演過程

事故重演重演是對保存的事故重演按當(dāng)時(shí)的情景進(jìn)行重演，重演功能包括重演控制器、畫面顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制和操作模塊、實(shí)時(shí)計(jì)算模塊、告警模塊等。

重演控制器控制事故重演的整個(gè)過程，包括初始環(huán)境的準(zhǔn)備，過程的播放、快進(jìn)、快退、暫停、退出、速度，單步或連續(xù)播放模式，可以按時(shí)間刻度尋找演示點(diǎn)。

畫面顯示模塊根據(jù)事故發(fā)生時(shí)間，通過畫面的版本管理得到合適的歷史版本畫面，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也依照相同的原理獲取當(dāng)時(shí)的模型數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)采集模塊在事故重演時(shí)，從重演控制器接收存儲的前置報(bào)文，進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的采集處理。

控制和操作模塊，在重演過程中，不僅要模擬操作的過程，而且要模擬操作的結(jié)果，并且與事故重演重演的前進(jìn)和回退控制相匹配。

數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相似，數(shù)據(jù)處理的循環(huán)周期用時(shí)鐘控制，在事故重演重演時(shí)，用時(shí)鐘控制運(yùn)行，當(dāng)時(shí)鐘停止時(shí)，程序運(yùn)行也停止，只有時(shí)鐘向前走時(shí)，程序才運(yùn)行。

告警模塊通過接受重演控制器的報(bào)警信息，進(jìn)行告警信息的處理。

3.4 事故重演信息的管理

事故重演的管理功能有：

事故重演的目錄文件的確認(rèn)、備忘錄管理；

磁盤超載時(shí)的自動刪除事故重演文件功能；

人工刪除事故重演文件功能；

事故重演的數(shù)據(jù)文件可以導(dǎo)成XML格式的文件。

4. 結(jié)論

本文提出了基于版本管理技術(shù)的事故重演設(shè)計(jì)方案，通過記錄系統(tǒng)運(yùn)行的基準(zhǔn)全數(shù)據(jù)和變化數(shù)據(jù)，模型的版本信息，大大減少了存儲的冗余度，提高了事故發(fā)生時(shí)刻的系統(tǒng)處理效率。事故反演功能可逼真地再現(xiàn)事故發(fā)生時(shí)刻的工作場景，為分析和處理事故提供了重要技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

1. 解凱、姜彬、徐曉亮、一種能源管控系統(tǒng)多專業(yè)數(shù)據(jù)全息存儲及全景事故反演方法，冶金自動化，2013（7）

2. 江浩，電廠運(yùn)行優(yōu)化決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，電力系統(tǒng)自動化，2004，28（5）