摘? 要：本文立足于電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)無(wú)人值守系統(tǒng)的原理與構(gòu)成進(jìn)行分析，并對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法加以闡述，涉及到Socket機(jī)制、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)延遲以及報(bào)警系統(tǒng)等內(nèi)容，力求通過(guò)本文研究，使該系統(tǒng)的應(yīng)用效率得到顯著提升，為電網(wǎng)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供重大推力。

關(guān)鍵詞：電力自動(dòng)化;中心站;無(wú)人值守

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

隨著科技的飛速發(fā)展，電網(wǎng)行業(yè)的技術(shù)與設(shè)備日益成熟，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)誕生，為調(diào)度員電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供有力依據(jù)?，F(xiàn)階段，自動(dòng)化系統(tǒng)軟硬件水平進(jìn)一步提升，遙視系統(tǒng)逐漸普及，促使以往的有人值班朝著無(wú)人值守轉(zhuǎn)變，本文對(duì)中心站無(wú)人值守系統(tǒng)進(jìn)行研究，確保電網(wǎng)的穩(wěn)健運(yùn)行。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，社會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行提出更高要求，現(xiàn)行的有人值班系統(tǒng)難以滿足需求，主要體現(xiàn)在：值班人員無(wú)法24h盯著屏幕，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在無(wú)故障時(shí)又存在人員浪費(fèi);故障統(tǒng)計(jì)報(bào)表不夠精準(zhǔn)全面，且信息統(tǒng)計(jì)中最為明顯的特征體現(xiàn)在內(nèi)容、運(yùn)算關(guān)系需求的動(dòng)態(tài)變化，因此報(bào)表具有多樣性，而人工統(tǒng)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)。由此可見(jiàn)，構(gòu)建一套新的系統(tǒng)滿足上述需求十分必要，無(wú)人值守系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，不但可減少人力資源浪費(fèi)，還能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)還可自動(dòng)生成精準(zhǔn)可靠的統(tǒng)計(jì)報(bào)表[1]。

2 無(wú)人值守系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 原理

無(wú)人值守系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)思路為：將監(jiān)視器安裝在“有人值班”的辦公室內(nèi)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各個(gè)變電站數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，經(jīng)過(guò)分析后判斷是否存在故障問(wèn)題，如若存在故障，則對(duì)故障類(lèi)型、起始時(shí)間進(jìn)行記錄，并發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警。當(dāng)故障被修復(fù)后，對(duì)故障恢復(fù)時(shí)間進(jìn)行記錄，存儲(chǔ)到歷史信息中，為統(tǒng)計(jì)報(bào)表應(yīng)用提供便利，并根據(jù)時(shí)間定期生成“月報(bào)”“季報(bào)”與“年報(bào)”。

2.2 構(gòu)成

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在MIS與歷史服務(wù)器之間搭建一座網(wǎng)橋，在計(jì)算機(jī)中插入兩塊網(wǎng)板，一個(gè)與SCADA1相連接，另一個(gè)與MIS系統(tǒng)相連。系統(tǒng)的硬件配置為DELL DX400計(jì)算機(jī)，硬盤(pán)為40G，內(nèi)存為1.8G。在MIS系統(tǒng)運(yùn)行中，不同工作站可借助網(wǎng)絡(luò)對(duì)無(wú)人值守服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)。

（1）報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)行原理為：用戶自主選擇變電站中的監(jiān)視模擬量，包括電壓、有功等等，所選擇的模擬量可存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，由報(bào)警系統(tǒng)每間隔5min將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器中，服務(wù)器收到請(qǐng)求后，將各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)中的后4次進(jìn)行選取，發(fā)送到報(bào)警系統(tǒng)中。當(dāng)報(bào)警服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)接收后，檢查調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，如若正常則不報(bào)警，如若不正常則立即報(bào)警;在對(duì)通道信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，只在負(fù)責(zé)監(jiān)視的客戶工作站中進(jìn)行，剩余工作站則根據(jù)相應(yīng)需求發(fā)出其他報(bào)警。由此可見(jiàn)，不同類(lèi)型的報(bào)警實(shí)現(xiàn)分流，使文字與語(yǔ)音的報(bào)警作用得到充分發(fā)揮。（2）綜合報(bào)表系統(tǒng)。該報(bào)表主要作用是對(duì)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析，該工作以往由自動(dòng)化來(lái)完成，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量與人員技術(shù)水平的要求較高，且內(nèi)容較為復(fù)雜，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用其中，可實(shí)現(xiàn)綜合報(bào)表的自動(dòng)生成，不但快速，且十分準(zhǔn)確，可根據(jù)時(shí)間不同定期生成月報(bào)、季報(bào)與年報(bào)等等。采用Excel中的報(bào)表編輯功能，可通過(guò)“反向操作”的方式進(jìn)行報(bào)表便利，主要思路為：首先，用戶在報(bào)表系統(tǒng)中設(shè)置表頭、行與列的名稱(chēng);其次，由該系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置內(nèi)容對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查找，通過(guò)Excel自動(dòng)形成報(bào)表;最后，此種方式較為靈活，生成速度較快，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中在報(bào)表編輯方面采用“反向操作”的方式，使報(bào)表系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔，減少編輯器軟件設(shè)計(jì)的工作強(qiáng)度，此外Excel的應(yīng)用還可延長(zhǎng)軟件的生存期，避免落后[2]。（3）數(shù)據(jù)采集和格式轉(zhuǎn)換。無(wú)人值守系統(tǒng)從SCADA系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，在該進(jìn)程中將前置機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)輸送到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之中，send_to_pcl服務(wù)器將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)挑選出來(lái)，繪制成數(shù)據(jù)表，每間隔2分鐘便以FTP的形式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o(wú)人值守服務(wù)器中，服務(wù)器每間隔5分鐘接收一次SCADA的數(shù)據(jù)。在analog_name中，將數(shù)據(jù)與名稱(chēng)分離開(kāi)來(lái)，使數(shù)據(jù)傳輸效率得到顯著提升，當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)改變時(shí)，也就是增加主變、廠站、遙信等情況時(shí)，才會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，在單純發(fā)送analog_val文件時(shí)，數(shù)據(jù)主要與該文件的最后一項(xiàng)序號(hào)對(duì)應(yīng);在Xitong文件中，主要對(duì)SCADA庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，但是數(shù)據(jù)不顯示時(shí)間。通常情況下，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間精度沒(méi)有準(zhǔn)確要求，但對(duì)極值數(shù)據(jù)要求卻十分嚴(yán)格，在SCADA系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)借助GPS對(duì)時(shí)，如若服務(wù)器不對(duì)時(shí)，則兩個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間將存在差別。在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指將SCADA系統(tǒng)中的文件轉(zhuǎn)存到access數(shù)據(jù)庫(kù)中，且文件格式與access數(shù)據(jù)庫(kù)要求保持一致。

3 電力自動(dòng)化系統(tǒng)中心站無(wú)人值守系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 Socket機(jī)制

通過(guò)Winsock控件，可與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間構(gòu)建準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，通過(guò)文報(bào)協(xié)議與傳輸協(xié)議完成數(shù)據(jù)交換目標(biāo)。在該控件中，可通過(guò)“隱形”方式運(yùn)行，將用戶信息傳遞到中心服務(wù)器中，建立新的“聊天”應(yīng)用程序。但是，與該控件相互關(guān)聯(lián)的兩種協(xié)議在運(yùn)行過(guò)程中采用的連接狀態(tài)不盡相同，對(duì)于傳輸協(xié)議來(lái)說(shuō)，在功能方面與電話系統(tǒng)較為相近，應(yīng)在正式傳輸之前事先確定連接方式，而文報(bào)協(xié)議在傳輸方式方面與郵件較為相近，當(dāng)連接裝置無(wú)法確定時(shí)，不同計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可根據(jù)以下方式對(duì)應(yīng)用程序協(xié)議進(jìn)行設(shè)定，在屬性頁(yè)面下點(diǎn)擊“協(xié)議”，選擇SockTCPProtocol，也可通過(guò)代碼對(duì)屬性進(jìn)行設(shè)置。在構(gòu)建TCP連接時(shí)，先應(yīng)創(chuàng)建新的Standard EXE工程，將Win sock控件放入對(duì)應(yīng)的窗體中，再加入兩個(gè)TxtBox控件。在窗體中添加的代碼如下：

Private Sub Form_Load（）

Tep Server.LocalPort=1001

tepServer.Listen

frmClient.Show顯示客戶端的窗體

End Sub

Private Sub tepServer_DataArrival

3.2 數(shù)據(jù)采集服務(wù)器

在該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，采集服務(wù)器主要作用在于數(shù)據(jù)采集、建立數(shù)據(jù)庫(kù)，按照用戶實(shí)際需求檢索，最終生成報(bào)表為統(tǒng)計(jì)工作提供便利。在結(jié)構(gòu)圖繪制時(shí)，應(yīng)發(fā)揮Access數(shù)據(jù)庫(kù)作用，將站名、類(lèi)型與序號(hào)標(biāo)記清楚，數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)分別擁有各自的名稱(chēng)，字段為中文名、英文名、類(lèi)型、序號(hào)與Sx，對(duì)Sx進(jìn)行標(biāo)記主要由于變電站中的數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性，時(shí)刻處于變化狀態(tài)，在表格中應(yīng)通過(guò)Sx進(jìn)行表示，以當(dāng)天的日期來(lái)命名。在綜合報(bào)表中，主要包括通用與專(zhuān)用兩種類(lèi)型，數(shù)據(jù)名稱(chēng)的選擇應(yīng)由實(shí)際名稱(chēng)決定，例如“1#主變220kv側(cè)P”等。在軟件應(yīng)用過(guò)程中，其請(qǐng)求格式也應(yīng)固定。在對(duì)日?qǐng)?bào)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循“一對(duì)一”請(qǐng)求原則，每次只能對(duì)一座變電站發(fā)出申請(qǐng)，在數(shù)據(jù)傳輸后，構(gòu)建出新的報(bào)表。在小區(qū)電壓報(bào)表中，主要包括某變電站電壓與極值斷面報(bào)表，在服務(wù)器傳輸過(guò)程中，客戶同樣應(yīng)遵循“一對(duì)一”原則[3]。

3.3 網(wǎng)絡(luò)延遲

實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要是指，在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)完成系統(tǒng)功能，并對(duì)內(nèi)外事件在相同或不同時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)的系統(tǒng);該系統(tǒng)有強(qiáng)弱之分，其中弱系統(tǒng)在工作時(shí)速度盡量加快，沒(méi)有嚴(yán)格的要求;而強(qiáng)系統(tǒng)則要確保運(yùn)行結(jié)果準(zhǔn)確，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，響應(yīng)時(shí)間在ms或者級(jí)別。以UNIX系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)屬于強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但Linux并非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，由于Linux系統(tǒng)中的源代碼公開(kāi)，因此可將該系統(tǒng)改變?yōu)閺?qiáng)系統(tǒng)。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)延遲對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性進(jìn)行衡量，例如，在UDP協(xié)議中，報(bào)文延遲Td的計(jì)算公式如：

式中，Td代表的是報(bào)文延遲，主要是指發(fā)送節(jié)點(diǎn)的程序中，發(fā)出報(bào)文與接收端接收?qǐng)?bào)文間的時(shí)間差;ta代表的是等待延遲，是指報(bào)文發(fā)送所用時(shí)間;t1代表的打包延遲，是指發(fā)送節(jié)點(diǎn)處理機(jī)在打包時(shí)所用的時(shí)間;T代表的是發(fā)送延遲，是指報(bào)文發(fā)送所用的時(shí)間;t2代表的是解包延遲，是指接收節(jié)點(diǎn)處理機(jī)解包時(shí)所用的時(shí)間;△代表的是傳播延遲，是指報(bào)文傳播過(guò)程中所花費(fèi)的時(shí)間。

以10Mbit/s以太網(wǎng)為例，bit周期為0.1，通常情況下，幀間隔時(shí)間為9.6，在以太網(wǎng)中規(guī)定，幀字節(jié)數(shù)的字節(jié)為64—1518，則：

式中，L代表的是距離;V代表傳播速度;N代表幀字節(jié)數(shù);T代表發(fā)送延遲;△代表傳播延遲。

3.4 報(bào)警系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)原理。該系統(tǒng)的主要原理為：首先，用戶對(duì)變電站中所需監(jiān)視的模擬量進(jìn)行選擇，例如有功、電壓等，將所選的模擬量存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，報(bào)警系統(tǒng)將每間隔5min向采集服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，當(dāng)服務(wù)器接收到請(qǐng)求信息后，將數(shù)據(jù)項(xiàng)中的后4次由變電站接收的數(shù)據(jù)傳遞到報(bào)警系統(tǒng)中，檢驗(yàn)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。該系統(tǒng)可對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中各個(gè)廠站運(yùn)行情況進(jìn)行分析，判斷其是否出現(xiàn)故障，如若存在故障則立即發(fā)出報(bào)警，當(dāng)故障點(diǎn)在通道、RTU與調(diào)制解調(diào)器中時(shí)，需要人工進(jìn)行深入查詢。（2）數(shù)據(jù)監(jiān)控。該系統(tǒng)每間隔5min向采集服務(wù)器發(fā)送一次請(qǐng)求。在運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)為采集系統(tǒng)的客戶，網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP協(xié)議，也就是連接通信，首先向采集服務(wù)器發(fā)出connect請(qǐng)求，如若服務(wù)器能夠接受連接，則退回到accept，此時(shí)該系統(tǒng)與服務(wù)器之間完成信息交換。（3）數(shù)據(jù)分析。由于數(shù)據(jù)規(guī)約中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不同，規(guī)約也有所區(qū)別。例如，abcd代表的是從RTU接收到的數(shù)據(jù)的最后4次;如若1代表的是正常，0代表的小時(shí)，則abcd為1100時(shí)產(chǎn)生告警，這意味著數(shù)據(jù)已經(jīng)存在連續(xù)兩次異常情況。為了避免假告警情況發(fā)生，采用2次前方保護(hù);當(dāng)abcd為0011時(shí)，代表的是故障恢復(fù)，在故障時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間方面均以數(shù)據(jù)時(shí)表為基準(zhǔn)[4]。此外，結(jié)束標(biāo)志十分關(guān)鍵，在系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)事件觸發(fā)的方式完成，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)事件出現(xiàn)后，在此過(guò)程中接受的數(shù)據(jù)并非為全部數(shù)據(jù)，如若過(guò)程中不存在結(jié)束標(biāo)志，則可等待后續(xù)事件觸發(fā)，并對(duì)剩余數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代化電網(wǎng)運(yùn)行背景下，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，無(wú)人值守已經(jīng)成為趨勢(shì)，可將計(jì)算機(jī)的作用與優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，使運(yùn)行效率與可靠性得到顯著提升。同時(shí)，還可對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障所在并發(fā)出報(bào)警，為電網(wǎng)穩(wěn)健運(yùn)行提供切實(shí)保障。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-11-04

作者簡(jiǎn)介：王博宇（1991—），男，內(nèi)蒙古通遼人、本科，助理工程師，研究方向：電氣與熱控。