魏 燦

（國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 210000）

1 電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)際需求

目前國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)存在較多問(wèn)題，如電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用沒(méi)能達(dá)到一定的水平，監(jiān)控調(diào)度僅僅應(yīng)用了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）的基礎(chǔ)功能，無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前電力系統(tǒng)快速發(fā)展的要求。監(jiān)控調(diào)度電力系統(tǒng)想要達(dá)到監(jiān)控和調(diào)度的集成化、智能化以及自動(dòng)化，需要在電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用自動(dòng)控制、控制軟件的研發(fā)、控制的數(shù)據(jù)庫(kù)以及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，借助相關(guān)自動(dòng)化設(shè)備和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電力供配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化監(jiān)控調(diào)度工作，從而給電力管理提供實(shí)時(shí)的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，為工作人員的操作決策和電網(wǎng)自動(dòng)控制提供依據(jù)[1]。

首先，電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)具有處理配電系統(tǒng)故障的功能。根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平臺(tái)和電力調(diào)度設(shè)備，利用互聯(lián)網(wǎng)和電力系統(tǒng)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)信息數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)進(jìn)行邏輯控制提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)而智能處理電網(wǎng)輸配過(guò)程中出現(xiàn)的接地故障和線路故障，最終實(shí)現(xiàn)故障的精確定位和故障區(qū)的有效隔離，以保障電力供應(yīng)。其次，系統(tǒng)具有服務(wù)Web人工互動(dòng)界面功能，能夠?yàn)橄到y(tǒng)地域系統(tǒng)服務(wù)（Geographic Information System，GIS）和SCADA系統(tǒng)提供Web服務(wù)界面，從而使操作人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。再次，具有配電網(wǎng)絡(luò)GIS地域服務(wù)的功能。該功能主要是借助Web GIS或者GIS地域服務(wù)來(lái)完成開(kāi)發(fā)。配電網(wǎng)絡(luò)GIS地域服務(wù)可以實(shí)時(shí)統(tǒng)一管理電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的地理、SCADA信息以及相關(guān)設(shè)備信息，因此操作人員也能獲得更加直觀的服務(wù)管理接口。最后，系統(tǒng)應(yīng)具有電網(wǎng)輸配電功能。以Web服務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不僅能夠面向調(diào)度人員進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出供電處理和配電操作的對(duì)應(yīng)接口，還能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及軟件間的互聯(lián)互通，以完成電力網(wǎng)絡(luò)輸配電調(diào)度、電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及監(jiān)控設(shè)備軟件間之間的數(shù)據(jù)交互[2]。

2 電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)中各功能的模塊設(shè)計(jì)

電網(wǎng)輸配電監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)主要包括配電網(wǎng)地域服務(wù)系統(tǒng)GIS、配電網(wǎng)管理應(yīng)用系統(tǒng)（Distribution Automation System，DAS）以及SCADA等部分。本文主要根據(jù)SCADA系統(tǒng)功能的需求，設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)需要具備的模塊，結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能

2.1.1 采集數(shù)據(jù)處理的模塊設(shè)計(jì)

SCADA系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)處理模塊的主要功能是從電網(wǎng)中的電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理后按照系統(tǒng)需求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，最終存儲(chǔ)在SCADA系統(tǒng)后臺(tái)中。為了進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集必須要配置校驗(yàn)錯(cuò)誤碼的功能，以驗(yàn)證接收數(shù)據(jù)，進(jìn)而有效過(guò)濾錯(cuò)誤數(shù)據(jù)[3]。

2.1.2 人機(jī)互動(dòng)界面的模塊設(shè)計(jì)

DF8900人機(jī)互動(dòng)界面模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了操作界面的人性化，能夠與操作人員實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。該系統(tǒng)能夠充分結(jié)合用戶(hù)及操作人員實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)參數(shù)的合理設(shè)置，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)前臺(tái)界面的刷新和處理。人機(jī)互動(dòng)界面主要設(shè)置了圖形的繪制、版本的運(yùn)行、管理狀態(tài)的顯示、報(bào)警功能的服務(wù)以及調(diào)度電力系統(tǒng)的操作等相關(guān)功能。DF8900人機(jī)互動(dòng)界面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 DF8900人機(jī)互動(dòng)界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人機(jī)互動(dòng)界面系統(tǒng)的管理模塊需要具有如下功能：（1）能夠利用圖形顯示電力系統(tǒng)調(diào)度和管理等操作界面；（2）能夠?qū)㈦娏W(wǎng)絡(luò)的設(shè)備、系統(tǒng)以及線路進(jìn)行圖形繪制與模型構(gòu)建；（3）能夠?qū)Ω孪到y(tǒng)參數(shù)的軟件、工具以及系統(tǒng)中的圖形進(jìn)行操作和預(yù)維護(hù)；（4）能夠在人機(jī)互動(dòng)過(guò)程中為用戶(hù)提供管理和研究的功能，從而使用戶(hù)能夠在研究模式狀態(tài)下模擬監(jiān)控調(diào)度電網(wǎng)的工作，且系統(tǒng)包含和SCADA系統(tǒng)間管理研究狀態(tài)操作的接口；（5）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，人機(jī)界面應(yīng)具有顯示警告信息、過(guò)濾錯(cuò)誤信息以及故障處理完成后的恢復(fù)等功能[4]。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.2.1 硬件系統(tǒng)的配置

數(shù)據(jù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)進(jìn)程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)存以及物理性質(zhì)的文件等。這些數(shù)據(jù)庫(kù)組件分布的情況根據(jù)自身數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式確定。數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式分為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)主機(jī)與獨(dú)立主機(jī)兩種。其中，獨(dú)立主機(jī)形式是數(shù)據(jù)庫(kù)最簡(jiǎn)單的設(shè)備裝置，形式為單一服務(wù)器，只訪問(wèn)單磁盤(pán)和獨(dú)立主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)支持利用通信網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)。遠(yuǎn)程查詢(xún)通信時(shí)，要連接database link來(lái)查詢(xún)和識(shí)別數(shù)據(jù)的路徑。數(shù)據(jù)庫(kù)的連接能夠間接或直接指定需要進(jìn)行訪問(wèn)的賬號(hào)、數(shù)據(jù)以及主機(jī)等。實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)查詢(xún)時(shí)，需要使用相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)service name服務(wù)名，識(shí)別需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)和主機(jī)。連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可以使用公共的連接方式，也可使用私有的連接方式。本系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)功能外，還具有遠(yuǎn)程更新數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的功能，能夠和本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)形成一個(gè)單元，從而達(dá)到一起提交和回執(zhí)的功能。

2.2.3 結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)集成的軟件具有一定的特殊性能，和一般信息管理系統(tǒng)不同，應(yīng)用于電力設(shè)備的檢測(cè)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性十分重要。監(jiān)測(cè)調(diào)度系統(tǒng)中的全部數(shù)據(jù)分為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)兩種形式。其中，靜態(tài)數(shù)據(jù)是監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中組態(tài)的信息，如設(shè)備信息和公司信息等。動(dòng)態(tài)信息是指隨時(shí)間和環(huán)境變化的信息。電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)分為配置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史發(fā)生的數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)庫(kù)以及信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)等[5]。

3 電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)監(jiān)控的運(yùn)行必須有用戶(hù)輸入賬號(hào)和密碼，同時(shí)選擇登錄角色，經(jīng)后臺(tái)驗(yàn)證后，系統(tǒng)才能完成登錄，登錄成功后才能自動(dòng)進(jìn)入SCADA系統(tǒng)。當(dāng)用戶(hù)成功登錄后，監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的界面上會(huì)彈出用戶(hù)操作的權(quán)限界面。

操作訪問(wèn)界面會(huì)通過(guò)圖形展現(xiàn)在操作者面前，主要內(nèi)容如下。操作系統(tǒng)選擇Linux，也能夠按照管理系統(tǒng)操作人員的喜好和用戶(hù)的要求更換為Windows操作系統(tǒng)[6]。電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)軟件所支撐的工具平臺(tái)包括支持系統(tǒng)應(yīng)用處理運(yùn)算數(shù)據(jù)、信息功能的組件、支持管理后臺(tái)組件、系統(tǒng)運(yùn)行權(quán)限、系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)表工具、圖形操作組件接口、歷史性信息數(shù)據(jù)后臺(tái)處理組件、后臺(tái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)功能組件以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信組件等。電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)上層所具備的功能主要有電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度過(guò)程顯示功能和處理信息數(shù)據(jù)的功能。這是SCADA系統(tǒng)中最核心的組件，是系統(tǒng)為用戶(hù)提供服務(wù)最關(guān)鍵的組件。它主要包含Web系統(tǒng)管理服務(wù)功能、配電網(wǎng)絡(luò)管理自動(dòng)化的功能、電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分析的功能以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的功能等[7]。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)的電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)主要的優(yōu)勢(shì)是優(yōu)化了傳統(tǒng)電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，可以多重存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行提供完備的信息數(shù)據(jù)。通過(guò)分析與考察同行業(yè)的電力監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)，完善本設(shè)計(jì)所使用的軟件，并在電力領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的通信數(shù)據(jù)規(guī)約下，完成了電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，可為電力系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)度提供有力的技術(shù)支持。