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監控系統技術

監控系統技術

 HET-9000監控系統是我公司自行開發研制的第二代電力自動化計算機監控系統。 該系統適用于110KV及以下變電站的綜合自動化及發電廠電氣部分的自動化系統。

2. HJ-SCADA的設計定位
HET-9000系統是在全面剖析了傳統SCADA系統存在的缺陷和局限性的基礎上,采用全新思想、全新技術和全新策略開發完成的。系統以Windows NT/2000/XP為操作系統系統平臺,以MS SQL Server為數據庫開發平臺,基于客戶/服務器(Client/Server) 體系結構,具有標準商用數據庫接口,符合商用數據庫規范。
在SCADA技術的發展過程中,網絡互聯和為用戶提供進行二次開發的手段這兩個方面長期被忽視,而HET-9000系統則充分考慮這兩個方面的要求。系統網絡設計首先定位在可以大范圍聯網的基點上,這里所指系統聯網包括二方面的含義:
(1)各級電力調度部門相同型號以及不同型號SCADA/EMS/DMS系統的互聯
(2)SCADA/EMS/DMS系統與其他功能信息系統(如MIS)的互聯
系統的另一基點是不僅滿足用戶當前的功能需求,而且為用戶提供進行二次開發和自行追加功能的手段:
(1)系統具有部頒功能規范中要求的SCADA系統的所有功能。
(2)系統擁有國際標準的網絡通迅協議和商用數據庫,用戶可以自行不斷追加新的功能。
(3)系統各種容量不受軟件設計本身的限制。
(4)系統可隨著計算機技術的不斷發展而自然升級。
由于系統設計的靈活性,HET-9000具有廣泛的適用性,既可單機方式也可以多機方式,擴展方便,它可應用于電力系統地調、縣調自動化系統、集控站及發電廠、電廠/廠站等。
HET-9000采用了許多計算機領域的最新技術,如:面向對象的程序設計、開放式數據庫聯接(ODBC)及對象嵌入與鏈接(OLE)等技術,實現了外掛應用程序擴展、外部數據庫訪問及調用其它商品化軟件作為系統工具軟件等功能,使系統具有很大的擴展兼容性。
系統設計充分接受了大量的用戶反饋建議和意見,在專家指導下,依據幾十套系統的現場運行經驗,對SCADA系統的許多技術方面,尤其是內部數據處理和外部數據接口,進行了深層次細致的考慮,具有極強的專業性。

3. HET-9000的技術特點

3.1 客戶/服務器(Client/Server)體系結構
客戶/服務器結構的信息處理系統在邏輯上由客戶(Client)和服務器(Server)兩部分組成。通常Client和Server有各自的硬件平臺,分別稱為客戶機和服務器,前置機是特殊類型的客戶機,但是從更廣泛的意義上,Client和Server是兩個進程概念上的名詞,分別作為Client和Server的兩個進程可以運行在同一臺機器上,如在當地監控系統這時同一臺機器即是客戶機又是服務器,同時也是前置機。采用Client/Server體系結構,符合當今計算機信息處理系統的發展潮流,具有以下特點:
1) 為系統互聯提供體系結構上的保證。
2) 把該系統作為綜合信息系統的一個子系統來考慮。
3) Client和Server的分離,使系統平滑升級以及用戶二次開發成為可能。
4) 系統規??扇我獯笮?,從單機系統到基于廣域網(WAN)的大規模網絡系統。
5) 使SCADA系統向標準化發展成為可能。
HET-9000的服務器上運行系統數據庫(包括基于磁盤的SQL Server數據庫和基于內存的 DBI數據庫管理實時數據庫)和系統服務程序(數據處理程序、通信管理程序等),客戶機上只運行一些界面程序??蛻魴C上無實時數據庫副本存在,它查詢顯示所需的各種信息均從服務器上的系統數據庫獲取,徹底消除數據不一致性,而且從根本上減少了數據庫維護的工作量,也由此消除不在線運行工作站的數據庫維護同步問題。

3.2 標準化網絡體系
1.點對點方式的網絡通信
在采用客戶/服務器結構的基礎上,系統中各工作站和服務器之間,主服務器和備服務器之間,以及前置子系統和系統服務器之間的網絡數據通信完全采用可靠性連接的點對點方式,整個網絡上無任何廣播信息發送,確保信息傳送的可靠性,從根本上徹底消除了網絡傳送過程中的重要事件信息丟失,提高調度管理的準確性,同時也大大減輕網絡負擔。各工作站上所需的各種數據信息均通過問答方式向系統服務器索取。而在服務器上運行的系統服務軟件接收到各種重要信息需要發布時,則向實時運行的各臺工作站逐個逐條發送重要信息,確保各工作站均能收到。
2.支持網絡互聯(MIS網、其他控制系統)
由于Windows NT支持幾乎所有的網絡通信協議, 可以實現和各種其它網絡系統在網絡級的數據交換;由于采用標準的客戶/服務器體系結構以及完善的系統數據庫管理系統, 允許用戶在安全權限許可的情況下,通過網關跨網段實現數據訪問。另外,系統還可提供系統數據的跨網關主動發送。例如可根據需要,由用戶自行定義選擇所需數據寫到MIS網服務器的數據庫或文件之中。
系統網絡設計結構及安全性就已考慮把SCADA系統本身作為MIS 系統的一個子系統,甚至可以和MIS系統在一個網段上運行,當前先進的網絡智能化交換設備能保證各子系統的相對獨立性,減少系統間的相互干擾。根據具體的實際情況,SCADA系統也可和MIS 系統分別運行在各自的網段上。
3.支持廣域網和遠程拔號訪問
系統網絡可支持各種網絡協議(包括TCP/IP),所以系統支持在廣域網上的數據交換。
系統支持遠程拔號上網,允許系統工作站通過公用電話網實現遠程系統維護和實時監視。

3.3 符合商用數據庫規范的數據庫系統
以前的系統,大多沒有嚴格意義上的數據庫系統,或者雖然有自己的數據系統,但無法為用戶提供透明開放的數據接口。HET-9000以SQL Server for NT為數據庫平臺,針對SCADA實時性要求高的特點,開發了自己的內存實時數據庫管理系統 DBI數據庫管理。 DBI數據庫管理和SQL Server兩者互為補充共同組成了HET-9000的數據庫處理系統, DBI數據庫管理是SQL Server的擴展,SQL Server則是 DBI數據庫管理的基礎。 歷史采樣數據(曲線和報表數據)是直接存放在SQL Server數據庫中的,而其他的用戶表除了存在于內存實時庫中,同時在SQL Server 中也存有一張對應的表,由于SQL Server 基于硬盤設備,同時起到了數據備份的作用,當系統啟動時,通過ODBC從SQL Server中讀入庫表信息以及數據信息到內存中,內存實時庫中的實時數據則可由用戶設定周期,寫入SQL Server數據庫中。
HET-9000在以下兩個方面有其獨到之處:
1)為用戶提供了網絡級訪問實時數據庫的透明接口。此外用戶還通過 DBI數據庫管理訪問SQL Server數據庫。
2)為用戶提供了實現新功能的引擎機制。具體做法是,系統為用戶提供一個公式管理描述器,當用戶創建一張表時,他同時要輸入對功能表中的數據進行處理的計算公式,計算公式以字符串形式表示,系統能自動對用戶輸入的計算公式進行編譯,然后根據用戶的需要定期或按一定條件進行計算。
3)數據庫容量不受限制
系統中各表記錄數的最大容量均為232(約40億)個,所以系統的各種信息(包括廠站數,各廠站遙測、遙信、電度、遙控數,報表及曲線的采樣數,告警信息存貯數,各種運算、總加及統計數,以及系統涉及到的各種其它信息)實際均無數量限制,為系統功能的擴展,特別是實現DMS功能,提供了充分的空間。
4)擴展無需編程
實時數據庫中各數據表的創建無需編程,只要通過SQL語言或商用數據庫管理工具在基本數據庫中創建即可,實時數據表則由基本數據庫中的相應表生成。
實時數據表中的記錄管理則由系統提供的實時數據庫維護管理軟件實現,全可視化操作。
以上四點使SCADA 能完全地支持對應用層的開放。

3.4 先進的前置機系統
1.網絡化數據通信
前置子系統的數據通信不再指定某種特殊設備或模塊作為傳統意義上的前置機。系統網絡上所有設備的端口(包括各服務器或工作站上基本配置的串口、服務器上擴展的多用戶卡端口、以及網絡終端服務器的各終端端口)均可作為本系統與其它設備通訊的通訊口來使用。系統基于網絡化設計的各個通訊模塊可以分別對各端口進行控制操作,實現數據通訊。系統前置子系統的配置構成具有很強的靈活性,即可采用傳統前置機加多用戶卡的形式,也可選取用網絡終端服務器的模式,在外接廠站數較少時,可以僅利用工作站或服務器上基本串口實現數據采集,甚至在前置機或網絡終端服務器出現故障時,也可用工作站或服務器上的基本串口作為應急端口,保證系統的正常數據采集和運轉。
2.面向對象的程序設計技術
前置機系統采用面向對象(OO)的程序設計技術,針對每一種規約及其各種變種,分別編制一個獨立的可執行(EXE)程序,運行該程序可完成規約的解釋和數據預處理。并由此保證任一種規約的修改或補充不會對系統其它正常運轉的規約處理造成任何影響。系統中一種規約的處理程序同時管理所有用此規約進行通訊的端口。
面向對象(OO)的程序設計,為用戶對系統進行規約擴展創造了極好的條件。本系統將向有技術力量的用戶提供規約處理示例程序的源代碼(基于標準C/C++語言),以便用戶自行增加新的通訊規約。


3.5 系統功能可任意擴展
1.公式編譯
系統提供編譯型用戶自定義公式。公式支持各種函數運算,邏輯運算,帶條件嵌入、遞歸。為用戶擴展系統功能提供直接手段。
2.應用接口
系統中各軟件模塊間的數據交換全部采用網絡級進程間通信實現,系統中實現真正意義上的全網絡化模塊設計,系統的模塊組合和分布具有極強的靈活性。
系統開放式體系結構和數據庫,支持用戶自行開發擴展系統的特殊功能,外掛系統功能應用模塊。系統的網絡級進程間通訊可以使系統具有很強的魯棒性,避免用戶自行擴展功能對原系統的影響。
3.6 其它
1.系統實現用戶級的權限管理,權限在全網上統一有效。
2.先進的圖形界面系統
圖形界面除了以全圖形方式提供豐富的圖形畫面的編輯顯示手段外,針對電力系統的應用特點和需求,將很多圖形特性納入到系統管理之中,允許用戶在系統中定義圖形特性所代表的電網及設備特性(如電壓等級的顏色管理等等)。另外,還為用戶提供直接定義運行設備和實際數據在各種運行狀態下的顯示形態,滿足不斷擴充的設備及系統運行管理的需求,同時更能保證系統的更新換代時新系統與老系統在設備狀態及數值顯示的圖形顯示特征在含義上保持一致,尊重使用者的習慣,避免系統更新給使用者帶來很長的適應期,實現系統的平滑升級。
電力系統的設備圖形顯示,在本系統中不僅僅是一個單獨的符號,而是可擴充的多組多形態的動態圖形集,可以隨電力系統的應用發展而不斷增加設備管理內容。
在系統畫面中可直接嵌入地理信息圖,數字照片等多種格式的其它圖形,充分考慮DMS系統的發展需求,還可嵌入報表、文檔等管理信息內容,在調度自動化系統之上還可擴展調度管理,提高系統整體水平。
3.功能強大的報表系統
報表子系統是基于Microsoft Excel用Visual Basic for Application開發完成的,繼承了Excel的所有功能,具有極其強大的制表、圖形、統計、計算功能,可以完全滿足各種應用需求。報表子系統提供全部可視化界面,繪制表格、定義數據及其他各種操作極為快捷、便利,具備MS Excel擁有的全部強大功能。
報表數據全部存放在SQL Server數據庫中。
4.保護綜合管理
為適應電廠/廠站自動化的要求,在SCADA功能基礎上增加了對保護裝置的綜合管理,如召喚查閱保護定值,保存保護定值,保護定值的打印,切換保護定值區,下載保護定值,修改和固化定值及保護裝置復歸等功能,而保護動作類和保護告警類信息則在通信管理程序中完成。
功能:用于和保護裝置進行人機交互的界面,具有以下功能:
1.可用來顯示保護裝置中各個定值區域的保護定值及其意義(即:召喚保護定值按鈕功能);
2.允許人工修改定值,并將修改后的定值下裝至保護裝置(即:下載保護定值按鈕);
3.在下載的過程中允許撤消下載及固化功能;
4.可切換保護裝置的定值區(即:切換保護定值按鈕);
5.可將保護裝置中召喚上來的保護定值作為數據庫文件保存在用戶的計算機上(即:保存保護定值按鈕);
6.可將存在用戶數據庫中的保護定值調入并顯示(即:讀取保護定值按鈕);
7.可發復歸命令將所有的保護裝置復位(即:保護復歸按鈕)。
8.可打印保護定值表;
9.當執行下載命令和切換保護定值命令時,程序會自動將這些事件記錄,其中包括執行時間以及執行人。(事件可執行事件查閱器)。

 
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