電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實時性分析

徐登強

湖州南方水泥有限公司，浙江湖州 313100

近年來，隨著我國科學技術(shù)水平的不斷發(fā)展和進步，推動了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)在我國各個領(lǐng)域當中的應(yīng)用也越來越廣泛。特別是在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，有效地提高了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。當前，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，但在實際使用中，時常會發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸實時性問題。借此本文就電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實時性分析進行淺談。

1 電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)概述

電力系統(tǒng)本身具有運行安全性及可靠性要求高、范圍分布廣、影響面寬等特點，為了能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的正常運行狀態(tài)進行及時了解和掌握，進而分析并處理系統(tǒng)可能發(fā)生的問題，以便提高系統(tǒng)的整體運行效率，必須對其進行科學、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)，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以將遠端現(xiàn)場中經(jīng)過數(shù)字化處理后的各類故障信息、報警信號等數(shù)據(jù)直接傳輸至調(diào)度中心當中，并由中心計算機對這些數(shù)據(jù)信息進行分析及處理，為調(diào)度人員提供及時準確的調(diào)度依據(jù)及按照相應(yīng)的問題制定調(diào)度措施。在對電力系統(tǒng)中的各類故障進行分析的過程中，往往為了獲取最大的信息量，一般需要對故障信號進行高頻采集，這樣勢必會使傳輸數(shù)據(jù)的容量規(guī)模有所增大，這一問題對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實時通信能力提出了較高的要求。因此，為確保監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在進行數(shù)據(jù)通信過程中的實時性，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身必須具備數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮以及實時網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。

2 電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實時性的構(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。該功能主要是通過采集與傳感技術(shù)來實現(xiàn)的。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)能夠利用該功能對數(shù)據(jù)信息進行實時采集，同時采集到的數(shù)據(jù)信息還可以利用網(wǎng)絡(luò)進行實時傳輸，進而確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性；

2）數(shù)據(jù)傳輸功能。該功能具體是由交換機予以實現(xiàn)的，通過對位于底層的數(shù)據(jù)信息進行網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，來達到實時傳輸?shù)哪康?。這一功能為數(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。該功能主要負責對數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)控，并根據(jù)數(shù)據(jù)中的故障信息、報警信息等數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進行相應(yīng)的動作。同時處于安全警報范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息則自行存儲到數(shù)據(jù)庫中以備其他相關(guān)部門使用之需。

2.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件

基于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實時性要求，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要分為以下3個部分：其一，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)部分。位于這部分中的硬件具體負責將各類協(xié)議連接起來，然后通過TCP/IP 對所有數(shù)據(jù)信息進行傳送；其二，信息匯集、處理。這部分硬件主要負責采集現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)部分中的數(shù)據(jù)信息，然后存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，并對其進行處理；其三，管理部分。這部分硬件是ERP的一個分支子系統(tǒng)，主要負責信息網(wǎng)絡(luò)的管理。在進行以上三部分硬件設(shè)計時已經(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)鍵性問題，并且子網(wǎng)之間也都采用了相應(yīng)的設(shè)備進行連接，如交換機、網(wǎng)關(guān)以及路由器等等。在現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)部分中，各類數(shù)據(jù)信息不但可以通過自身的總線方式及相關(guān)結(jié)構(gòu)方式進行數(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，進而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的快速傳輸，有效地確保數(shù)據(jù)的實時性。同時文件格式及實時響應(yīng)兩者的有機統(tǒng)一，也在一定程度上保障了整個系統(tǒng)的安全性。一旦有非法用戶對其進行訪問或是相對現(xiàn)場設(shè)備進行控制時，必須經(jīng)過服務(wù)器及交換機，還需通過用戶名及、密碼及CP端驗證，進而形成了一個三級安全保護網(wǎng)。此外，在安全性方面除了硬件上的一些安全設(shè)備之外，還對系統(tǒng)進行了相應(yīng)的安全設(shè)計。通過路由器能夠使數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器與管理部分進行有效連接，從而可以使各類相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸至MIS系統(tǒng)當中，以此來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體性。通過上訴三個硬件部分的設(shè)計，并配以各種安全保護，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可在負載正常的條件下安全可靠運行。

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個部分。

1）現(xiàn)場軟件模塊。由于不同現(xiàn)場總線之間的數(shù)據(jù)流量存在一定的差異，然而因位于同一個獨立的子網(wǎng)當中，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)過容錯處理后則會傳輸?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)膶崟r性，這一特點十分符合工業(yè)電力系統(tǒng)在線實時監(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)。當數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紾W以后，可以通過DDE的方式進行數(shù)據(jù)交換，這種方式在實時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)場軟件模塊中獲取的各種數(shù)據(jù)信息，存入到與之相對應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫當中。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫一般分為歷史和實時兩類。由于歷史數(shù)據(jù)量較大，故此歷史數(shù)據(jù)庫必須將這些數(shù)據(jù)信息通過壓縮以后才能進行存儲。在考慮到用戶對數(shù)據(jù)庫的訪問特性的同時，可在幾種高壓縮率的工業(yè)用數(shù)據(jù)庫中進行合理選擇。這類數(shù)據(jù)庫具有實時性強、壓縮率較高的特點，并且數(shù)據(jù)庫安全可靠性相對較高，不易發(fā)生崩潰現(xiàn)象。此外，應(yīng)在實際設(shè)計過程中與硬件上的磁盤映像及列陣進行配合，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ERP或是MIS進行適當?shù)臄U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[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，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[J].民營科技，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[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，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)保護與控制，2010(15).