電力WEB系統(tǒng)問題分析及改造方案

【摘要】杭州電力調(diào)度SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)對實時運行的電力系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和安全分析功能，是杭州電力調(diào)度最重要的系統(tǒng)。EMS WEB是為全局相關部門以及省調(diào)國調(diào)提供實時數(shù)據(jù)瀏覽、故障分析、歷史查詢等功能，電力WEB的穩(wěn)定運行，關系到全局的安全生產(chǎn)工作。本文主要對電力WEB的系統(tǒng)問題進行分析以及通過對改造方案合理的比較，選擇最佳方案。

【關鍵詞】SCADA；WEB；調(diào)度；電力

1.引言

杭州電力局調(diào)度自動化系統(tǒng)包括三部分，第一部分為調(diào)度自動化系統(tǒng)主站，第二部分為變電站監(jiān)控系統(tǒng)，第三部分為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。杭州市電力局地調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)基于計算機、通信、控制技術，是在線為杭州電力調(diào)度機構生產(chǎn)運行人員提供電力系統(tǒng)運行信息、分析決策工具和控制手段的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。包含安裝在發(fā)電廠、變電站的變電站監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制裝置以及安裝在杭州市電力局調(diào)度大樓的主站設備（包含計算機軟硬件及計算機網(wǎng)絡），通過通信介質(zhì)及數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡構成系統(tǒng)。當前杭州市電力局地調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)主要功能模塊有：監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（SCADA）、電網(wǎng)高級應用分析軟件系統(tǒng)（PAS）、區(qū)域電壓無功控制系統(tǒng)（AVQC），系統(tǒng)采集變電站四遙信息（遙測、遙信、遙脈、遙控），為調(diào)度人員及運行人員提供電網(wǎng)運行的實時信息，并為其監(jiān)控、指揮電網(wǎng)運行提供控制手段，是重要的用于電網(wǎng)實時控制及信息采集、分析的調(diào)度生產(chǎn)系統(tǒng)。地調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)承載的調(diào)度控制業(yè)務相對獨立。

杭州電力調(diào)度SCADA/EMS系統(tǒng)是山東煙臺東方電子有限公司生產(chǎn)的DF8900系統(tǒng)，實現(xiàn)對實時運行的電力系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和安全分析功能，是杭州電力調(diào)度最重要的系統(tǒng)，整個系統(tǒng)橫跨安全I區(qū)、安全II區(qū)、安全III區(qū)。處于安全I區(qū)部分是EMS主體，網(wǎng)絡設備由系統(tǒng)交換機、廣域縱向交換機、廣域縱向防火墻構成。安全II區(qū)部分是DTS系統(tǒng)，網(wǎng)絡設備由系統(tǒng)主交換、廣域縱向防火墻構成。安全III區(qū)部分是EMS WEB瀏覽部分，網(wǎng)絡設備由系統(tǒng)主交換、防火墻等部分組成。安全I/II之間采用防火墻進行邏輯隔離，安全I/III區(qū)、安全II/III區(qū)之間采用正方向電力專用安全隔離裝置進行隔離。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡直接采集變電站四遙信息。

其中，EMS WEB是為全局相關部門以及省調(diào)國調(diào)提供實時數(shù)據(jù)瀏覽、故障分析、歷史查詢等功能。電力WEB的穩(wěn)定運行，關系到全局的安全生產(chǎn)工作。

2.現(xiàn)狀及存在的問題

隨著杭州地區(qū)經(jīng)濟快速增長，杭州電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，杭州電力調(diào)度自動化系統(tǒng)目前承擔著五所500KV、五十四所220KV（包括用戶變）、三百四十四所35KV及以上變電站的運行調(diào)度及工作聯(lián)系協(xié)調(diào)的任務。DF8900系統(tǒng)已經(jīng)安全穩(wěn)定運行了近10年，期間不斷接入了大量的新站，RTU達到350個，遙信達到21萬，遙測達到6.1萬。

調(diào)度SCADA系統(tǒng)為集中監(jiān)控模式，而自動化機房的面積較小，無法適應接入廠站數(shù)量的快速增長，并且過于集中的模式使系統(tǒng)的風險過于集中，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)致命的故障，將對電網(wǎng)的運行調(diào)度帶來災難性的后果，所以我們在異地建設一套監(jiān)控SCADA系統(tǒng)。同時，對杭調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)DF8900進行IEC61970平臺封裝，實現(xiàn)兩套自動化系統(tǒng)統(tǒng)一維護及實時信息的交互。監(jiān)控SCADA系統(tǒng)建設完成后，遙控功能從調(diào)度SCADA系統(tǒng)轉移到監(jiān)控SCADA系統(tǒng)上，調(diào)度SCADA系統(tǒng)主要為調(diào)度服務，兩套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)定義是通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺進行同步，同步之后再通過物理隔離傳到WEB系統(tǒng)。WEB現(xiàn)有3臺，其中WEB1、WEB3為HP DS25，WEB2為DELL WINDOWS服務器。

監(jiān)控SCADA系統(tǒng)投運以后，WEB穩(wěn)定性很差，相關問題集中爆發(fā)，主要幾方面：一是內(nèi)網(wǎng)統(tǒng)一維護后對WEB性能要求提高，WEB服務器運行緩慢，CPU內(nèi)存使用率高，數(shù)據(jù)庫需進行大量比較讀寫，只要調(diào)用數(shù)據(jù)庫的增多，WEB就經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁堵無法寫入歷史數(shù)據(jù)；二是對SCADA WEB的頻繁更新易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)度SCADA和監(jiān)控SCADA系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)程序和WEB程序更新沒有經(jīng)過深思熟慮和測試，如E文件，考核曲線等，對外轉發(fā)的進程太多，WEB服務器進程經(jīng)常走死；三時機制問題，雙WEB同步在性能跟不上的情況下更容易出問題；四是廠家的WEB程序支持力度不夠，由于杭州的需求多，之前的WEB程序版本是獨立版本，很多程序其他地方根本沒有進行測試，問題也就相對較多。

3.總體思路

現(xiàn)在部分核心設備已經(jīng)使用了10年以上，性能跟不上，CPU內(nèi)存不足，要從兩方面解決此問題：①升級部分核心設備，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。②對SCADA系統(tǒng)WEB進行信息清理，只轉發(fā)必要的信號，提高系統(tǒng)運行效率。

3.1 具體梳理問題

（1）監(jiān)控SCADA投運后，新增負荷壓力很大，網(wǎng)絡的流量增速較快，WEB1，WEB3兩臺核心設備處理能力較低，內(nèi)存少，已經(jīng)不能滿足業(yè)務需要，逐漸成為瓶頸，需要進行設備更換。

（2）數(shù)據(jù)轉發(fā)壓力大，結構混亂，數(shù)據(jù)流量復雜，有多種轉發(fā)業(yè)務，無法進行有效的管理和控制，需要進行結構梳理。

（3）WEB2服務器是WINDOWS服務器，鏈接信息網(wǎng)，經(jīng)常有補丁和防病毒的問題，設備老化，穩(wěn)定性也差，需要進行設備更換。

（4）各部門的過多的不必要應用加載到WEB服務器上，大量的程序修改造成服務器穩(wěn)定性下降，性能下降，影響到WEB的主功能，需要對此進行控制。

3.2 改造方案

（1）WEB1更換成ES45服務器。

（2）WEB2更換成ES40服務器（原h(huán)zsrv3，升級內(nèi)存硬盤）。

（3）WEB3 Ds25升級內(nèi)存硬盤。

（4）清理所有服務，轉發(fā)和應用。

（5）各種WINDOWS服務轉換到UNIX的程序編寫。

3.3 方案一

（1）WEB1，WEB2為一組，數(shù)據(jù)按原方案從內(nèi)網(wǎng)通過物理隔離傳出，清理所有服務和應用。

（2）WEB1，WEB2主備替換，數(shù)據(jù)庫主備替換，不加載其他服務，專做WEB訪問。

（3）WEB3通過物理隔離直接傳出，自帶數(shù)據(jù)庫DBS3，承載所有對外轉發(fā)及特殊的必要的功能開發(fā)。WEB3的數(shù)據(jù)跟WEB1、WEB2的數(shù)據(jù)庫不進行同步。

3.4 方案二

（1）WEB1、WEB2為一組，數(shù)據(jù)按原方案從內(nèi)網(wǎng)通過物理隔離傳出，清理所有服務和應用。

（2）WEB1，WEB2主備替換，數(shù)據(jù)庫主備替換，不加載其他服務，專做WEB訪問。

（3）WEB1和WEB2收到數(shù)據(jù)后轉發(fā)到WEB3，WEB3自帶數(shù)據(jù)庫DBS3，承載所有對外轉發(fā)及特殊的必要的功能開發(fā)。

（4）其他新增服務請安裝其他獨立的機子內(nèi)。

3.5 方案一二的區(qū)別

方案一是通過內(nèi)網(wǎng)直接轉發(fā)至WEB3，方案2是WEB1轉發(fā)到WEB3，硬件配置同。

3.6 WEB改造的關鍵點

（1）增加設備購買到位

（2）各種服務，轉發(fā)，和應用清理（需要各個對側應用廠家的配合）

（3）各種WINDOWS服務轉換到UNIX的程序編寫（需要大量的時間和一定的軟件費用）

（4）數(shù)據(jù)庫升級到ORACLE 10以上

（5）廠家技術方案及實施人員

（6）無縫安全的切換方案

3.7 改造所需硬件資源

（1）新增ES45 1臺，要求雙CPU雙電源，內(nèi)存8G以上，帶RAID卡，2塊硬盤壞不宕機，6塊以上300G硬盤熱插拔，4塊千兆網(wǎng)卡，帶光纖卡。

（2）ES40升級到（原HZSRV3）：內(nèi)存8G以上，帶RAID卡，2塊硬盤壞不宕機，6塊以上300G硬盤熱插拔，CPU增加一塊。

（3）DS25升級到內(nèi)存8G以上，帶RAID卡，2塊硬盤壞不宕機，6塊以上300G硬盤熱插拔，CPU增加一塊。（如果資金許可，盡量升級為ES45，配置同上）

4.結論

綜合考慮，方案一較方案二更為合理，一是減少了接收數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)，增強了WEB3的穩(wěn)定性，WEB3的數(shù)據(jù)來源直接來自內(nèi)網(wǎng)，當WEB1出現(xiàn)故障時，可獨立運行，不受影響。同時減少了對外轉發(fā)的環(huán)節(jié)，對科信的8600及派增加了轉發(fā)穩(wěn)定性。同時，對WEB版本進行統(tǒng)一，便于廠家維護。今后的新程序測試，首先在WEB3上更新，穩(wěn)定運行后再更新至WEB1、WEB2。

參考文獻

[1]趙高長，馮芙葉.電力WEB系統(tǒng)設計方法與關鍵技術[J].長安大學學報（自然科學版），2003（02）.

[2]曾堅永，卞瑞祥，徐展強，王炎初，謝善益.Web調(diào)度系統(tǒng)的關鍵問題研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011（12）.

作者簡介：

孫姍（1979—），女，浙江杭州人，大學本科，工程師，技師，現(xiàn)供職于國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司檢修公司檢修試驗工區(qū)，從事電力系統(tǒng)繼電保護及自動化檢修管理工作。

楊帆（1971—），男，北京人，大學本科，高級技師，工程師，現(xiàn)供職于國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司電力調(diào)度控制中心，從事電力系統(tǒng)自動化運行管理工作。