智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)總線技術(shù)研究

張凡榮++高岳

摘 要：隨著我國居民用電需求的激增，建立智能電網(wǎng)成為國家電力發(fā)展的必由之路。在電網(wǎng)的控制與調(diào)度過程中，工作計劃、行政事務(wù)、文件報告等應(yīng)進行協(xié)同管理，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)應(yīng)該完成區(qū)域性的共享與傳輸。本文主要探討智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)總線技術(shù)，通過分析數(shù)據(jù)總線技術(shù)的各個組成部分，指出雙向三態(tài)形式總線在電網(wǎng)調(diào)度中的作用。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 調(diào)度控制 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)總線

中圖分類號：TM76 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（c）-0058-02

智能電網(wǎng)調(diào)度的數(shù)據(jù)總線技術(shù)，以電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸為主要內(nèi)容，以解決復(fù)雜的數(shù)據(jù)通信問題為主要目標(biāo)。智能電網(wǎng)的電力數(shù)據(jù)傳輸效率較低，是當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)需解決的主要問題。在大量的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)需求下，數(shù)據(jù)總線技術(shù)能從多方面獲取想要的數(shù)據(jù)信息，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時交互的過程中，盡可能保證信息流通的安全有效性。

1 數(shù)據(jù)總線技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)總線技術(shù)由消息總線、服務(wù)總線、消息郵件3部分組成，其中消息總線為數(shù)據(jù)消息的傳輸線，其在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中扮演著消息路由的角色，并且擁有完備的路由機制來決定消息傳輸方向。發(fā)送段只需要向消息總線發(fā)出消息，消息總線中還存在持久化存儲機制，以及災(zāi)害的備份機制。在智能電網(wǎng)的調(diào)度控制系統(tǒng)中，消息總線、服務(wù)總線、消息郵件共同構(gòu)成了信息服務(wù)的整體框架。消息總線只在下級調(diào)度的安全區(qū)域完成數(shù)據(jù)傳輸，而服務(wù)總線、消息郵件則能夠跨越不同區(qū)域，在不同調(diào)度間完成數(shù)據(jù)交流活動。

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中，消息總線只在軟件間完成數(shù)據(jù)的交流與傳輸活動，能夠快速地對電網(wǎng)中的用戶信息進行注冊，對訂閱的消息進行發(fā)布、撤銷與接收，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的即時溝通。例如：電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸，應(yīng)遵循即時快速的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，以保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一。消息總線是在數(shù)據(jù)的收集、處理中完成信息傳遞，其能夠保障應(yīng)用程序信息交互過程中的數(shù)據(jù)安全。消息總線中的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸，為互聯(lián)網(wǎng)的請求與響應(yīng)過程。消息總線主要負(fù)責(zé)訂閱消息的接收與發(fā)布，在數(shù)據(jù)信息的傳輸過程中，消息總線能主動屏蔽底層的數(shù)據(jù)交流活動，以滿足更廣闊范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息共享。而服務(wù)總線則專注于即時場景中的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理與共享，例如：歷史庫數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以請求、響應(yīng)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕噶?，以便在?zāi)難發(fā)生時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份。Web數(shù)據(jù)刷新服務(wù)則將定時訂閱、定時發(fā)布作為信息推送的手段，以完成遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信號的信息推送活動。消息郵件相當(dāng)于電子郵件，也就是攜帶大量信息的文件格式。這種數(shù)據(jù)的發(fā)送要跨越實時控制區(qū)、非控制生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)管理區(qū)等，以滿足跨區(qū)域的信息調(diào)度需求。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的消息總線

2.1 消息總線的結(jié)構(gòu)

在數(shù)據(jù)監(jiān)控過程中，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)會利用消息總線進行遠(yuǎn)程位置、遠(yuǎn)程信號綜合自動化開關(guān)位置、事故信號等數(shù)據(jù)的檢測與分析，以滿足即時的數(shù)據(jù)監(jiān)控需求。而消息總線在軟件的數(shù)據(jù)交流中，能夠快速接收遠(yuǎn)程倉庫提供的配置信息，在經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后將其傳入設(shè)定好的服務(wù)器，完成信息的高效互動與交流活動。由于不同應(yīng)用在消息傳輸中存在不同的權(quán)限，因此消息總線在跨程序的數(shù)據(jù)傳輸情況下，會自動屏蔽底層的數(shù)據(jù)交流活動，以共通的信息語言進行數(shù)據(jù)傳遞。消息總線能夠在程序的節(jié)點斷面內(nèi)，或者兩個節(jié)點之間，完成信息的傳遞與交流活動，并且可以根據(jù)需要互換信息的傳播位置。消息總線包括簡易的信息語言、網(wǎng)絡(luò)傳輸、通信內(nèi)存占用3個部分，其中簡易的信息語言能夠降低信息的傳輸門檻；通信內(nèi)存占用主要傳輸程序節(jié)點斷面內(nèi)的消息信息，但必要條件下應(yīng)降低共有的通信內(nèi)存占用；網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊主要傳輸2個或多個節(jié)點之間的消息信息。

2.2 消息總線的功能設(shè)計

消息總線以相同的消息標(biāo)題、消息功能代碼，作為消息發(fā)布的載體。其中消息標(biāo)題中涵蓋了消息功能的長度、集合模塊等區(qū)域性承載信息，是消息發(fā)布的必備信息形式。而消息功能代碼則包括具有的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)不同的功能分類有不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容與其對應(yīng)。消息標(biāo)題、消息功能模塊都屬于層級式信息系統(tǒng)，大層級定義小層級，主要提供訂閱消息的注冊、接收、發(fā)布、撤銷等服務(wù)。

3 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的服務(wù)總線

3.1 服務(wù)總線的結(jié)構(gòu)

服務(wù)總線為擁有不同功能的單元架構(gòu)，通過定義良好的接口和契約，將不同的應(yīng)用程序進行連接。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中，服務(wù)管理中心為信息的注冊與查詢窗口，而客戶端、服務(wù)端也通過相應(yīng)的接口進行連接。客戶端將服務(wù)定位、請求、訂閱等信息發(fā)送到服務(wù)管理中心；服務(wù)管理中心在信息處理后，再將服務(wù)信息返回到客戶端，同時服務(wù)端也將注冊信息發(fā)送到服務(wù)管理中心?？蛻舳?、服務(wù)端之間，也存在著廣泛的服務(wù)響應(yīng)、服務(wù)訪問活動。面向服務(wù)架構(gòu)可以根據(jù)程序的數(shù)據(jù)需求，對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進行部署、組合，最終完成數(shù)據(jù)的調(diào)用。服務(wù)總線也會自動屏蔽底層的數(shù)據(jù)交流，以保證應(yīng)用層節(jié)點對節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

3.2 服務(wù)總線的功能設(shè)計

由于智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一性，服務(wù)總線會對集成電路進行內(nèi)核封裝，并對信息的訪問、應(yīng)答請求進行一體化整理。在信息數(shù)據(jù)的封裝之前，要注冊服務(wù)總線的信息，以完成底層數(shù)據(jù)的信息交換活動。在服務(wù)總線應(yīng)用程序的處理過程中，要利用相關(guān)協(xié)議完成客戶端、服務(wù)端之前的服務(wù)響應(yīng)活動，構(gòu)建服務(wù)訪問的框架。服務(wù)總線的主要框架包括請求、響應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指令框架，定時訂閱、定時發(fā)布的信息推送框架。請求/響應(yīng)模型和訂閱/發(fā)布模型。請求、響應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指令框架，以模擬器的A、B傳輸作為服務(wù)的主要方式；定時訂閱、定時發(fā)布的信息推送框架，則以數(shù)據(jù)推送作為服務(wù)的主要方式。

4 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的消息郵件

消息郵件數(shù)據(jù)內(nèi)容的傳輸與交流，主要通過生產(chǎn)控制Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)，信息管理Ⅲ區(qū)，以及上級調(diào)度、下級調(diào)度，來構(gòu)建完整的系統(tǒng)通信架構(gòu)。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中，通過通信網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換器，進行數(shù)據(jù)的密碼鎖定傳輸。消息郵件傳送的數(shù)據(jù)信息為一個個的“文件”，頭（.h）文件和實現(xiàn)（.cpp）文件為主要的文件形式，其中頭（.h）文件為主要的文件形式，實現(xiàn)（.cpp）文件的數(shù)量最多。消息郵件的傳遞與交流過程，即為數(shù)據(jù)的跨區(qū)傳送，或者數(shù)據(jù)的上下級跨級傳輸。在跨區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸中，消息郵件能夠按照統(tǒng)一規(guī)范執(zhí)行相應(yīng)的協(xié)議，通過確定的傳輸通道完成數(shù)據(jù)的傳播活動。頭文件在信息傳輸過程中充當(dāng)載體的作用，消息郵件中包含信息傳輸?shù)陌l(fā)送、接收地址信息，而實現(xiàn)（.cpp）文件則為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕畔?，其中包含著特定的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

數(shù)據(jù)總線技術(shù)包含消息總線、服務(wù)總線、消息郵件等三方面內(nèi)容，將數(shù)據(jù)傳輸至生產(chǎn)控制Ⅰ區(qū)、生產(chǎn)控制Ⅱ區(qū)、信息管理Ⅲ區(qū)，各區(qū)間數(shù)據(jù)存在廣泛的交流互動。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的信息調(diào)度屬于層級式結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)總線技術(shù)能夠滿足控制系統(tǒng)橫向的數(shù)據(jù)共享，以及縱向的數(shù)據(jù)流通需求。

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