集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)造模式的分析與設(shè)計(jì)

1、第卷第期年月北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）（）文章編號(hào)：（）集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)造模式的分析與設(shè)計(jì)宮慧穎（北華大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，吉林吉林）摘要：在分析集控站自身特點(diǎn)、功能要求及性能要求的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)造模式進(jìn)行了探討，提出選用性能穩(wěn)定、高度可靠的實(shí)時(shí)分布嵌入式操作系統(tǒng)作為前置機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)，以徹底解決操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題關(guān)鍵詞：集控站；自動(dòng)化；操作系統(tǒng)中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：（，）：，：；隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化的快速發(fā)展，變電站已經(jīng)逐漸進(jìn)入了無(wú)人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動(dòng)化監(jiān)控階段，在集控站對(duì)下屬變電站進(jìn)行管理是被國(guó)際上普遍采用的一種先進(jìn)管理模式集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是一種基于

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，在電網(wǎng)中作為整體調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的中間層次，具有承上啟下的作用常規(guī)的做法是在集控站（也稱監(jiān)控中心）建立一套自動(dòng)化系統(tǒng)，監(jiān)控人員憑借該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)本集控站所管轄的無(wú)人值班變電站的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和控制舊本次研究主要是在分析現(xiàn)有集控站自身特點(diǎn)、功能及性能要求的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)造模式進(jìn)行分析，提出選用性能穩(wěn)定、高度可靠的實(shí)時(shí)分布嵌入式操作系統(tǒng)作為前置機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)，以徹底解決操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與電力系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度、分層管理的體制相適應(yīng)，集控站系統(tǒng)也是一個(gè)分層系統(tǒng)，主要由現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程終端單元（）、通信處理級(jí)通信網(wǎng)

3、絡(luò)（傳輸通道）和集中管理操作級(jí)的主站計(jì)算機(jī)大部分構(gòu)成收稿日期：作者簡(jiǎn)介：宮慧穎（一），女，副教授，碩士研究生，主要從事軟件自動(dòng)化研究！蘭！堡盔堂堂堡！皂簽型蘭墮！篁！鲞在無(wú)人值守的變電站中，通過(guò)與集控站間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換主控模塊負(fù)責(zé)采集本變電站的全部檢測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)處理，再通過(guò)，轉(zhuǎn)發(fā)模塊，以模擬信號(hào)通過(guò)電話專線傳送給集控站多個(gè)變電站的均通過(guò)電話專線連接到集控站，集控站設(shè)池，可以同時(shí)接受多路電話線，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，將每個(gè)變電站的數(shù)字信號(hào)以串行方式傳送給集控站監(jiān)控系統(tǒng)的主站計(jì)算機(jī)主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)組成，但只有臺(tái)與遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)源即鏈接，稱為前置機(jī)，其他計(jì)算機(jī)共享前置機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)，稱為上位

4、機(jī)前置機(jī)負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)或進(jìn)行遠(yuǎn)方操作以及將數(shù)據(jù)上傳給上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)它與直接打交道，所以前置機(jī)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能上位機(jī)主要完成人機(jī)接口，一般以各種圖形、報(bào)表方式將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)反應(yīng)給用戶，用戶可直接在圖形上進(jìn)行操作，完成對(duì)遠(yuǎn)方變電站的遙控、遙調(diào)等另外，上位機(jī)要形成各種用戶報(bào)表傳送給上級(jí)調(diào)度，并實(shí)時(shí)記錄各種歷史數(shù)據(jù)以便用戶查詢圳集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求在變電站無(wú)人值班、集控站集中監(jiān)控的模式下，集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、有效地反映各個(gè)受控?zé)o人值班變電站的運(yùn)行情況，并且有效地對(duì)操作進(jìn)行合理性檢查，實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖功能從集控站所實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看，集控站自動(dòng)化監(jiān)控

5、系統(tǒng)應(yīng)滿足以下性能要求：可靠性由于無(wú)人值班，集控站監(jiān)控系統(tǒng)成了對(duì)子站運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的唯一手段，其穩(wěn)定性和可靠性極其重要整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件必須能夠安全穩(wěn)定、不間斷地正常工作，當(dāng)某種意外事故發(fā)生時(shí)，要盡量保證系統(tǒng)還能進(jìn)行正常的工作實(shí)用性集控站系統(tǒng)應(yīng)提供簡(jiǎn)單、方便、友好、實(shí)用的人機(jī)操作界面，要求常用操作功能簡(jiǎn)潔完備，界面表現(xiàn)形式靈活，便于識(shí)別操作實(shí)時(shí)性集控站系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)實(shí)時(shí)生要求較高的自動(dòng)化系統(tǒng)，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，被控?cái)?shù)據(jù)到達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)間要盡可能短，系統(tǒng)必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)采集到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的數(shù)據(jù)變化，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)遙控量和遙調(diào)量進(jìn)行操作，否則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的事故反應(yīng)時(shí)間和操作反應(yīng)時(shí)間安全性由于集

6、控站監(jiān)視多個(gè)子站的運(yùn)行情況，相對(duì)于傳統(tǒng)的有人值班變電站操作人員不太熟悉現(xiàn)場(chǎng)，系統(tǒng)相對(duì)于單個(gè)有人值班的常規(guī)站信息量更大，情況更加復(fù)雜，這就增加了運(yùn)行值班人員的工作復(fù)雜度，更容易發(fā)生誤操作，所以集控站的安全性防誤尤為重要開(kāi)放性系統(tǒng)應(yīng)采用通用的、主流的計(jì)算機(jī)軟硬件及通訊協(xié)議等，以便將來(lái)可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)充。系統(tǒng)構(gòu)造模式硬件系統(tǒng)規(guī)劃通過(guò)需求分析了解到用戶最需要的是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，其次才是人機(jī)界面的友好為了使系統(tǒng)在出現(xiàn)各種問(wèn)題時(shí)盡可能地進(jìn)行正常工作，系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)功能冗余所以，根據(jù)系統(tǒng)的功能和性能要求，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成如圖所示的雙前置、雙網(wǎng)、多上位機(jī)的多機(jī)熱備用系統(tǒng)，要求至少提供兩套互

7、為熱備用的前置機(jī)和上位機(jī)為防止網(wǎng)絡(luò)故障，局域網(wǎng)要使用互為備用的雙網(wǎng)相關(guān)軟硬件系統(tǒng)必須能自行查看系統(tǒng)狀態(tài)，按要求進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，以保證系統(tǒng)的連續(xù)不間斷運(yùn)行軟件系統(tǒng)規(guī)劃根據(jù)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的界定，前置機(jī)軟件和上位機(jī)軟件在功能要求上有較大的不同對(duì)于前置機(jī)來(lái)說(shuō)，主要完成數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)等功能，要求前置機(jī)既能及時(shí)地完成以上功能，又能安全穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間、不問(wèn)斷地運(yùn)行，它的運(yùn)行安全直接關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定上位機(jī)主要接受來(lái)自于前置第期宮慧穎：集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)造模式的分析與設(shè)計(jì)機(jī)處理完畢的數(shù)據(jù)，以各種特定方式顯示給用戶，同時(shí)記錄歷史數(shù)據(jù)供用戶查詢，用戶也能通過(guò)上位機(jī)的操作命令，使前置機(jī)將相

8、應(yīng)的指令傳送給相應(yīng)子站執(zhí)行前置機(jī)主要進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，上位機(jī)主要完成數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)，故軟件系統(tǒng)劃分為相應(yīng)的兩個(gè)部分：前置機(jī)軟件系統(tǒng)和上位機(jī)軟件系統(tǒng) 圖硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)運(yùn)行及開(kāi)發(fā)平臺(tái)的選用基于的上位機(jī)軟件系統(tǒng)國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)的集控站系統(tǒng)基本上都運(yùn)行在系列操作系統(tǒng)上操作系統(tǒng)擁有其他操作系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)越性，運(yùn)行在其上的開(kāi)發(fā)平臺(tái)眾多，開(kāi)發(fā)資料非常齊全，圖形界面非常友好，并且有許多可借鑒的程序，用戶可以使用非常成熟的商用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)這些優(yōu)點(diǎn)使得在操作系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的時(shí)間比較短，成功率也比較高基于以上優(yōu)點(diǎn)，選擇作為上位機(jī)的運(yùn)行平臺(tái)，開(kāi)發(fā)工具可以選用，上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具可以選用基于的前置機(jī)軟件系

9、統(tǒng)目前，大多數(shù)廠家使用或作為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)，但實(shí)際經(jīng)驗(yàn)顯示，由于操作系統(tǒng)是為桌面計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，會(huì)發(fā)生一些不可預(yù)料的問(wèn)題，造成系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后死機(jī)，給程序調(diào)試帶來(lái)很大難度，也給需要系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)很大的安全隱患現(xiàn)在市場(chǎng)上也出現(xiàn)了運(yùn)行于平臺(tái)的集控站監(jiān)控系統(tǒng)眾所周知，操作系統(tǒng)為開(kāi)源系統(tǒng)，適合作為個(gè)人或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，但對(duì)系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性要求極高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)發(fā)生一些不可預(yù)料的問(wèn)題時(shí)，無(wú)法得到技術(shù)支持和解決，同樣也存在安全隱患另外，還有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，是電信業(yè)各種設(shè)備常用的操作系統(tǒng)，但其價(jià)格高達(dá)幾十萬(wàn)元，而且其圖形界面也比較差根據(jù)以上問(wèn)題，考慮到前置機(jī)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、

10、穩(wěn)定性要求很高，但規(guī)模不大，如果采用實(shí)時(shí)分布嵌入式操作系統(tǒng)，則可使監(jiān)控系統(tǒng)具有高度穩(wěn)定性，從而解決目前國(guó)內(nèi)此類系統(tǒng)中最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)問(wèn)題操作系統(tǒng)是加拿大軟件系統(tǒng)有限公司的產(chǎn)品，它是建立在微內(nèi)核和完全地址空間保護(hù)基礎(chǔ)之上的嵌入式實(shí)時(shí)微內(nèi)核操作系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、可靠、強(qiáng)壯、模塊程度高、裁剪自如、易于擴(kuò)展的北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）第卷特點(diǎn)獨(dú)特的微內(nèi)核和消息傳遞結(jié)構(gòu)為運(yùn)行和開(kāi)發(fā)期間提供了豐富的優(yōu)點(diǎn)：）更多的功能更少的存儲(chǔ)、完全可伸縮性的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)是它區(qū)別于其他操作系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)哺是唯一可以將實(shí)時(shí)環(huán)境外加一個(gè)完全的窗口系統(tǒng)安裝在以下閃儲(chǔ)或只讀存儲(chǔ)器上的操作系統(tǒng)，且作為真正的微內(nèi)核，具有完全的可伸縮

11、性，可以在很寬廣的領(lǐng)域（從消費(fèi)電子產(chǎn)品到工業(yè)控制系統(tǒng)）使用它）高性能以消息傳遞作為所有操作系統(tǒng)服務(wù)的基礎(chǔ)，使上、下文切換時(shí)間很?chē)?yán)格在保持全部真正微內(nèi)核設(shè)計(jì)固有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，比傳統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)能更迅速地發(fā)布系統(tǒng)服務(wù)因此，開(kāi)發(fā)者使用可以開(kāi)發(fā)出優(yōu)于昂貴的高檔系統(tǒng)性能的低成本的產(chǎn)品）健壯和可靠性在中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行在用戶空間，擁有指定的系統(tǒng)權(quán)限驅(qū)動(dòng)程序不能在其地址空間外面寫(xiě)任何區(qū)域，因此內(nèi)核缺陷非常少，同時(shí)，也支持軟件看門(mén)狗通知）到桌面的無(wú)縫連接超越了和其他傳統(tǒng)的連接標(biāo)準(zhǔn)，可以提供無(wú)縫的圖形連接到，和這樣的做法可使操作員能相互作用和控制而無(wú)需離開(kāi)桌面，開(kāi)發(fā)者也可以在熟悉的桌面環(huán)境下創(chuàng)建應(yīng)用由于操作系統(tǒng)的以

12、上特點(diǎn)，并且能用在其上開(kāi)發(fā)面向?qū)ο蟮?、?shí)時(shí)的、可嵌人式的應(yīng)用程序操作系統(tǒng)還提供友好的圖形界面與相應(yīng)的圖形應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)工具，價(jià)格相對(duì)也比較合理，所以選用作為前置機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行與開(kāi)發(fā)平臺(tái)基于通訊協(xié)議的異構(gòu)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交換由于前置機(jī)與上位機(jī)采用了異構(gòu)操作系統(tǒng)，所以只能使用協(xié)議以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式完成這兩個(gè)子系統(tǒng)之間的通訊，這也使得兩個(gè)子系統(tǒng)的耦合性很低，可以進(jìn)行并行開(kāi)發(fā)，以縮短整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間結(jié)語(yǔ)近些年，集控站運(yùn)行模式得到了廣泛的運(yùn)用，集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)也有著很大的發(fā)展前景，而前置機(jī)系統(tǒng)的重要性也得到廣泛的關(guān)注本前置機(jī)軟件系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性、高安全性，用戶界面良好、嵌人性等特性參考文獻(xiàn)：柯小琳集控

13、站自動(dòng)化系統(tǒng)研究山東電力技術(shù)，（）：陳銀勝集控站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用電力建設(shè)，（）：馬龍對(duì)集控站自動(dòng)化模式的探討寧夏電力，（）：李雅男，田大鵬淺談集控站監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成青海電力，（）：布和，郭麗集控變電站系統(tǒng)建設(shè)與設(shè)計(jì)內(nèi)蒙古電力技術(shù)，（增）：陳曦鳴集控站自動(dòng)化系統(tǒng)在繁南變電站的應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)施合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，惠孛嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在無(wú)線抄表系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用成都：電子科技大學(xué)，毛佳嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，【責(zé)任編輯：郭偉】 集控站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)造模式的分析與設(shè)計(jì)作者：宮慧穎， GONG Hui-ying作者單位：北華大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院,吉林,吉林,132013刊名：北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）英文刊名：JOURNAL OF BEIHUA UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE年，卷(期：2011,12(1參考文獻(xiàn)(8條1. 毛佳 嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究 20042. 馬龍 對(duì)集控站自動(dòng)化模式的探討 2004(033. 惠孛 嵌入式實(shí)時(shí)操作系