电力远动系统的设计
浅析电力远动系统的设计与实现
摘要：电力远动系统又称电力调度自动化系统，就是利用计算机软硬件技术、自动检测和控制技术、计算机通信和网络技术，对电力供电的各个环节（如变配电所、信号电源、线路开关等）进行集中监视和控制，实现自动化调度和管理，以提高运行管理及维护水平的系统。
关键词：调度自动化系统；软件系统结构；功能设计
0 引言
电力远动系统把在电网中，发电厂和变电站的分布于各个地区的输出电线连成一个有机整体，进行电力生产和分配。调度机构必须随时了解各厂、各段、各站端设备状态及负荷的大小，以便统一指挥调度，保证电力供电安全经济运行和在无人职守情况下保证正常的远方操作。
1 网络结构设计
为了满足电力部门系统对电力调度自动化系统的要求，同时根据现有的网络设施，设计方采用了多种设计方案来满足设计的要求，采用了多种网络结构保证数据的可靠传输。
本系统远动数据传输通道采用环型光纤通道和点对点相结合，环网通信速率为2Mbps ，点对点为2Mbps 或64kB(RS232接口) 。
2 体系结构设计
2.1 N+1设计模型
一体化的设计模式软件系统基于开放式的应用软件平台，采用了一体化的设计模式。在开放的应用平台基础上，实现了SCADA 、DMS 、EMS 等各种应用。由于系统采用了一体化的设计，不同应用模块使用相同的数据库，避免了数据库的重复，同时也使得各模块之间的交互更为方便和便捷。具有如下优点：不同应用构建在统一的应用平台上，具有统一的应用环境；建立公共数据库，实现了系统的一致性；不同应用各自的数据库独立建立，便于系统的裁剪和扩充；不同应用使用统一的图形界面。
2.2 分层的软件体系结构
在软件体系结构上，系统分成以下三个层次：系统的支撑层包括操作系统、数据库、网络、图形界面等通用的计算机支撑软件。应用支持层在系统支撑层的之上，利用通用的计算机技术，为系统应用提出一整套统一的、通用的软件支持，该层为上
层应用提供了开放的应用编程接口，不仅为应用系统的拓展提供了坚实的、良好的接口规范，也为与其他系统的互联提供了技术上的支持。应用层在应用支持层的之上，面向各种具体的应用而开发的应用软件。以上的层次划分，为系统的移植、集成和二次开发提供了坚实的基础。扩展系统功能的工作只局限在应用层，为今后系统的扩充提供了便利条件。
2.3 分布式功能的客户/服务器结构
系统采用功能分布的客户/服务器结构，不会过分集中依赖服务器资源，而是将系统功能按照具体的用户要求有序的分布在系统的不同节点上，使不同的节点完成系统的一部分功能。从而降低对服务器的要求。根据配置，系统节点担任一种或几种服务器，完成指定的任务，如前置通信服务器完成数据采集任务、SCADA 服务器完成SCADA 处理任务、打印服务器完成报表编辑和打印任务、历史数据服务器完成历史数据存储和管理任务。在系统的客户/服务器结构体系中，服务器首先完成指定的数据处理任务。在此基础上，为客户提供相关的数据和控制服务。在请求/服务的过程中，首先由客户端通过网络向指定的服务器发出服务请求，服务器接受请求，完成相应的功能，再将服务结果通过网络传送到客户端，从而完成一次请求/服务操作。
功能分布的客户/服务器体系结构将功能的分布和集中处理有机的结合在一起。从而，具有以下优点：
1) 充分有效的利用现有的系统资源； 2) 为系统的日后扩展提供条件；
3) 可以指定一个或多个节点(极限情况可以是系统中的所有节点) 担任某种功能服务，最大限度的实现系统的冗余配置，提高系统的可靠性；
4) 便于日后的软件扩充。
3 系统功能设计及性能分析
系统运行管理系统的运行管理子系统为系统
运行提供基本的运行环境，具有以下特点： 3.1 支持多种冗余机制
系统支持三级冗余，具有完备的冗余机制。节点冗余支持双前置、双SCADA 、双数据库服务器的体系，根据被监护进程和当前网络各节点的运行情况，实施完备和成熟的切换逻辑。网络冗余基于双网的网络节点状态的监视和组态控制，支持每个节点可以根据需要配置一个或两个网络接口。正常情况下通过负载均衡技术实现双网分流；当其中一个网络出现故障时，系统能实现自动的切换，并保证数据的连续。通道冗余支持双通道、环型通道切换。可以根据现场情况选择不同的切换逻辑，如通断切换、误码率切换等。并在运行中，监视备用通道的运行情况，及时通知维护人员。 3.2 支持多种网络拓扑结构
系统采用TCP/IP协议实现网络节点之间的信息交换。根据不同协议的特点，采用具有可靠连接的TCP 协议传输那些可靠性要求较高的信息；而采用UDP 协议传输那些对可靠性要求不高，而对速度要求较高的信息。
系统可以根据需要划分不同的网段，网络节点可以位于不同的网段上。网络节点还可以通过远程连接接入系统。由于客户/服务器之间的传输数据有限，网络节点还可以通过低速线路(如拨号网络) 接入系统。同时还支持支持多种通讯方式，如串口、拨号、网络、终端服务器，并实现点对点通道、双通道、环行通道等各种通讯机制。用户可以根据实际情况，进行灵活的选择。
3.3 灵活的通信控制功能和强大的接入接出能力
通讯控制主要包括下面的参数设置：比如用户定义的与RTU 的对时时间间隔、用户定义的最大重发次数、用户定义的全数据扫描周期、支持环形通道、用户定义的扫描周期、当通信出现异常时，自动调解数据扫描的优先级。
系统支持目前国内流行的各种通信规约。如：SC1801规约、IEC870-5-101规约、IEC870-5-103规约、部颁CDT 等。同时，基于可扩展的体系结构设计，根据实际需求，方便增加各种专用的规约类型。另外，为了能把数据接出到第三方系统中，系统还提供101、104、CDT 规约接出功能。 3.4 完善的系统监视和管理功能
为适应实际运行现场的各种复杂情况，本系统提供了丰富的软件工具，使用户可以充分掌握各个
系统环节的运行情况，并灵活控制系统的运行。 3.5 方便的维护、诊断功能
规约调试工具对支持的规约均提供调试工具，组成相应的命令格式下发。用此工具可以方便的确认现场设备运行的正确性。
运行控制工具对前置系统的各个节点、通道、设备的等各级运行环节的运行状态进行监视，并可以对其进行停止、删除、恢复等各种运行方式的实际控制。
报文监视工具能够同时对多个运行的通道的收发信息进行实时监视，并可截获存储在文件中，以进行报文的具体分析。
数据监视工具监视前置系统中的各个设备的现场采集和控制数据，以确定各个规约扫描进程的数据处理的正确性以及与主机系统间数据传递的正确性。运行日志管理：系统可以根据需要启动和停止运行日志信息的采集和存储。
系统运行管理子系统负责维护这些进程的启动运行和状态监视，当这些进程出现异常时，系统将启动故障恢复机制，保证系统的正常运行。
4 结论
通过上述的分析设计，该系统具备以下几个特点：功能齐全完善，软件成熟可靠，便于维护和管理，运行中能够达到确保电网的安全、稳定、经济运行，取得良好的经济效益和社会效益的目的。
参考文献
[1] 龚强，王津．地区电网调度自动化技术与应用[M]．北
京：中国电力出版社，2005
[2] 辛耀中．新一代电网调度自动化系统[T]．电力系统自动
化，1999
[3] 赵 梅，陈瑞霞．浅谈电力调度远动系统的设计与实施
[M]．内蒙古石油化工，2010