史金偉，楊啟京，肖艷煒，吳 靜，嚴亞琦，吳 昊

(1.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京 210061；2.浙江省電力公司，浙江杭州 310007)

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，智能電網成為電力行業(yè)的發(fā)展趨勢。電網智能化要求將電力流，信息流，業(yè)務流進行高度的融合。為了提高電網的可靠性，使得電網能夠安全，經濟，高效地運行，在日常工作中遇到突發(fā)事件時，上級電力調度對下級調度單位的系統(tǒng)運行狀況需要獲得到直觀、清晰、全面地了解。當前上下級調度監(jiān)控系統(tǒng)往往采用不同廠家的系統(tǒng)或是同一廠家不同版本的系統(tǒng)，系統(tǒng)間的架構，平臺等都不相同。在這種情況下，很難滿足上級調度對下級調度的監(jiān)視需求。本文介紹了異構系統(tǒng)間數據遠程調閱的方法與實現，是在大運行體系技術支撐建設要求下，以解決在大運行體制下上級瀏覽下級調度監(jiān)控系統(tǒng)（地調[1]或變電站）數據的一種新的數據接入方式。它提供了一套完整的上級調度對下級調度數據遠程調閱的解決方法和實現方案，對實現系統(tǒng)間特別是異構系統(tǒng)間數據調閱進行了有益的探索。

1 電力調度監(jiān)控系統(tǒng)應用現狀

目前，各級調度系統(tǒng)特別是省地間的調度系統(tǒng)大多采用的是異構系統(tǒng)。它們異構性主要體現在以下幾方面：（1）平臺的異構，即數據所依賴的應用系統(tǒng)，數據庫管理系統(tǒng)或操作系統(tǒng)的不同。（2）模式的異構，如數據的存儲結構，組織結構不同。（3）語義的異構，如數據的描述，表達方式或是內容上的不同。以上3個方面異構的特性造成了異構系統(tǒng)間數據調閱的難題。國內當前針對異構系統(tǒng)間數據交互，主要采用了模型拼接，數據接口，遠方終端等模式實現異構系統(tǒng)間的數據調閱。但對于模型拼接來說比較適合于上下級調度間的深度應用，鑒于其對上下級調度系統(tǒng)模型維護要求高，操作繁瑣的特點，并不適合于調度間數據實時監(jiān)視，瀏覽這類頻繁，偶發(fā)性的輕度應用。而接口方式則開發(fā)成本很高，特別是針對不同的異構系統(tǒng)都需要開發(fā)特殊的接口程序，這顯然是不能接受的。此外上級調度中心通過部署遠方終端的方式來調閱下級調度系統(tǒng)數據的方式，對于網絡帶寬有著較高要求，一般來說需要10 M 以上的帶寬。部署遠方終端方式相當于下級調度系統(tǒng)的監(jiān)控終端延伸到了上級調度中心，因此遠方終端設備只能是下級調度監(jiān)控系統(tǒng)中同系統(tǒng)的設備。而實際中各下級調度監(jiān)控系統(tǒng)設備型號種類繁多，因而增加了設備投資成本和自動化的維護成本。

在這種情況下提出一種安全，經濟，高效解決異構系統(tǒng)間數據的遠程調閱方法就顯得尤為必要了。本文介紹的數據遠程調閱的方法，不需要增加硬件設備，屏蔽了系統(tǒng)間的異構性，上級調度中心可以在任何時間瀏覽當地下級站端系統(tǒng)中的實時畫面，對下級站端系統(tǒng)運行狀況、潮流走向、設備位置、光字信號等進行直觀了解。上級調度系統(tǒng)并不需要提前做好畫面，做到了隨看隨開的狀態(tài)，減輕上級調度系統(tǒng)的壓力，有利于大運行模式地監(jiān)視。

2 異構系統(tǒng)間遠程調閱實現思想

本文中數據遠程調閱的調閱方上級調度中心與被調閱方下級調度中心分別被定義為客戶端與服務端。作為服務端的下級調度系統(tǒng)提供數據轉換，數據刷新，數據響應服務。上級調度中心作為客戶端可對所需數據進行召喚，調閱。遠程調閱結構圖如圖1 所示。

圖1 遠程調閱結構圖

上級調度中心遠程調閱中所召喚的數據主要包含了2個方面內容，即圖形文件和圖形相關的實時數據。圖形文件是遠程調閱中數據信息的主要載體。通過接線圖如廠站圖，潮流圖等可以直觀，全面地反應出電網的完整運行情況。圖形相關的實時數據則準確，實時地反應了設備的運行和量測情況。圖形與所展示的數據是互為依存的關系。為屏蔽異構系統(tǒng)間的差異性，在開發(fā)設計服務端與客戶端服務時，針對圖形轉換和數據交換分別采用電力系統(tǒng)圖形描述規(guī)范CIM/G 和電力系統(tǒng)實時數據通信應用層協(xié)議DL 476-92 進行開發(fā)。

3 異構系統(tǒng)間遠程調閱中標準的應用

3.1 圖形數據的標準CIM/G

圖形數據的交互和標準化是異構系統(tǒng)間遠程調閱技術的重要組成部分。當前，調度中心各系統(tǒng)中的圖形（如廠站接線圖）都是由各廠家自己定義的電力設備圖元，相互之間不能進行互操作，因此如何實現圖形的共享，已成為異構系統(tǒng)間遠程調閱的一個重要問題。

CIM/G 是在IEC 61970-453 基于CIM的圖形交換基礎上，針對SVG 文本較大且網絡傳輸較慢這個問題所發(fā)展起來的專門為電力系統(tǒng)服務的一種新型高效的圖形描述語言。中國向IEC 提交CIM/G 智能調度技術支持系統(tǒng)國際標準提案已獲準立項并將轉化為IEC的國際標準[2，3]。在國內CIM/G 圖形標準也已廣泛應用于各大智能調度支持系統(tǒng)中。因此CIM/G 作為圖形數據交互標準具有廣發(fā)的適應性。

CIM/G 包括兩大類，一類是系統(tǒng)公有信息，包括電壓等級定義、圖元、間隔、菜單等，類似于C 語言的頭文件，交換頻率較低。另一類是某幅具體圖形的描述，采用類似于C 語言中函數調用的方式引用頭文件。這樣可以大大降低圖形文件交換的數據量。因此以CIM/G 作為數據交互標準具有高效性。

本文中介紹的異構系統(tǒng)間的遠程調閱技術為了適應工程上的相關需求，對于CIM/G 也做了適度的擴充定義和意義的延伸。

（1）設備的電壓等級著色定義。在交互的CIM/G圖形文件中擴充了繪圖元素的電壓等級定義，對于圖形文件中動態(tài)圖元都有“volType”屬性，該屬性填寫了設備的電壓等級名稱，只要改名稱填寫正確，調閱的系統(tǒng)即可根據該電壓等級顯示本系統(tǒng)的顏色。圖形中的連接線根據所連設備的電壓等級著色。

（2）圖形繪圖風格的規(guī)范化。遠程調閱中圖形數據的繪制采用了CIM/G 中對于基本圖形要素繪制風格建議，內容包括填充風格和畫筆風格等進行了詳細的規(guī)范，避免了不同系統(tǒng)間因風格差異造成的顯示效果差異。

3.2 數據通信的DL 476-92 規(guī)約

DL 476-92 規(guī)約[4]為電力系統(tǒng)行業(yè)標準，其中定義了電力系統(tǒng)實時數據通信應用層協(xié)議，描述了數據格式、控制序列及服務原語。該規(guī)約主要適用于電力系統(tǒng)控制中心之間的實時數據通信,屬于網絡通信規(guī)約。DL 476-92 規(guī)約除了可以傳輸”遙信、遙測、遙調和遙控”四遙數據外，還可以方便擴展使用ASCII 碼傳輸用戶自定義命令字段，DL 476-92 規(guī)約因此具有良好的可擴展性。相對于其他規(guī)約而言，DL 476-92 規(guī)約結合網絡技術，使得數據傳輸安全可靠，傳輸速率快，特別是DL 476-92規(guī)約自身的一些機制特點。如傳輸數據單幀信息量大、序列號確認等，使得目前國內采用DL 476-92規(guī)約通信的系統(tǒng)越來越普遍?；谏鲜鰞?yōu)點此本方案中關于數據交換部分采用了DL 476-92規(guī)約進行開發(fā)。

4 遠程調閱方案

4.1 遠程調閱流程

主站系統(tǒng)中的人機(Man-Machine Interface)，通過本地圖形網關[5]和站端系統(tǒng)（下級調度監(jiān)控系統(tǒng)）圖形網關，向站端系統(tǒng)發(fā)送請求G 文件命令,在獲取G 文件后根據該圖中使用的圖元依次請求符合G 規(guī)范的圖元文件（簡稱G 圖元）后轉換成主站系統(tǒng)中私有圖形文件格式，最后主站系統(tǒng)中人機從G 文件中生成數據請求，發(fā)送數據請求命令，站端系統(tǒng)響應請求命令并周期上送主站系統(tǒng)數據。站端系統(tǒng)根據數據刷新周期進行增量數據發(fā)送。遠程調閱過程如圖2 所示。

圖2 交互流程圖

4.2 數據交互具體流程

主站系統(tǒng)通過擴展的DL 476-92 協(xié)議與站端系統(tǒng)交互訪問數據[6]。為了設計和實現的統(tǒng)一性，通信交互的簡便性，定義使用“請求圖形文件”、“請求畫面刷新數據”、“停止畫面數據刷新”3 種不同命令字段區(qū)分，進行數據交互。命令字段如下：

請求圖形文件SOA://ftp（gfilename=G 文件名,update_mode=1，time=文件時間）

請求刷新數據SOA://display（gfilename=G 文件名，period=1）

停止畫面數據SOA://stopdata（gfilename=G 文件名）

遠程調閱仍然使用標準DL 476-92 規(guī)約中塊類型“變化測量量實型塊（BID=8）”和“變化狀態(tài)量塊（BID=9）”傳輸圖形畫面遙測與遙信數據。

使用擴充的數據類型塊（BID=39）傳輸上級請求命令字段內容和（BID=42）傳輸G 文件屬性數據內容，以提高遠程調閱效率。

在電力系統(tǒng)實際生產運行中，數據質量的好壞，影響以此為依據的決策正確性和科學性，尤其在對突發(fā)事件應急處理過程中。遠程調閱過程中由于上級調度所有信息來源只是通過G 文件中對于下級調度系統(tǒng)中設備的描述，對于下級調度系統(tǒng)中的數據質量并不能有全面了解，由于標準DL 476-92 規(guī)約對于數據質量不夠豐富，所以為了能有全面的數據質量信息，遠程調閱技功能擴展了標準DL 476-92 規(guī)約，新增了塊類型[7，8]“BID=103”描述遙測狀態(tài)信息、“BID=104”描述遙信狀態(tài)信息。狀態(tài)信息數據格式（數據索引表號為所在畫面的編號）如圖3 所示。

圖3 狀態(tài)信息報文格式

狀態(tài)信息包含“狀態(tài)信息是否有效”、“閃爍位”、“帶電位”、“采集異常位”、“更新位”、“告警抑制位”、“封鎖位”。遙信狀態(tài)信息除了上述信息，還可表示圖形形狀信息，而遙測狀態(tài)信息也包含上述信息，還包含“遙測越限”信息。在遠程調閱過程中，有了數據狀態(tài)信息的輔助，上級調度系統(tǒng)的值班人員可獲得全面、正確的信息，在日常生產運行中，應對突發(fā)事件時，依據遠程調閱獲取的數據作出正確的判斷處理。遠程調閱技術也因此在智能電網調度中得到更好地應用。

數據傳輸時，為了避免數據包分片，考慮到以太網MTU（最大傳輸單元）的影響，主站系統(tǒng)與站端系統(tǒng)間數據傳輸時每幀數據包不超過1024 字節(jié)。一般因G文件大小都遠大于1024 字節(jié)，數據需進行分包處理。

主站系統(tǒng)中本地通信代理通過收發(fā)本地系統(tǒng)人機的消息，發(fā)送給站端系統(tǒng)不同的命令字段。在與站端系統(tǒng)建立TCP 鏈接后，首先發(fā)送“請求圖形文件”命令，G文件的時間屬性作為是否上送新的G 文件判據，若站端系統(tǒng)中G 文件的時間屬性與主站系統(tǒng)的G 文件時間不一致，則主站系統(tǒng)接收站端系統(tǒng)發(fā)送的G 文件，否則利用本地緩存的G 文件，這在一定程度上節(jié)約的網絡資源,使得數據刷新處理的時間得到了提高；對G文件中使用的圖元文件同樣處理。接收完G 文件及G圖元后，進行相應轉化，待圖形畫面在圖形瀏覽器中繪制成功后，發(fā)送站端系統(tǒng)請求刷新數據命令字段，圖形瀏覽器根據G 文件中的G 圖元的id 刷新畫面數據。站端系統(tǒng)在上送一次G 文件中的所有數據后，周期發(fā)送變化數據，數據包含“變化遙測”、“變化遙信”、“變化遙測狀態(tài)”、“變化遙信狀態(tài)”4 種類型。直到收到人機發(fā)送的“畫面停止數據”命令字段或在G 圖形刷新數據周期時間內未收到人機發(fā)送的心跳數據，則主站系統(tǒng)中人機將停止畫面刷新數據，中斷與站端系統(tǒng)的TCP 連接。數據流程圖如圖4 所示。

圖4 數據流程圖

4.3 數據處理機制

傳統(tǒng)的EMS 系統(tǒng)中畫面數據刷新顯示是按廠站進行分類，即設備按廠站區(qū)分建模，每個廠站的設備具有惟一性，不論在某個廠站所屬的任一幅圖形中。而本文介紹的遠程調閱方法圖形數據刷新以單個圖形瀏覽窗口為單位，以單個圖形中單個G 圖元作為數據傳輸最小單位，如此每幅圖形數據的刷新相當于傳統(tǒng)EMS系統(tǒng)中的1個廠站通信時建立使用的通信通道（TCP方式或者專線通道方式）。由于異構系統(tǒng)間進行數據遠程調閱不依賴雙方建立的已知模型，為了使得上級調度系統(tǒng)區(qū)分與不同下級調度系統(tǒng)進行通信，通信時對“請求圖形文件”、“請求畫面刷新數據”、“停止畫面數據刷新”3 種不同命令字段中G 文件名進行了特殊的定義。G 文件名稱中使用特殊符號作為分隔符,區(qū)分不同的下級調度系統(tǒng)。如圖形名稱:”ACB_ 一次接線圖.fac.pic.g”，是以”_”作為分隔符,分隔符的使用需要上下級調度系統(tǒng)間統(tǒng)一。

由于實際使用中，同一瀏覽器窗口需打開多幅圖形，一般每打開一幅圖形就會有1個TCP 連接。為了在同一連接中支持多畫面的數據傳輸，主站系統(tǒng)在發(fā)送命令時對請求畫面進行編號，對不同畫面進行編號，畫面編號和畫面名相關聯。編號從1 開始，在同一連接中打開的畫面編號不能重復。同一連接中編號可以復用，即編號為n的畫面關閉后，再有新畫面打開時可以復用n 作為新畫面的編號。

4.4 圖形圖元的自動更新機制

在實際使用中，存在圖形或圖元改變，那么為了避免在異構系統(tǒng)間遠程調閱數據時，頻繁地傳輸文件或圖元，利用自定義擴展的命令字段中的“文件時間”描述G 文件是否為最新，方便上級調度監(jiān)控系統(tǒng)根據下級系統(tǒng)上送G 文件的時間屬性，決策是否召喚G 文件。在一定程度上節(jié)約了網絡資源，提高了遠程調閱的效率，優(yōu)化了調閱方案。

目前，通過本文介紹的異構系統(tǒng)間數據遠程調用方法的系統(tǒng)已在湖北省調，四川成都、眉山，浙江寧波、嘉興等地區(qū)調度監(jiān)控系統(tǒng)中得到應用，運行效果良好。

5 結束語

本文闡述的異構系統(tǒng)間的遠程調閱技術適用范圍很廣，它不僅適用于異構系統(tǒng)，對于同構系統(tǒng)同樣可以采用本方案。本方案經過大量系統(tǒng)的工程實踐，在智能電網調度監(jiān)控系統(tǒng)中得到很好地應用，實現了省地調遠程調閱變電站以及省調遠程調閱地調的功能，并收到了良好的效果。遠程調閱技術為電網調度監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種新的數據接入方式，具有普遍的適用性。

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