馮豆，李玉琴，張彪

（國網(wǎng)亳州供電公司電力調(diào)控中心，安徽亳州236800）

調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)采集設(shè)計與應(yīng)用

馮豆，李玉琴，張彪

（國網(wǎng)亳州供電公司電力調(diào)控中心，安徽亳州236800）

針對當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施運維能力和技術(shù)支持手段缺乏的問題，提出了跨越安全區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)采集方式、采集能力設(shè)計，并根據(jù)實際情況設(shè)計了采集通信方案。經(jīng)過實際運行檢驗，該采集方案合理、可靠，在不影響安全生產(chǎn)的同時，提高了對調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)的掌控，加強了對自動化基礎(chǔ)設(shè)施的運行監(jiān)控能力，提高了調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施運維水平。研究表明，該系統(tǒng)具有良好的實用性和可行性。

自動化基礎(chǔ)設(shè)施；狀態(tài)采集；采集通信

引言

隨著電網(wǎng)的自動化水平地不斷提高，提高生產(chǎn)效率、保障安全生產(chǎn)是電力企業(yè)目前面臨的切實問題。2012年，國網(wǎng)公司在系統(tǒng)內(nèi)全面實施“三集五大”體系建設(shè)，隨著“大運行”體系的建設(shè)，電網(wǎng)調(diào)控運行管理模式也做出了相應(yīng)調(diào)整，電網(wǎng)調(diào)控運行業(yè)務(wù)范圍逐漸擴大，SCADA系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、配網(wǎng)SCADA等“大運行”支撐系統(tǒng)，以及機房環(huán)境監(jiān)控、門禁、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)實時管控、負(fù)荷預(yù)測等輔助系統(tǒng)種類繁多，系統(tǒng)維護和使用涉及人員性質(zhì)廣泛，數(shù)量眾多，管理復(fù)雜，對自動化專業(yè)各系統(tǒng)、各設(shè)備運行工況的掌控提出更高的要求。為了有效掌握電網(wǎng)自動化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和運行狀況，必須對自動化基礎(chǔ)設(shè)施運行工況進行集中實時監(jiān)控和智能化風(fēng)險管控，提升自動化系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)對象的監(jiān)測能力以及網(wǎng)絡(luò)運行故障點的排查控制能力，提高運維效率，提升調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)運維的自動化水平。

1　調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)采集系統(tǒng)簡介

調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)采集系統(tǒng)采取跨越安全區(qū)結(jié)構(gòu)，遵循國家能源局二次安全防護規(guī)定，對調(diào)控自動化網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、IT基礎(chǔ)設(shè)備等狀態(tài)進行采集，實現(xiàn)各類系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備的狀態(tài)、告警、性能等數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集，并將數(shù)據(jù)接入監(jiān)控平臺。系統(tǒng)的具體監(jiān)控對象范圍包括。

1.1自動化系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)

1）SCADA廠站系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)采集（在線狀態(tài)），鏈路的通斷狀況及故障信息,監(jiān)測遠(yuǎn)動裝置的在線狀態(tài)。

2）SCADA主站系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、其它自動化系統(tǒng)：主機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)采集（在線狀態(tài)、CPU、內(nèi)存利用率等），網(wǎng)絡(luò)鏈路通斷狀況及故障信息。

1.2機房動環(huán)

通過機房環(huán)境動環(huán)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，獲取自動化機房動環(huán)系統(tǒng)監(jiān)測及告警數(shù)據(jù)，采集項依賴動環(huán)原系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，動環(huán)原系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳管理。

1.3通信鏈路

基于通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，采集通信鏈路、接口、同步信號的狀態(tài)數(shù)據(jù)及告警信息。系統(tǒng)定位于調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施臺帳管理和整體運行工況采集、監(jiān)視。

2　采集方案設(shè)計

本系統(tǒng)運行多種數(shù)據(jù)采集方式進行相關(guān)的設(shè)備連通性和狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，主要有ICMP采集、SNMP采集、SSH/Telnet采集、端口檢測。

2.1ICMP采集

使用ICMP協(xié)議，運行ping命令向設(shè)備發(fā)送通斷探測數(shù)據(jù)包，初步進行連通性判斷。采集頻率：5min，包的大小為68 bit，每次發(fā)送三個包。用途：簡單判斷設(shè)備是否在線，簡單判斷連通性。安全性影響：影響極小，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載影響小。

2.2SNMP采集

連接設(shè)備，使用SNMPV2c協(xié)議，獲取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，針對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獲取接口詳細(xì)數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)。并使用SNMPBulk特性，一次連接批量獲取多個數(shù)據(jù)。各設(shè)備需開啟SNMP服務(wù)，防火墻需放行SNMP通信，使用協(xié)議：UDP，使用端口：161，采集頻率：5min。用途：更深層次獲取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，完善監(jiān)控，如交換機負(fù)載、交換機流量和服務(wù)器磁盤空間等。安全性影響：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，影響小，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載影響小。

同時支持SNMPV2c和V3版本。

2.3SSH/Telnet采集

使用SSH或者Telnet連接到廠站設(shè)備，模擬人工登錄過程，執(zhí)行狀態(tài)獲取或者診斷命令，如：ps命令、cat命令和ls命令等讀取系統(tǒng)狀態(tài)命令，同時支持基于證書的SSH訪問和用戶名密碼訪問。防火墻根據(jù)情況放行訪問廠站設(shè)備23或者22端口，使用協(xié)議：TCP。采集頻率：5min。用途：將人工登錄執(zhí)行命令過程自動化，多用于檢查子站狀態(tài)，模擬人工進行遠(yuǎn)程巡檢。安全性影響：如果基于證書訪問影響小，基于口令訪問影響中下，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載影響小。

2.4端口檢測

使用TCP連接指定端口，查看端口是否可以連接和打開，例如：檢查調(diào)控應(yīng)用監(jiān)聽端口、Oracle、104規(guī)約通信等服務(wù)提供程序是否正常監(jiān)聽端口。防火墻需根據(jù)情況放行訪問對應(yīng)端口，使用協(xié)議：TCP。采集頻率：5min。用途：檢查各系統(tǒng)、廠站依賴的服務(wù)是否可以正常進行監(jiān)聽，連接響應(yīng)是否及時。安全性影響：發(fā)送TCP握手?jǐn)?shù)據(jù)包探測，不建立實際連接，影響小。

3　采集通信方案

3.1部署方案

本系統(tǒng)部署方案如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)通信及部署

分別在I區(qū)II區(qū)部署采集前置機，在III區(qū)部署采集服務(wù)器，并在III區(qū)部署Web應(yīng)用服務(wù)器，其他設(shè)備均利用現(xiàn)有設(shè)備。

各主要設(shè)備用途如下：

I區(qū)II區(qū)采集前置機：I區(qū)采集前置機和II區(qū)采集前置機，部署采集程序，完成本區(qū)自動化技術(shù)設(shè)置狀態(tài)信息采集，并通過正向隔離裝置單向發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)至III區(qū)的采集服務(wù)器，并接收所需要采集的對象信息。III區(qū)采集服務(wù)器：部署采集服務(wù)程序，功能主要有：完成III區(qū)自動化技術(shù)設(shè)置狀態(tài)信息采集；收集由采集前置機傳送的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)；采集調(diào)度、采集項建模和狀態(tài)數(shù)據(jù)處理等功能。

3.2網(wǎng)絡(luò)通信

本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信方案設(shè)計如下：

1）采集服務(wù)器。

新部署工控機作為服務(wù)器，部署2塊網(wǎng)卡分別連接數(shù)據(jù)網(wǎng)III區(qū)交換機、SCADA III區(qū)交換機，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)III區(qū)交換機和正向隔離裝置、反向隔離裝置通信。

通過SCADA III區(qū)交換機，提供HTTPJSON-RPC接口給Web應(yīng)用服務(wù)器訪問。

根據(jù)收到的配置同步命令和發(fā)送來源生成對應(yīng)到采集前置機的采集配置信息文件，其文件格式為JSON格式的文本文件。

通過SCADA III區(qū)交換機，對SCADA III區(qū)中各設(shè)備完成狀態(tài)數(shù)據(jù)采集工作。通過數(shù)據(jù)網(wǎng)III區(qū)交換機，對數(shù)據(jù)網(wǎng)III區(qū)中各設(shè)備完成狀態(tài)數(shù)據(jù)采集工作。

通過反向隔離交換機、反向隔離裝置、反向隔離主網(wǎng)A交換機、主網(wǎng)交換機A將采集配置信息文件透過專用反向傳輸程序方式傳輸?shù)絀區(qū)采集前置機。

通過反向隔離交換機、反向隔離裝置、反向隔離主網(wǎng)A交換機、主網(wǎng)交換機A、I區(qū)至II區(qū)防火墻、SCADAII區(qū)交換機、(II)區(qū)內(nèi)網(wǎng)交換機將采集配置信息文件透過專用反向傳輸程序方式傳輸?shù)絀I區(qū)采集前置機。

2）I區(qū)采集前置機。

新部署工控機作為I區(qū)采集前置機，使用3塊網(wǎng)卡分別連接主網(wǎng)交換機A、主網(wǎng)交換機B、省調(diào)骨干網(wǎng)一平面一區(qū)交換機。

其采集代理程序采集進程根據(jù)數(shù)據(jù)庫配置信息分別通過主網(wǎng)交換機A、主網(wǎng)交換機B、省調(diào)骨干網(wǎng)一平面I區(qū)交換機接入三個網(wǎng)絡(luò)。連接I區(qū)采集對象獲取其運行狀態(tài)信息，并臨時保存在本地數(shù)據(jù)庫中。

根據(jù)配置定時將緩存在本地數(shù)據(jù)庫中采集對象運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過主網(wǎng)交換機A、正向隔離裝置發(fā)送到采集服務(wù)器。

3）II區(qū)采集前置機。

新部署工控機作為II區(qū)采集前置機，使用2塊網(wǎng)卡分別連接（二區(qū)）內(nèi)網(wǎng)交換機、（二區(qū)）外網(wǎng)交換機。

通信部分跟I區(qū)采集前置機類似。

4）管理工作站。

通過瀏覽器訪問Web應(yīng)用服務(wù)器相關(guān)應(yīng)用，Web應(yīng)用服務(wù)器從采集服務(wù)器獲取采集對象設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)過加工、處理、組合發(fā)送到管理工作站展現(xiàn)給用戶。通信方式：管理工作站到Web應(yīng)用服務(wù)器以HTTP方式通信，協(xié)議TCP，端口80，傳輸編碼HTTP文本。

4　系統(tǒng)運行測試

本系統(tǒng)在國網(wǎng)安徽亳州供電公司調(diào)控中心實施上線，完成亳州供電公司自動化基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)采集，實現(xiàn)主站、所有廠站實時狀態(tài)一張圖呈現(xiàn)，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)人工在線巡檢給調(diào)控業(yè)務(wù)支撐的基礎(chǔ)設(shè)施，有效保障了亳州供電公司調(diào)控業(yè)務(wù)正常運轉(zhuǎn)。如圖2：

圖2　調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測

5　結(jié)語

本文提出了一種調(diào)控自動化基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)采集系統(tǒng)，采集方式符合工業(yè)要求、二次安防隔離要求和地市供電公司現(xiàn)狀。結(jié)合實際的管理模式，明確系統(tǒng)的業(yè)務(wù)覆蓋范圍和實際應(yīng)用需求，提高了電網(wǎng)調(diào)控自動化專業(yè)運維自動化水平，有效保障了亳州供電公司調(diào)控業(yè)務(wù)穩(wěn)定運行。該系統(tǒng)提供了自動化專業(yè)對調(diào)控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備采用無人值班的可能性，并幫助實現(xiàn)調(diào)度自動化系統(tǒng)運行監(jiān)控和運行維護人力資源優(yōu)化配置。

（編輯：劉楠）

Design and App lication of State Acquisition of Automatic Infrastructure

Feng Dou,Li Yuqin,Zhang Biao
(Power Regulation and Control Center of Bozhou Power Supply Company,Bozhou Anhui23600)

Aiming at the problems of lacking of operation and maintenance capability and technical supportmeans for automation infrastructure in electric power network,this paper puts forward the collectingmode and collecting ability design of the infrastructure operation state across the safety zone,and designs the acquisition and communication scheme according to the actual situation.After the actual operation test,the collection program is reasonable and reliable.Without affecting the safety in production at the same time,it improves the control of the automation infrastructure operation,strengthens the operation monitoring capabilities of automation infrastructure,and improves theoperation and maintenance level of automation infrastructure.The research shows that the system has good practicability and feasibility.

automation infrastructure;state acquisition;acquisition communication

Q95

A

2095-0748(2016)21-0093-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.42

2016-10-08

馮豆（1988—），男，安徽亳州人，碩士研究生，工程師，現(xiàn)就職于亳州供電公司，研究方向：電力系統(tǒng)調(diào)度自動化及變電站綜合自動化。