盧朝暉，孟立會
(河北電力調(diào)度通信中心，河北 石家莊 050021)
摘 要：闡述了在MIS系統(tǒng)端二次開發(fā)應用SCADA數(shù)據(jù)信息的處理過程，并通過在河北南網(wǎng)MIS系統(tǒng)開發(fā)、應用實踐工作中的體會，對電力系統(tǒng)中有關實時數(shù)據(jù)信息的定義，數(shù)據(jù)文件的傳輸、存儲及應用等幾個關鍵環(huán)節(jié)進行了剖析，提出了具體解決問題的方法。
關鍵詞：SCADA數(shù)據(jù)信息；多線程技術；FTP協(xié)議；實時數(shù)據(jù)庫
Secondary Treatment and Use of SCADA Data Information at MIS System End
Abstract：The treatment process of SCADA data information for the secondary development use in MIS system end is described in this article. Through the experience of development and application of MIS system in Southern Hebei Power Network, the authors realize some important points，such as the real time data definition, data document transmission, storage and application, and some key links. They also propose concrete methods to solve problems.
Key words：SCADA data in formation；multithreading technology；FTP protocol；real-time database
在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)首先是為電網(wǎng)調(diào)度服務的，但出于電網(wǎng)調(diào)度安全的考慮，SCADA網(wǎng)絡系統(tǒng)與其它網(wǎng)絡系統(tǒng)之間都采用了隔離手段，河北省南部電網(wǎng)(以下簡稱河北南網(wǎng))的SCADA系統(tǒng)是2001年從加拿大SNC-LAVALIN公司引進的ECS(Energy Control System)系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，ECS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)之間采取了比較完善的隔離方法，它與MIS系統(tǒng)是通過在ECS系統(tǒng)端保留的通信網(wǎng)關服務器進行連接的。河北南網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)是一個技術先進、應用成熟的系統(tǒng)，其專業(yè)性很強，運行也很穩(wěn)定，但它的應用卻只局限于調(diào)度部門，不能滿足調(diào)度以外的其它生產(chǎn)部門以及管理和決策人員的需要，因此在MIS端以SCADA數(shù)據(jù)信息為數(shù)據(jù)源的二次開發(fā)應用就顯得十分重要。
1 SCADA數(shù)據(jù)信息在MIS系統(tǒng)端的應用
目前河北南網(wǎng)對于SCADA數(shù)據(jù)信息的應用主要有電網(wǎng)實時信息顯示系統(tǒng)、調(diào)度日報查詢系統(tǒng)和SCADA數(shù)據(jù)信息的綜合統(tǒng)計查詢等3部分。電網(wǎng)實時信息顯示系統(tǒng)主要包括河北省電力調(diào)度中心直調(diào)電廠和變電站的廠站接線圖、綜合數(shù)據(jù)畫面和重要數(shù)據(jù)的實時曲線畫面；調(diào)度日報查詢系統(tǒng)用于在河北電力信息網(wǎng)上發(fā)布每天的發(fā)電、供電、檢修情況和電網(wǎng)運行參數(shù)等信息；SCADA數(shù)據(jù)信息的綜合統(tǒng)計查詢主要用于基于SCADA歷史數(shù)據(jù)庫的各種統(tǒng)計報表的生成。
SCADA數(shù)據(jù)信息在MIS系統(tǒng)端的應用，為河北省電力公司各管理部門及時掌握電網(wǎng)實時信息提供了有效手段，同時也為電網(wǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析提供了基礎數(shù)據(jù)。
2 MIS系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接方式
河北南網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接如圖1所示，其中SCADA系統(tǒng)的通信節(jié)點作為通信網(wǎng)關服務器，為1臺Compaq Alpha Server DS206/500MHz服務器，它共配有3塊網(wǎng)卡，其中前2塊網(wǎng)卡連接到SCADA系統(tǒng)A、B雙以太網(wǎng)上，第3塊網(wǎng)卡與MIS系統(tǒng)連接。在MIS系統(tǒng)端對于SCADA信息的應用是以通信節(jié)點上的各種類型的數(shù)據(jù)文件作為應用的數(shù)據(jù)源，采用穩(wěn)定可靠的信息傳輸、存儲技術將SCADA系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)導入MIS系統(tǒng)中。在MIS系統(tǒng)，對SCADA數(shù)據(jù)進行信息化的處理和開發(fā)以滿足各種應用功能的要求。
3 SCADA數(shù)據(jù)信息的獲取及文件結構
河北南網(wǎng)SCADA數(shù)據(jù)文件的生成，采用了Client-Server形式的一組進程。首先，Server進程通過對實時SCADA內(nèi)存數(shù)據(jù)庫點索引的檢索而得到SCADA數(shù)據(jù)庫中所有點，包括遙測、遙信、非遙測，計算點的動態(tài)信息:點值和點狀態(tài)，同時得到靜態(tài)信息：點名、組名、點的RTU號和點號、點類型、點描述、點在數(shù)據(jù)庫的ID號。這些信息形成一個專用共享的數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)的動態(tài)信息實時刷新，周期為5～20 s，然后由Client進程檢索Server產(chǎn)生的共享數(shù)據(jù)區(qū)形成一個包括點名、組名、RTU號、點號、點類型、點描述的索引文件和一個包括RTU號、點號、點值、點狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)文件傳送給MIS系統(tǒng)。
4 數(shù)據(jù)信息的傳輸
4.1 基于FTP服務器傳輸方式的選擇
數(shù)據(jù)信息的傳輸是在不同操作系統(tǒng)之間進行的，SCADA系統(tǒng)的運行環(huán)境是UNIX操作系統(tǒng)，MIS系統(tǒng)的應用環(huán)境是Windows操作系統(tǒng)。在不同的系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)文件，較成熟的方法是利用FTP文件傳輸協(xié)議。河北南網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息傳輸便采用了FTP協(xié)議，選擇在SCADA系統(tǒng)端的通信節(jié)點上建立FTP服務，用于兩系統(tǒng)間數(shù)據(jù)文件的傳輸，在具體應用中又考慮到以下2個因素。
a. 基于UNIX操作系統(tǒng)的FTP服務器運行比較穩(wěn)定，安全性更高。
b. SCADA系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)之間功能相互獨立，開發(fā)和應用方便靈活。
4.2 文件傳輸?shù)膶崿F(xiàn)
文件傳輸根據(jù)不同的應用選擇不同的方法，對于實時性要求不高的應用，可考慮用定時觸發(fā)的簡單命令行方式或編寫比較簡單的應用程序來實現(xiàn)，例如每天只傳輸一次的調(diào)度日報文件的傳輸，可以采用這種方式。
在電力系統(tǒng)應用中，SCADA信息在MIS系統(tǒng)中最基本的應用是在MIS系統(tǒng)中建立起電網(wǎng)實時信息系統(tǒng)，對于這種實時性要求較高或傳輸頻率較高的應用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)信息的傳輸不僅僅是簡單的文件拷貝。因此在對文件傳輸模塊進行設計時，不僅要解決好文件傳輸與數(shù)據(jù)處理等的并發(fā)，同時也要考慮到系統(tǒng)的容錯能力等因素。編程方法采用多線程技術編寫文件傳輸模塊，實踐證明，采用多線程技術的FTP程序，不僅很好地解決了文件傳輸與數(shù)據(jù)處理的并發(fā)，而且在系統(tǒng)容錯性方面也解決了FTP服務器運行出現(xiàn)異常而自己重新啟動和人為的網(wǎng)絡臨時中斷或其它故障中斷。
這樣在故障恢復時，MIS端的應用系統(tǒng)就可以自動恢復正常，而不需人為干預，保證了應用系統(tǒng)運行的實時性和可靠性。同時文件傳輸模塊應具備日志記錄功能，例如可以自行判斷網(wǎng)絡的連接狀態(tài)，并做相應的記錄，根據(jù)日志文件可以改善網(wǎng)絡性能和提高運行的可靠性。
4.3 FTP服務器的權限設置
通過在FTP服務器上設置不同的用戶訪問權限，可以使不同的應用訪問不同的FTP目錄，這樣不同的應用系統(tǒng)之間互相隔離，提高了MIS端各應用系統(tǒng)的安全性。
5 數(shù)據(jù)的存儲
5.1 實時信息的存儲
河北南網(wǎng)SCADA信息在MIS系統(tǒng)端的存儲主要有實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，兩者通過臨時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)庫向歷史數(shù)據(jù)庫的導入，臨時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫均以時間字段為索引建立數(shù)據(jù)表，各數(shù)據(jù)庫之間的關系如圖2所示。
5.1.1 實時數(shù)據(jù)庫
實時數(shù)據(jù)庫用于存儲當前電網(wǎng)運行的各種參數(shù)，包括遙測點值、遙信點值、非遙測點值、計算點值，這些數(shù)據(jù)按周期刷新，一般刷新周期為10～20s，刷新頻率高、數(shù)據(jù)量大，通常采用內(nèi)存緩沖區(qū)作為存儲介質(zhì)。在電網(wǎng)實時信息顯示系統(tǒng)中，根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫對所顯示的廠站畫面和實時曲線畫面進行數(shù)據(jù)刷新。
5.1.2 臨時數(shù)據(jù)庫
臨時數(shù)據(jù)庫將需要保存到歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)臨時保存在關系數(shù)據(jù)庫中，它的數(shù)據(jù)更新方式如下。
a. 采樣增添數(shù)據(jù)按照歷史數(shù)據(jù)庫的保存周期，以增添的方式，將實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)采樣數(shù)值添加到臨時數(shù)據(jù)庫中，一般為1～15min，根據(jù)不同的應用可以設定不同的采樣周期。
b. 定時導出數(shù)據(jù)臨時數(shù)據(jù)庫保存當日的數(shù)據(jù)信息，在每天零點時將臨時數(shù)據(jù)庫前一天的數(shù)據(jù)導入歷史數(shù)據(jù)庫，同時將臨時數(shù)據(jù)庫中前一天的數(shù)據(jù)清空。
在河北南網(wǎng)的電網(wǎng)實時信息系統(tǒng)中，臨時數(shù)據(jù)庫是按照每15min一個采樣點、每天96個點進行采樣的，臨時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)主要用于當日曲線的顯示。
5.1.3 歷史數(shù)據(jù)庫
歷史數(shù)據(jù)庫是對重要電網(wǎng)參數(shù)信息的存儲，它保存在關系數(shù)據(jù)庫中，用于顯示歷史曲線，也可用歷史數(shù)據(jù)庫的信息做各種類型的統(tǒng)計分析報表。
5.2 調(diào)度日報數(shù)據(jù)信息的存儲
在MIS系統(tǒng)端，報表轉換程序從每天的調(diào)度報表文件中讀取的各行列的數(shù)據(jù)，按照一定的格式重新整理后寫入到關系數(shù)據(jù)庫中保存起來，再用瀏覽器方式進行調(diào)度日報的查詢、顯示。
6 系統(tǒng)完善
對于SCADA數(shù)據(jù)信息的處理應提出一個全面的數(shù)據(jù)傳輸、存儲及發(fā)布的解決方案，建立SCADA信息數(shù)據(jù)庫，使所有的應用以這個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫為基準數(shù)據(jù)庫，而不是建立多個結構、功能重復的數(shù)據(jù)庫，以保證數(shù)據(jù)信息的唯一性。另外，在保證數(shù)據(jù)的安全性、可靠性方面可根據(jù)應用的需要在SCADA端保留主、備2臺通信服務器，在 MIS端也要充分考慮到數(shù)據(jù)庫服務器的主、備等安全工作模式，并注意做好數(shù)據(jù)的備份，解決好數(shù)據(jù)信息存儲年限問題。
參考文獻
［1］Richard C.Lernecker，Tom Archer. Visual C++6寶典［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1999.
�。�2］吳文傳，張伯明，徐春暉，等.調(diào)度自動化系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫模型的研究與實現(xiàn)［J］.電網(wǎng)技術，2001，(9).
