電力自動化系統中心站無人值守的實現

摘? 要：本文立足于電力系統自動化應用現狀，對無人值守系統的原理與構成進行分析，并對該系統的實現方法加以闡述，涉及到Socket機制、數據采集服務器、網絡延遲以及報警系統等內容，力求通過本文研究，使該系統的應用效率得到顯著提升，為電網事業的可持續發展提供重大推力。

關鍵詞：電力自動化;中心站;無人值守

中圖分類號：TM76? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

隨著科技的飛速發展，電網行業的技術與設備日益成熟，調度自動化系統誕生，為調度員電網狀態監測提供有力依據?，F階段，自動化系統軟硬件水平進一步提升，遙視系統逐漸普及，促使以往的有人值班朝著無人值守轉變，本文對中心站無人值守系統進行研究，確保電網的穩健運行。

1 電力系統自動化應用現狀

現階段，社會對電網運行提出更高要求，現行的有人值班系統難以滿足需求，主要體現在：值班人員無法24h盯著屏幕，當故障發生時無法及時發現，在無故障時又存在人員浪費;故障統計報表不夠精準全面，且信息統計中最為明顯的特征體現在內容、運算關系需求的動態變化，因此報表具有多樣性，而人工統計難以實現。由此可見，構建一套新的系統滿足上述需求十分必要，無人值守系統應運而生，不但可減少人力資源浪費，還能夠第一時間發現故障，并發出警報，同時還可自動生成精準可靠的統計報表[1]。

2 無人值守系統的設計

2.1 原理

無人值守系統的實現思路為：將監視器安裝在“有人值班”的辦公室內，通過網絡對各個變電站數據信息進行收集，經過分析后判斷是否存在故障問題，如若存在故障，則對故障類型、起始時間進行記錄，并發出語音報警。當故障被修復后，對故障恢復時間進行記錄，存儲到歷史信息中，為統計報表應用提供便利，并根據時間定期生成“月報”“季報”與“年報”。

2.2 構成

本系統設計中，在MIS與歷史服務器之間搭建一座網橋，在計算機中插入兩塊網板，一個與SCADA1相連接，另一個與MIS系統相連。系統的硬件配置為DELL DX400計算機，硬盤為40G，內存為1.8G。在MIS系統運行中，不同工作站可借助網絡對無人值守服務器進行訪問。

（1）報警系統。該系統運行原理為：用戶自主選擇變電站中的監視模擬量，包括電壓、有功等等，所選擇的模擬量可存儲到數據庫之中，由報警系統每間隔5min將數據發送到服務器中，服務器收到請求后，將各個數據項中的后4次進行選取，發送到報警系統中。當報警服務器對數據接收后，檢查調度自動化系統的運行狀態是否正常，如若正常則不報警，如若不正常則立即報警;在對通道信息進行監測時，只在負責監視的客戶工作站中進行，剩余工作站則根據相應需求發出其他報警。由此可見，不同類型的報警實現分流，使文字與語音的報警作用得到充分發揮。（2）綜合報表系統。該報表主要作用是對調度系統運行狀態的統計分析，該工作以往由自動化來完成，對基礎數據量與人員技術水平的要求較高，且內容較為復雜，將計算機技術應用其中，可實現綜合報表的自動生成，不但快速，且十分準確，可根據時間不同定期生成月報、季報與年報等等。采用Excel中的報表編輯功能，可通過“反向操作”的方式進行報表便利，主要思路為：首先，用戶在報表系統中設置表頭、行與列的名稱;其次，由該系統根據用戶設置內容對相應的數據進行查找，通過Excel自動形成報表;最后，此種方式較為靈活，生成速度較快，在本系統設計中在報表編輯方面采用“反向操作”的方式，使報表系統更加簡潔，減少編輯器軟件設計的工作強度，此外Excel的應用還可延長軟件的生存期，避免落后[2]。（3）數據采集和格式轉換。無人值守系統從SCADA系統中對數據進行實時采集，在該進程中將前置機傳輸的數據輸送到實時數據庫之中，send_to_pcl服務器將數據庫中的數據挑選出來，繪制成數據表，每間隔2分鐘便以FTP的形式將數據傳輸到無人值守服務器中，服務器每間隔5分鐘接收一次SCADA的數據。在analog_name中，將數據與名稱分離開來，使數據傳輸效率得到顯著提升，當數據結構出現改變時，也就是增加主變、廠站、遙信等情況時，才會發送數據，在單純發送analog_val文件時，數據主要與該文件的最后一項序號對應;在Xitong文件中，主要對SCADA庫中的數據進行存儲，但是數據不顯示時間。通常情況下，實時數據對時間精度沒有準確要求，但對極值數據要求卻十分嚴格，在SCADA系統中，數據借助GPS對時，如若服務器不對時，則兩個系統的時間將存在差別。在本文設計的系統中，數據轉換是指將SCADA系統中的文件轉存到access數據庫中，且文件格式與access數據庫要求保持一致。

3 電力自動化系統中心站無人值守系統的實現

3.1 Socket機制

通過Winsock控件，可與遠程計算機之間構建準確的數據關聯，通過文報協議與傳輸協議完成數據交換目標。在該控件中，可通過“隱形”方式運行，將用戶信息傳遞到中心服務器中，建立新的“聊天”應用程序。但是，與該控件相互關聯的兩種協議在運行過程中采用的連接狀態不盡相同，對于傳輸協議來說，在功能方面與電話系統較為相近，應在正式傳輸之前事先確定連接方式，而文報協議在傳輸方式方面與郵件較為相近，當連接裝置無法確定時，不同計算機可實現遠程連接。在設計過程中，可根據以下方式對應用程序協議進行設定，在屬性頁面下點擊“協議”，選擇SockTCPProtocol，也可通過代碼對屬性進行設置。在構建TCP連接時，先應創建新的Standard EXE工程，將Win sock控件放入對應的窗體中，再加入兩個TxtBox控件。在窗體中添加的代碼如下：

Private Sub Form_Load（）

Tep Server.LocalPort=1001

tepServer.Listen

frmClient.Show顯示客戶端的窗體

End Sub

Private Sub tepServer_DataArrival

3.2 數據采集服務器

在該系統運行過程中，采集服務器主要作用在于數據采集、建立數據庫，按照用戶實際需求檢索，最終生成報表為統計工作提供便利。在結構圖繪制時，應發揮Access數據庫作用，將站名、類型與序號標記清楚，數據與開關分別擁有各自的名稱，字段為中文名、英文名、類型、序號與Sx，對Sx進行標記主要由于變電站中的數據具有較強的動態性，時刻處于變化狀態，在表格中應通過Sx進行表示，以當天的日期來命名。在綜合報表中，主要包括通用與專用兩種類型，數據名稱的選擇應由實際名稱決定，例如“1#主變220kv側P”等。在軟件應用過程中，其請求格式也應固定。在對日報表中的數據進行統計時，應遵循“一對一”請求原則，每次只能對一座變電站發出申請，在數據傳輸后，構建出新的報表。在小區電壓報表中，主要包括某變電站電壓與極值斷面報表，在服務器傳輸過程中，客戶同樣應遵循“一對一”原則[3]。

3.3 網絡延遲

實時系統主要是指，在規定的時間范圍內完成系統功能，并對內外事件在相同或不同時間內做出響應的系統;該系統有強弱之分，其中弱系統在工作時速度盡量加快，沒有嚴格的要求;而強系統則要確保運行結果準確，在規定時間內完成，響應時間在ms或者級別。以UNIX系統為例，該系統屬于強實時系統，但Linux并非實時系統，由于Linux系統中的源代碼公開，因此可將該系統改變為強系統。在系統運行過程中，可通過網絡延遲對系統實時性進行衡量，例如，在UDP協議中，報文延遲Td的計算公式如：

式中，Td代表的是報文延遲，主要是指發送節點的程序中，發出報文與接收端接收報文間的時間差;ta代表的是等待延遲，是指報文發送所用時間;t1代表的打包延遲，是指發送節點處理機在打包時所用的時間;T代表的是發送延遲，是指報文發送所用的時間;t2代表的是解包延遲，是指接收節點處理機解包時所用的時間;△代表的是傳播延遲，是指報文傳播過程中所花費的時間。

以10Mbit/s以太網為例，bit周期為0.1，通常情況下，幀間隔時間為9.6，在以太網中規定，幀字節數的字節為64—1518，則：

式中，L代表的是距離;V代表傳播速度;N代表幀字節數;T代表發送延遲;△代表傳播延遲。

3.4 報警系統

（1）系統原理。該系統的主要原理為：首先，用戶對變電站中所需監視的模擬量進行選擇，例如有功、電壓等，將所選的模擬量存儲到數據庫中，報警系統將每間隔5min向采集服務器發出請求，當服務器接收到請求信息后，將數據項中的后4次由變電站接收的數據傳遞到報警系統中，檢驗調度自動化系統的運行狀態。該系統可對自動化系統中各個廠站運行情況進行分析，判斷其是否出現故障，如若存在故障則立即發出報警，當故障點在通道、RTU與調制解調器中時，需要人工進行深入查詢。（2）數據監控。該系統每間隔5min向采集服務器發送一次請求。在運行過程中，該系統為采集系統的客戶，網絡通信采用TCP協議，也就是連接通信，首先向采集服務器發出connect請求，如若服務器能夠接受連接，則退回到accept，此時該系統與服務器之間完成信息交換。（3）數據分析。由于數據規約中的數據長度不同，規約也有所區別。例如，abcd代表的是從RTU接收到的數據的最后4次;如若1代表的是正常，0代表的小時，則abcd為1100時產生告警，這意味著數據已經存在連續兩次異常情況。為了避免假告警情況發生，采用2次前方保護;當abcd為0011時，代表的是故障恢復，在故障時間、恢復時間方面均以數據時表為基準[4]。此外，結束標志十分關鍵，在系統接收數據時，通過事件觸發的方式完成，當數據到達事件出現后，在此過程中接受的數據并非為全部數據，如若過程中不存在結束標志，則可等待后續事件觸發，并對剩余數據進行接收。

4 結語

綜上所述，在現代化電網運行背景下，調度自動化系統得到廣泛應用，無人值守已經成為趨勢，可將計算機的作用與優勢充分發揮出來，使運行效率與可靠性得到顯著提升。同時，還可對系統運行中的異常數據進行自動監測，及時發現故障所在并發出報警，為電網穩健運行提供切實保障。

參考文獻

[1] 孫浩，戚亦可.電力自動化系統中心站無人值守的實現[J].中國電力教育，209（S1）：412-414.

[2] 蔡田野，戚宇林，劉偉達.Linux在實現電力自動化中心無人值守系統中的應用[J].電力系統通信，2004（7）：56-58.

[3] 李東.電力自動化系統中心站無人值守模式技術分析[J].河南科技，2013（20）：132+138.

[4] 蔡萌，林霞.無人值守變電站自動化系統設計[J].科技創新與應用，2012（20）：178.

收稿日期：2019-11-04

作者簡介：王博宇（1991—），男，內蒙古通遼人、本科，助理工程師，研究方向：電氣與熱控。