葉涵

電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)是利用多臺微型計算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng),代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表、控制屏、中央信號處理系統(tǒng)和遠(yuǎn)動屏,用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏,避免了常規(guī)繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息,利用計算機(jī)的高速計算能力和邏輯判斷功能,可方便監(jiān)視和控制電站內(nèi)各種設(shè)備的運行和操作,具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等特征[1]。本文設(shè)計的電力監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)服務(wù)采用基于組件的方法進(jìn)行開發(fā),實時數(shù)據(jù)服務(wù)的高效率和準(zhǔn)確性為整個系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了必要的保證。

1實時數(shù)據(jù)服務(wù)的總體設(shè)計

IEC-61970標(biāo)準(zhǔn)是由國際電工委員會相關(guān)工作組制定的、為電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)服務(wù)的數(shù)據(jù)庫公共模型和通用接口標(biāo)準(zhǔn)。IEC-61970系列標(biāo)準(zhǔn)草案采用公共信息模型(Common Information Model,CIM)描述電力系統(tǒng)資源的公用信息,并以組件接口規(guī)范(Component Interface Specification,CIS)訪問CIM。CIM規(guī)定了CIS的語義,61970的其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了CIS 的語法[2]。

實時數(shù)據(jù)服務(wù)負(fù)責(zé)傳輸和分發(fā)各種實時數(shù)據(jù),包括所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的上傳數(shù)據(jù)和下發(fā)數(shù)據(jù),各種通知信息和報警信息等。為了實現(xiàn)系統(tǒng)高擴(kuò)展性,本系統(tǒng)采用了基于組件的分層體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)實時數(shù)據(jù)服務(wù)的總體需求,組件分為兩層:業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層。業(yè)務(wù)邏輯層組件有實時數(shù)據(jù)服務(wù)代理組件、消息服務(wù)組件、雙機(jī)熱備組件;數(shù)據(jù)層組件包括CIS組件、系統(tǒng)管理器代理組件、歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲組件、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)代理組件、實時數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

2電力監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)服務(wù)實現(xiàn)

2.1 基于CIM規(guī)范的實時數(shù)據(jù)庫

CIM被劃分一組包的形式,選擇使用CIM包的形式可以使得模型易于設(shè)計,理解和評析[3]。CIMDB組件中的數(shù)據(jù)必然要包括類、屬性、類的實例以及它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

為了達(dá)到快速訪問定位這一目的,本系統(tǒng)采用常駐內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中的對象可以通過它們的名字、標(biāo)識符和引用進(jìn)行訪問。一個哈希函數(shù)對每個名字分配一個唯一的標(biāo)識符。在一個對于每個本地數(shù)據(jù)庫都唯一的對象哈希表中,這些標(biāo)識符作為索引來使用。因此,哈希表包含指向數(shù)據(jù)的指針而不是數(shù)據(jù)本身,這樣避免了存儲不同大小的對象的問題。我們采用網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來構(gòu)成常駐內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來與CIS規(guī)范的接口函數(shù)相匹配,體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

CIMDB組件與原始數(shù)據(jù)的映射通過ID信息建立,根據(jù)原始數(shù)據(jù)變量的定義與CIM規(guī)范數(shù)據(jù)類型進(jìn)行對應(yīng),以符合CIM規(guī)范。

2.2 CIS組件設(shè)計

CIS規(guī)范的接口有很多,以實現(xiàn)DAF(Data Access Facility)和DAIS(Data Acquisition from Industrial Systems)兩個包為例。

DAF是OMG根據(jù)UMS的應(yīng)用需要及其信息系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景制定的數(shù)據(jù)讀取API,主要用于從一個UMS系統(tǒng)或應(yīng)用中以近實時或非實時模式只讀地獲取分析數(shù)據(jù)。DAIS API的目的是支持有效的實時傳輸大量的從工業(yè)過程到大范圍的客戶的數(shù)據(jù),支持參數(shù)發(fā)現(xiàn)和參數(shù)值更新。DAIS是用來傳輸在線數(shù)據(jù)的而不能用來配置實現(xiàn)API的服務(wù)。對于CIMDB中的數(shù)據(jù),CIS采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)與其進(jìn)行交互。

2.3 實時數(shù)據(jù)服務(wù)代理組件設(shè)計

實時數(shù)據(jù)服務(wù)代理組件是為那些需要實時數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)而設(shè)計的,它位于其他子系統(tǒng)內(nèi)部。如果某個子系統(tǒng)需要與實時數(shù)據(jù)服務(wù)交互,則實時數(shù)據(jù)服務(wù)代理就應(yīng)該駐留在該子系統(tǒng)中,該子系統(tǒng)通過實時數(shù)據(jù)服務(wù)代理與實時數(shù)據(jù)服務(wù)通信。它起到一個其他子系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)交互的中間橋梁作用。

2.4 對象分析模型

實時數(shù)據(jù)服務(wù)為其他子系統(tǒng)提供了實時數(shù)據(jù),保證系統(tǒng)的運行。圖4中的箭頭表明了實時數(shù)據(jù)在實時數(shù)據(jù)服務(wù)和其他系統(tǒng)的交互中的流通方向。由此也看出實時數(shù)據(jù)服務(wù)處于整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的核心位置。

3系統(tǒng)的運行及測試

對照系統(tǒng)的需求,按照工程要求讀取配置文件進(jìn)行初始化,啟動實時數(shù)據(jù)服務(wù)。其中配置文件為圖5所示形式。根據(jù)客戶需求給出的實時數(shù)據(jù)服務(wù)初始化要求進(jìn)行初始化,啟動實時數(shù)據(jù)服務(wù)。例如,對于某工程Pro1中的某子站Sta1,初始化其子站鏈表以及子站的變量。設(shè)要初始化網(wǎng)絡(luò)變量,則讀取變量信息組態(tài)XML數(shù)據(jù)文件中字段屬性符合網(wǎng)絡(luò)變量的有關(guān)本子站的所有變量,取出需要的字段分別賦值到實時數(shù)據(jù)庫中。

啟動之后,利用測試程序?qū)?shù)據(jù)庫中的變量數(shù)據(jù)按要求輸出。由圖6可以看出實時數(shù)據(jù)服務(wù)已經(jīng)把工程配置文件中的信息正確存儲并可以讀出?？梢姳鞠到y(tǒng)可以正常啟動和工作。br>

經(jīng)過與其他系統(tǒng)的集成并對整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)測試,可以在向交互的其它系統(tǒng)中看出實時數(shù)據(jù)服務(wù)已正常工作和輸入輸出數(shù)據(jù)。從而進(jìn)一步證明了本實時數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)計和實現(xiàn)的可行性。

4結(jié)語

目前,61970標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍基本上位于EMS領(lǐng)域之內(nèi)。本文提出并證明,如果基于CIM/CIS構(gòu)建電力企業(yè)設(shè)備管理系統(tǒng),那么設(shè)備管理系統(tǒng)就可以與遵循61970標(biāo)準(zhǔn)的EMS系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通。隨著61970標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍正不斷擴(kuò)大,在設(shè)備管理系統(tǒng)中探索CIM和CIS的實現(xiàn)是非常必要的。這對于電力企業(yè)非EMS系統(tǒng)的建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義,對于異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換、“即插式”應(yīng)用的添加、標(biāo)準(zhǔn)化電力設(shè)備以及其他應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有十分重大的實用價值。

參考文獻(xiàn)

[1] 石樹平,馬運榮.卜論變電站自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及要求[J].繼電器.2000,28(10).

[2] Draft IEC61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API).

[3] 浣惠鶯.基于IEC-61970標(biāo)準(zhǔn)的電力設(shè)備數(shù)據(jù)庫模型及接口研究[S].2004,8.

[4] OMG,CORBA服務(wù)[M].電子工業(yè)出版社,2002.

[5] 朱其亮,鄭斌.CORBA原理及應(yīng)用[M].北京郵電大學(xué)出版社,2001.