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摘 要：為了能夠更好的實(shí)時(shí)跟蹤定位換流站主機(jī)事件和服務(wù)器的故障。文章將開發(fā)一套直流換流站控制保護(hù)系統(tǒng)的故障輔助診斷系統(tǒng)。采用Netdde技術(shù)，利用已有的軟件接口實(shí)時(shí)監(jiān)視主機(jī)可疑狀態(tài)量，并繪制狀態(tài)量的變化趨勢(shì)曲線，通過異常狀態(tài)量定位主機(jī)故障；對(duì)于服務(wù)器故障診斷，創(chuàng)建服務(wù)器的警告和錯(cuò)誤事件的存儲(chǔ)過程，通過實(shí)時(shí)調(diào)用存儲(chǔ)過程獲取服務(wù)器的故障信息。利用該系統(tǒng)，能夠快速幫助用戶對(duì)各類直流控制保護(hù)系統(tǒng)故障進(jìn)行監(jiān)視，跟蹤及定位，它對(duì)原有診斷工具進(jìn)行了整合，補(bǔ)充和完善同時(shí)又不影響原有系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：換流站；診斷系統(tǒng)；實(shí)時(shí)跟蹤；NeTDDE；軟件接口

引言

隨著直流輸電系統(tǒng)技術(shù)的逐漸成熟，國內(nèi)直流工程大量投運(yùn)，其中以ABB和南瑞公司為主的MACH2直流控制保護(hù)系統(tǒng)，在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。其異常診斷主要依賴于原有SCADA系統(tǒng)中工程師工作站自帶的一系列異常診斷軟件，主要包括異常報(bào)文顯示工具Intouch，異常狀態(tài)監(jiān)視工具Hidraw，直流控制保護(hù)系統(tǒng)自定義錄波工具Inspect和波形查看工具Reval等[1-2]。

湖北省境內(nèi)多數(shù)換流站運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，這些由國外廠家提供的控制保護(hù)異常診斷工具一直沒有更新，其設(shè)計(jì)存在不足，如存在無法診斷服務(wù)器異常，控制保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)量監(jiān)視功能不完善，舊有診斷工具功能分散等問題。導(dǎo)致2010年江陵換流站出現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月的雙極控制保護(hù)主機(jī)頻繁死機(jī)異常，利用上述診斷工具無論是現(xiàn)場(chǎng)檢修人員還是生產(chǎn)廠家均無法對(duì)異常進(jìn)行準(zhǔn)確定位，嚴(yán)重危及直流系統(tǒng)正常運(yùn)行[3]。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本軟件系統(tǒng)將利用直流控制保護(hù)系統(tǒng)已有的軟件接口，對(duì)系統(tǒng)的一些狀態(tài)量和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)視、分析以及對(duì)服務(wù)器的報(bào)警事件進(jìn)行監(jiān)視，幫助運(yùn)行和檢修人員對(duì)各類故障進(jìn)行跟蹤及定位。

包括以下主要功能：（1）對(duì)控制保護(hù)主機(jī)軟件系統(tǒng)中全部狀態(tài)量的實(shí)時(shí)監(jiān)視和連續(xù)記錄功能；（2）對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障信息的實(shí)時(shí)監(jiān)視及連續(xù)記錄功能；（3）任一狀態(tài)量越限檢測(cè)、告警功能；（4）服務(wù)器數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)可視化瀏覽，檢索及修改功能。

直流換流站輔助診斷系統(tǒng)可分為主機(jī)故障診斷部分和服務(wù)器故障診斷部分，根據(jù)功能要求系統(tǒng)分為四個(gè)部分。分別是：查詢量監(jiān)視模塊、歷史數(shù)據(jù)回放模塊、服務(wù)器事件探測(cè)器模塊，數(shù)據(jù)庫訪問模塊。四個(gè)子功能模塊分別完成其對(duì)應(yīng)的軟件功能，并通過診斷系統(tǒng)統(tǒng)一的可視化界面進(jìn)行操作。

其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

整個(gè)診斷系統(tǒng)采用自上而下的分層式模塊化開發(fā)流程，整個(gè)系統(tǒng)共分為三層，分別是用戶界面層，邏輯功能層，數(shù)據(jù)獲取層。用戶界面為用戶提供友好的診斷系統(tǒng)界面，同時(shí)通過用戶界面調(diào)用邏輯功能層的子功能模塊，完成相應(yīng)的故障診斷功能。

2 Netdde技術(shù)

數(shù)據(jù)獲取層為邏輯功能層提供需要的數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)來源的不同可分為，控制保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)量獲取模塊，數(shù)據(jù)庫故障信息獲取模塊以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)獲取模塊。數(shù)據(jù)獲取模塊是本系統(tǒng)功能正常實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

控制保護(hù)主機(jī)接入站內(nèi)局域網(wǎng)，并通過Netdde協(xié)議向SCADA發(fā)送數(shù)據(jù)及獲取命令，如何利用Netdde接口從主機(jī)收集數(shù)據(jù)是本功能的關(guān)鍵，其基本的數(shù)據(jù)獲取過程如圖2所示。

圖2 NetDDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換

在圖2中，主機(jī)將數(shù)據(jù)通過Netdde協(xié)議轉(zhuǎn)換成能夠在以太網(wǎng)上傳播的數(shù)據(jù)包，診斷系統(tǒng)通過Netdde協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，最終轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了診斷系統(tǒng)至主機(jī)的數(shù)據(jù)獲取流程。其關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)在于診斷系統(tǒng)對(duì)Netdde數(shù)據(jù)包的解析[4]。

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視模塊

目前，站內(nèi)開關(guān)量的獲取主要是根據(jù)Intouch報(bào)文來獲得，而Intouch報(bào)文只能獲取某模塊出現(xiàn)問題，它并不能反映到某個(gè)具體元件出了故障，因此需要對(duì)該模塊的部分開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視。開關(guān)元件的老化，機(jī)械抖動(dòng)等原因，會(huì)導(dǎo)致開關(guān)元件瞬時(shí)誤動(dòng)作（斷開或是閉合），對(duì)于故障狀態(tài)監(jiān)視工具Hidraw很難撲捉到開關(guān)的瞬時(shí)故障[5]。

本模塊主要是為了解決監(jiān)控系統(tǒng)收到高層級(jí)（如屏柜）的報(bào)警信號(hào)后，如何定位異常至較低層級(jí)（如板卡），也方便運(yùn)行人員對(duì)可疑狀態(tài)量進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，同時(shí)提供越線報(bào)警功能，減少運(yùn)行人員的工作量，免除運(yùn)行人員長(zhǎng)時(shí)間對(duì)故障狀態(tài)監(jiān)視工具Hidraw進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

為了方便運(yùn)行人員和檢修人員方便快速定位故障，此模塊功能結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 運(yùn)行量查詢功能圖

監(jiān)視量主要包括模擬狀態(tài)量和數(shù)字開關(guān)量。主要依據(jù)運(yùn)行人員對(duì)主機(jī)狀態(tài)量是否有異常或Intouch發(fā)出來的報(bào)警，來啟動(dòng)該系統(tǒng)對(duì)可疑狀態(tài)量進(jìn)行監(jiān)視。

監(jiān)視內(nèi)容分為狀態(tài)量和開關(guān)量，對(duì)于狀態(tài)量，系統(tǒng)每毫秒采集、保存一次數(shù)據(jù)，并繪制實(shí)時(shí)變化曲線。數(shù)據(jù)保存是為設(shè)備故障終端提供依據(jù)，也方便歷史數(shù)據(jù)回放。繪制實(shí)時(shí)曲線可以方便地觀察狀態(tài)量的變化趨勢(shì)，同時(shí)也有利于分析故障，趨勢(shì)曲線支持暫停繼續(xù)，放大縮小以及鼠標(biāo)能撲捉到曲線上點(diǎn)的值大小。通過控制timer控件enabled的屬性來控制繪圖數(shù)據(jù)的獲取，從而實(shí)現(xiàn)暫停繼續(xù)功能；利用WindowsAPI中的PeekMessage函數(shù)來獲取鼠標(biāo)滾輪滾動(dòng)的消息，定義結(jié)構(gòu)體lpMsg參數(shù)中的wParam參數(shù)，用來表示鼠標(biāo)滾輪是向上還是向下，wparam>0表示向上動(dòng)作消息，反之則向下動(dòng)作消息，通過設(shè)置最大和最小消息范圍參數(shù)wMsgFilterMin、wMsgFilterMax的值為 &H20A，表示要檢索的是鼠標(biāo)滾動(dòng)消息，然后通過繪圖控件picture的Scale參數(shù)改變繪圖坐標(biāo)系統(tǒng)的大小，從而實(shí)現(xiàn)放大縮小的功能。最后利用picture控件Mouse_Move事件來捕捉曲線上的點(diǎn)，然后根據(jù)捕捉點(diǎn)的時(shí)間來獲取對(duì)應(yīng)狀態(tài)量的值。對(duì)于開關(guān)量；只輸出0和1兩種狀態(tài)。同樣每1ms采集保存一次開關(guān)量狀態(tài)，不繪制開關(guān)量變化曲線。

查詢量越線檢測(cè)需要設(shè)置狀態(tài)量的閾值，超過閾值給予報(bào)警，同時(shí)保存故障數(shù)據(jù)。越線量采用紅色標(biāo)記，給工作人員提示；采用Access文件來保存數(shù)據(jù)，兩個(gè)Access文件，分別用來保存全部數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)。

3.2 服務(wù)器事件探測(cè)模塊

本模塊主要是用于監(jiān)視控制保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，定位主機(jī)數(shù)據(jù)連接、通信和存儲(chǔ)至服務(wù)器過程中的異常或故障，避免主機(jī)或服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間的不反應(yīng)或卡死。通過對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器警告和錯(cuò)誤事件的跟蹤，還可以跟蹤服務(wù)器的操作用戶和異常操作事件。由于有些換流站自身的原因，產(chǎn)生了許多警告事件，為了更好的定位故障，可對(duì)警告和錯(cuò)誤事件按時(shí)間或按用戶名進(jìn)行篩選，最后還提供事件導(dǎo)出功能，將篩選事件保存在Microsoft Word文件中，方便工作人員作分析報(bào)告。為了方便工作人員方便快速定位服務(wù)器故障，此模塊功能結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)故障檢測(cè)功能結(jié)構(gòu)

通過SQL語句建立事件探測(cè)器模塊，采用ADO技術(shù)連接所需要監(jiān)視的數(shù)據(jù)庫，然后通過sp_trace_create語句創(chuàng)建跟蹤定義；接著使用sp_trace_generateevent創(chuàng)建跟蹤警告和錯(cuò)誤事件，主要包括Attention（用于收集所有提示事件，如客戶中斷請(qǐng)求或連接中斷等）、Exception （SQL Server產(chǎn)生的異常錯(cuò)誤事件）、Excecution Warnings（執(zhí)行SQL語句或存儲(chǔ)過程時(shí)出的警告）；然后使用 sp_trace_setevent添加跟蹤的事件列，主要有TextData（跟蹤事件的相關(guān)信息）、NTDomainName（用戶所屬的Windows NT域）、ClientHostName（發(fā)起請(qǐng)求的客戶計(jì)算機(jī)名稱）、ApplicationName（客戶端連接SQLServer的應(yīng)用程序名）、StartTime（啟動(dòng)事件的時(shí)間）、Seventy（異常錯(cuò)誤的嚴(yán)重級(jí)別）；接著通過sp_trace_setfilter語句設(shè)置對(duì)應(yīng)事件數(shù)據(jù)列的條件進(jìn)行篩選；設(shè)置完成后通過sp_trace_setstatus開啟或暫停跟蹤，最后利用 fn_trace_gettable獲得以表格格式返回跟蹤警告和錯(cuò)誤事件數(shù)據(jù)列的信息，為了方便分析故障和做分析報(bào)告，將使用Microsoft Word文件保存警告和錯(cuò)誤事件的數(shù)據(jù)列，即記錄警告和錯(cuò)誤事件信息，文件名將以當(dāng)前時(shí)間命名[6]。

3.3 數(shù)據(jù)庫訪問模塊

數(shù)據(jù)庫訪問主要是用于對(duì)SQL Server數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的查詢以及刪除功能。當(dāng)直流換流站控制保護(hù)系統(tǒng)返回異?；蚬收闲畔r(shí)，在分析故障時(shí)需要查詢當(dāng)日事件表Event和所有事件表Point；每個(gè)換流站在配置直流控制保存系統(tǒng)時(shí)，由于自身的原因產(chǎn)生了一些警告事件，它并不影響直流換流站的正常運(yùn)行，因此需要提供一個(gè)刪除的功能，數(shù)據(jù)庫訪問模塊的功能結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)庫訪問功能結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)庫存在于局域網(wǎng)內(nèi)，為了方便快捷運(yùn)行人員訪問數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫配置成ODBC（Open Database Connectivity）數(shù)據(jù)源，ODBC是微軟公司提出的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫訪問接口，它與SQL Server服務(wù)器具有良好的兼容性；采用ADO（ActiveX Data Object）接口對(duì)象法訪問配置好的ODBC數(shù)據(jù)源，ADO對(duì)象具有更多的屬性和方法，其中可以通過設(shè)置ADO的PageSize（頁大?。?、PageCount（頁數(shù)目）以及AbsolutePage（絕對(duì)頁）屬性來實(shí)現(xiàn)分頁顯示，同時(shí)它也提供靈活的多條件查詢[7]。

4 結(jié)束語

利用Netdde技術(shù)，本系統(tǒng)向接入站內(nèi)局域網(wǎng)的控制保護(hù)主機(jī)的SCADA發(fā)送數(shù)據(jù)及獲取命令，并通過NetDDE協(xié)議監(jiān)視不同廠家控制保護(hù)系統(tǒng)的可疑狀態(tài)量和開關(guān)量，從而快速、精確定位異常層級(jí)及設(shè)備或板卡。由于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與控制保護(hù)主機(jī)系統(tǒng)的高度耦合，本系統(tǒng)還研制了專用的SQL事件跟蹤模塊，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)連接、通信以及存儲(chǔ)過程中的異?；虍惓?，避免主機(jī)或服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間沒反應(yīng)或卡死等異常；同時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)器的操作用戶和異常操作事件，以盡快地定位異常，有效地減少了換流站的異常排查時(shí)間。

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