【導(dǎo)讀】電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的關(guān)鍵部門，關(guān)系到民生民計。近幾年來，隨著創(chuàng)一流。部門各級領(lǐng)導(dǎo)放在戰(zhàn)略高度重視和研究的課題。由于傳感器、光纖、計算機及通。了很大改善，開展智能變電站一體化平臺趨向成熟。本文重點講述智能變電站一體化平臺的設(shè)計過程和實現(xiàn)過程。策等進行重點展開。在性能設(shè)計上，為了實現(xiàn)平臺的高可靠性和高可用性，將對。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化升級，采用雙網(wǎng)設(shè)計，集群架構(gòu)。在軟件體系結(jié)構(gòu)上，為。了達到平臺的可維護和可擴張性，將采用分層架構(gòu)結(jié)合SOA架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)。通過智能變電站一體化平臺，將使傳統(tǒng)數(shù)字化變電站更高效更智能。巡檢和視頻聯(lián)動上，將為無人變電站的實現(xiàn)走出重要一步。在生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)測基礎(chǔ)。上展開的設(shè)備智能分析決策系統(tǒng)，將是數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變的重要貢獻。

　　

【正文】 調(diào)用，實現(xiàn)低耦合。 系統(tǒng)的架構(gòu)的設(shè)計 系統(tǒng)是架構(gòu)可以分為系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)系統(tǒng)性能需求和系統(tǒng)的開發(fā)需求。 我們隊系統(tǒng)的架構(gòu) 硬件架構(gòu)設(shè)計如下 圖 ： 集 控 站 三 區(qū)輔 助 系 統(tǒng) 信 息 平 臺 服 務(wù) 器接 口 模 塊信 息 平 臺 通 訊 主 站 系 統(tǒng)內(nèi) 部 規(guī) 約6 1 8 5 0 協(xié) 議網(wǎng)絡(luò)聯(lián) 動 服 務(wù) 器通 訊 前 置 * 2內(nèi) 部 規(guī) 約 26 1 8 5 0 協(xié) 議1 變 電 站 （ 三 區(qū) ）內(nèi) 部 規(guī) 約集 控 站 一 區(qū)以 太 網(wǎng) 1 0 4 協(xié) 議內(nèi) 部 協(xié) 議 2數(shù) 據(jù) 采 集 裝 置 * 2東 方 電 子 S C A D A 系 統(tǒng)前 置 服 務(wù) 器東 方 電 子 S C A D A 系 統(tǒng)轉(zhuǎn) 發(fā) 服 務(wù) 器東 方 電 子以 太 網(wǎng) U D P 協(xié) 議輔 助 系 統(tǒng) 智 能 單 元 在 線 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 智 能 單 元6 1 8 5 0 協(xié) 議1 2 8 變 電 站 （ 三 區(qū) ）輔 助 系 統(tǒng) 智 能 單 元 在 線 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 智 能 單 元61850協(xié)議視 頻 系 統(tǒng) 智 能 單 元6 1 8 5 0 協(xié) 議視 頻 系 統(tǒng)T C P / I P視 頻 系 統(tǒng)T C P / I P視 頻 系 統(tǒng) 智 能 單 元61850協(xié)議 圖 系統(tǒng)的架構(gòu)硬件架構(gòu) 圖 關(guān)于與東方電子接口說明： 黑色方框內(nèi)的設(shè)備均運行在安全分區(qū)的一區(qū)。 數(shù)據(jù)采集裝置采集的數(shù)據(jù)分 2 種方式同時獲取，保證重要數(shù)據(jù)實時性的同時，最大限度的保證數(shù)據(jù)的完整性和全面性。 采集方式一說明：通過采集裝置與東方電子 SCADA 系統(tǒng)通訊前置采用104 協(xié)議，發(fā)送實時性要求較高的重要數(shù)據(jù)，滿足信息平臺一些應(yīng)用功能的展示。發(fā)送的數(shù)據(jù)點數(shù)不會大于 1 萬點，滿足應(yīng)用的前提下，盡量減少發(fā)送的數(shù)據(jù)浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 4 章 系統(tǒng)架構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu) 17 量，達到減 少對監(jiān)控系統(tǒng)的影響。東方電子作為 104 協(xié)議通訊服務(wù)器端，易視騰作為客戶端，并需要考慮雙機熱備連接處理的情況。 采集方式二說明：通過采集裝置接收監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送的 UPD 數(shù)據(jù)包，獲取監(jiān)控系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)。此方式獲取的其他數(shù)據(jù)的實時性相對較差。但能保證數(shù)據(jù)的全面，滿足信息平臺其他應(yīng)用的需要。該方式采集數(shù)據(jù)同樣需要考慮數(shù)據(jù)采集熱備的情況。 采集裝置通過上述兩種方式獲取到數(shù)據(jù)后，進行整合處理，通過隔離裝置等安全分區(qū)設(shè)備后，使用易視騰內(nèi)部協(xié)議發(fā)送給位于安全三區(qū)的聯(lián)動服務(wù)器。 聯(lián)動服務(wù)器直接與信息平臺接口進行連接， 將各個變電站生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺。 聯(lián)動服務(wù)器與通訊前置進行接口，采集所有在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和輔助系統(tǒng)數(shù)據(jù)，用于聯(lián)動。 聯(lián)動服務(wù)器將收到的數(shù)據(jù)根據(jù)聯(lián)動規(guī)則，生成控制報文，用內(nèi)部規(guī)約發(fā)給通訊前置模塊，完成對各個變電站聯(lián)動控制。 通訊前置與各個變電站輔助系統(tǒng)智能單元、視頻系統(tǒng)智能單元、在線監(jiān)測系統(tǒng)智能單元進行通訊，采集相關(guān)數(shù)據(jù)或發(fā)送控制信息。 通訊前置因為有 2 臺，需考慮通訊熱備。同樣信息平臺接口也應(yīng)該考慮如何應(yīng)對熱備連接的處理。 1由于輔助系統(tǒng)智能單元為其他廠家產(chǎn)品，需考慮數(shù)據(jù)采集問題和控制問題， 主要是通過 61850 采集時，通道容量是否足夠，雙方兼容性怎樣，采集效率如何？如何控制（手動控制和聯(lián)動控制存在不確定性） 根據(jù)系統(tǒng) 的功能和性能需要，我們在系統(tǒng)的軟件架構(gòu)上，采用了 SOA 和分層架構(gòu)的綜合架構(gòu)。在系統(tǒng)的功能我們采用了獨立的服務(wù)模塊通過總線來調(diào)用。在服務(wù)內(nèi)部，我們采用了分層架構(gòu)，分為 DAO 和 BLL 層。在客戶端通過ＢＩ層來展示。下面給出架構(gòu)圖 ： 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 4 章 系統(tǒng)架構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu) 18 B I ( 表 現(xiàn) 層 )B L LD A L服 務(wù) 總 線B I ( 表 現(xiàn) 層 )W E B 服 務(wù)數(shù) 據(jù) 接 口服 務(wù) 器W E B 服 務(wù)服 務(wù) 器W E B 服 務(wù)數(shù) 據(jù) 存 儲 （ 磁 盤 陣列 ） 圖 系統(tǒng)的架構(gòu)硬件架構(gòu) 圖 本章小結(jié) 本章主要介紹從系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計 。 從系統(tǒng)性能 需求上和軟件開 發(fā)模式上對系統(tǒng)架構(gòu)的要求來分析得出我們系統(tǒng)的架構(gòu) 。 本章講解了系統(tǒng)的硬件部署架構(gòu)和系統(tǒng)的軟件設(shè)計架構(gòu)。我們的軟件設(shè)計架構(gòu)采用的 SOA 架構(gòu)和分層架構(gòu)的結(jié)合使用。在服務(wù)總線連接著各個服務(wù)，各個服務(wù)內(nèi)部采用了分層設(shè)計的思想。 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 5 章 功能模塊設(shè)計與實現(xiàn) 19 第 5章 功能模塊 設(shè)計 與實現(xiàn) 引言 本章是整個文章的重點，將具體的對智能變電站一體化信息平臺的功能模塊進行介紹。文章會從下面幾個模塊進行介紹：系統(tǒng)底層通信，設(shè)備狀態(tài)評估，在線狀態(tài)監(jiān)測，視頻智能應(yīng)用和系統(tǒng)配置管理等模塊。 系統(tǒng)底層通訊及 IEC61850 協(xié)議內(nèi)部轉(zhuǎn)化設(shè)計與實現(xiàn) 通訊模塊架構(gòu)設(shè)計 智能變電站 一體化信息系統(tǒng)（包括二次運維服務(wù)、前置通訊、 GOOSE 聯(lián)動服務(wù)、 IED）是智能化變電站未來的發(fā)展方向，也是國家電網(wǎng)未來的戰(zhàn)略部署方案。綜合處理系統(tǒng)集成了變電站綜自系統(tǒng)的信息采集以及非生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)智能化操作，并常規(guī)系統(tǒng)智能化、多系統(tǒng)集成化、信息控制自動化。 智能變電站一體化平臺融合了智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、安防技術(shù)、視頻技術(shù)等，集變電站之外智能電網(wǎng)所有技術(shù)為一體，具有很強的一體化信息能力，系統(tǒng)包括前置通訊服務(wù)、 GOOSE 聯(lián)動服務(wù)器、智能單元以及信息處理平臺。其中前置通訊服務(wù)搭起了智能變電站 SCADA 系統(tǒng) 與綜合處理系統(tǒng)的橋梁，負(fù)責(zé)從 SCADA 系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，提供給綜合處理系統(tǒng)智能分析、判斷和處理。本文主要針對講述前置通訊服務(wù)的整體設(shè)計。 本一體化平臺系統(tǒng)通訊架構(gòu)設(shè)計如下圖 所示 ： 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 5 章 功能模塊設(shè)計與實現(xiàn) 20 二 次 運 維 服 務(wù) 器信 息 平 臺 服 務(wù) 器信 息 平 臺 應(yīng) 用信 息 平 臺 接 口通 訊 前 置I E DI E D I E D控 制 柜環(huán) 境 監(jiān) 控視 頻 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 安 防 系 統(tǒng) 消 防 系 統(tǒng)門 禁 系 統(tǒng)燈 光 / 采暖 / 通 風(fēng)交 換 機保 護 裝 置測 控 裝 置公 共 設(shè) 備I E D I E D網(wǎng) 1 M M S網(wǎng) 2 G O O S EG O O S E 聯(lián) 動 服 務(wù) 器網(wǎng) 3 內(nèi)部規(guī)約內(nèi)部規(guī)約圖 系統(tǒng)通訊架構(gòu)設(shè)計圖 圖中術(shù)語注解： MMS：制造報文規(guī)范。 GOOSE：面向通用對象的變電站事件 離線配置：采用系統(tǒng)配置工具，將 IED 模型文件生成靜態(tài)配置文件。 在線模型：從裝置通過服 務(wù)直接獲取模型的方式，區(qū)別于靜態(tài)模型。 IED：智能裝置，如智能單元。 IEC61850 客戶端模塊劃分 IEC61850 客戶端劃分很多模塊，各模塊之間的關(guān)系如下 圖 所示： 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 5 章 功能模塊設(shè)計與實現(xiàn) 21 模 型 解 析模 塊S I S C O 包 二 次 封 裝配 置 文 件解 析 模 塊6 1 8 5 0 功 能 模 塊（ 報 告 分 解 、 數(shù) 據(jù) 上 送 、錄 波 處 理 、 控 制 ）與 內(nèi) 部 規(guī) 約 數(shù) 據(jù) 打 包 模 塊客 戶 端 多 設(shè) 備 連 接 處 理內(nèi) 部 規(guī) 約 分 通 道 數(shù) 據(jù) 上 送線 程 管 理及 守 護S I S C O 包I E D 圖 IEC61850 客戶端模塊關(guān)系圖 模型解析模塊：作為獨立的工具軟件，負(fù)責(zé)解析 XML 格式文件生成易讀的裝置點表和列表文件。 SISCO 包二次封裝整理，包括編解碼處理、庫文件二次封裝、 功能模塊與 SISCO 包的銜接、報文重組等。 配置文件解析模塊，負(fù)責(zé)靜態(tài)數(shù)據(jù)的讀取和庫的創(chuàng)建。 功能模塊實現(xiàn)，包括開入、壓板、告警、事件、測量以及錄波文件等的處理。 與內(nèi)部規(guī)約數(shù)據(jù)打包模塊的封裝，配合內(nèi)部協(xié)議通訊模塊，提高相關(guān)接口，保證數(shù)據(jù)實時上送。 客戶端多設(shè)備連接處理，支持與多設(shè)備的關(guān)聯(lián)和釋放，保證數(shù)據(jù)的可靠傳遞。 內(nèi)部規(guī)約分通道數(shù)據(jù)上送以及配置工具的開發(fā)。 線程管理及守護。 數(shù)據(jù)接口設(shè)計 內(nèi)存訪問和函數(shù)調(diào)用接口是指 61850 客戶端系統(tǒng)庫與外圍的接口，也是IEC61850 與外接口的 數(shù)據(jù)交互平臺，主要有： 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 5 章 功能模塊設(shè)計與實現(xiàn) 22 加載系統(tǒng)庫。 注冊接口函數(shù)。 申請上行應(yīng)用模塊，包括正常數(shù)據(jù)處理接口、處理錄波處理數(shù)據(jù)及列表接口等。 申請下行應(yīng)用模塊，包括召喚和控制功能等。 釋放系統(tǒng)庫。 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及接口設(shè)計 聯(lián)合體 val的類型包括： define CCS_APP_TYPE_YX 1 /** 遙信 */ define CCS_APP_TYPE_YC 2 /** 遙測 */ define CCS_APP_TYPE_YM 3 /** 遙脈 */ define CCS_APP_TYPE_ACT 6 /** ACT 事件 */ define CCS_APP_TYPE_ACD 7 /** ACD 事件 */ 聯(lián)合體 date 的類型包括： define CCS_BVT_BOOL 1 /** BOOL 類型，即 ST_BOOLEAN */ define CCS_BVT_ENUM2 21 /** 2 位枚舉，取值到 */ define CCS_BVT_DBPOS 37 define CCS_BVT_FLOAT32 19 /** ST_FLOAT */ define CCS_BVT_INT32 17 /** ST_INT32 */ define CCS_BVT_INT32U 14 /** ST_UINT32 */ define CCS_BVT_OPEN 26 /** 用于雙位置遙信的分，基本類型為ST_BOOLEAN */ define CCS_BVT_CLOSE 27 /** 用于雙位置遙信的合，基本類型為ST_BOOLEAN */ define CCS_BVT_CTLWORD 29 /** 定值控制字類型擴展，基 本類型為ST_INT32 */ 主要接口函數(shù) ST_RET CCS_LIB_LOAD(CSS_LIB_REF *libRef， ST_CHAR *libName) 用途：庫文件加載 入口參數(shù)： libRef 為 CCS 庫句柄 。libName 為庫文件名 輸出：無 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 5 章 功能模塊設(shè)計與實現(xiàn) 23 返回為 SD_SUCCESS 或 SD_FAILURE 2 、 ST_RET CCS_GET_IF_COMN (HINSTANCE *libRef ， ST_RET（ *lfnCommon)（ opType, pDat）） 用途：獲取公共接口 入口參數(shù)： libRef 為 CCS 庫句柄 輸出：函數(shù)指針 lfnCommon 返回： SD_SUCCESS 或 SD_FAILURE ST_RET(*fnPtrCcsCommon)(ST_UINT8 opType,ST_VOID *pDat) 用途：設(shè)置應(yīng)用實現(xiàn)的處理接口 入口參數(shù)： opType，數(shù)據(jù)處理接口類型包括有 define CCS_IF_START_SYS 8 /** 啟動 CCS */ define CCS_IF_EXIT_SYS 2 /** 退出 CCS */ define CCS_IF_SET_FN_UP 12 /** 設(shè)置應(yīng)用程序上送數(shù)據(jù)處理接口 */ define CCS_IF_SET_FN_RCD 13 /** 設(shè)置應(yīng)用程序錄波處理接口 */ pDat：對應(yīng)函數(shù)指針地址，系統(tǒng)參數(shù)時可以為 NULL 返回： SD_SUCCESS 或 SD_FAILURE 備注：可以設(shè)置應(yīng)用上送數(shù)據(jù)處理接口；設(shè)置錄波處理接口；啟動 CCS 以及退出 CCS。 ST_VOID ccsUpData(ST_INT num,CCS_UP_DATA* val) 用途：實現(xiàn)數(shù)據(jù)上送的處理 入口參數(shù)： num 為數(shù)據(jù)上送的個數(shù)； val數(shù)據(jù)的值 輸出 ：無 返回：沒有 公司內(nèi)部規(guī)約通訊設(shè)計與實現(xiàn) 該模塊主要負(fù)責(zé)通過朗新內(nèi)部規(guī)約與上位機進行通訊，同時內(nèi)部數(shù)據(jù)的管理和維護。通訊采用 TCP/IP 方式，模塊本身為 SERVER，上位機接口為CLIENT，規(guī)約參見《智能變電站主站和終端通訊規(guī)約 ()》。 接口包括有與 IEC61850 客戶端系統(tǒng)庫以及交換機數(shù)據(jù)處理接口，結(jié)構(gòu)圖如下圖 所示： 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 5 章 功能模塊設(shè)計與實現(xiàn) 24 通道層實 時庫客 戶端 系統(tǒng) 庫通道層信 息 平 臺接 口接入規(guī)約層上送規(guī)約層通 訊 模 塊p 2p