【正文】 開始對指定的數(shù)據(jù)進行越限檢查越限否？YN越限處理圖52 本功能模塊的整體流程框圖圖中的越限處理模塊的功能是發(fā)出告警信號，記錄和顯示越限時間和越限值，當然也。因為只有這樣，監(jiān)控程序才能夠從越限處理這個中斷程序中跳出來，回到原來運行的主控模塊中去。因此，越限處理模塊實際就是一個中斷交流量越限監(jiān)視模塊正常運行的模塊。通過分析該軟件要實現(xiàn)的功能，流程可分為交流量越限監(jiān)視和交流量越限處理這兩大部分，如上一小節(jié)所述。這樣，才能按圖索驥，一步一步地設計出最終的算法來。因為，應用特定高級語言編程只是最終的目的，而設計算法是必須經(jīng)過的過程；如果一個人不會算法，無論他的編程技能多高，也仍是寸步難行[22][23]。 交流量安全監(jiān)視模塊交流采樣模塊交流量越限安全監(jiān)視模塊交流信號的采樣控制模塊交流采樣數(shù)據(jù)的處理模塊交流量越限監(jiān)視模塊越限處理模塊圖51 對交流量進行越限安全監(jiān)視軟件的各組成軟件框圖限于篇幅，本文僅對交流量越限安全監(jiān)視模塊運用VC++高級語言進行軟件設計[3][6]。而交流量的越限安全監(jiān)視模塊包括交流量越限監(jiān)視模塊和越限處理模塊這兩個部分。而交流采樣模塊又包括交流信號的采樣控制模塊和交流采樣數(shù)據(jù)的處理模塊。對電流、電壓等交流量進行安全監(jiān)視是安全監(jiān)視功能模塊的重要組成部分。因此，對這個功能模塊進行詳細的軟件設計很有意義。例如，當發(fā)現(xiàn)某些量越限時，應立即發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值。 交流量越限安全監(jiān)視模塊算法的設計 安全監(jiān)視功能模塊簡介在變電站綜合自動化微機監(jiān)控系統(tǒng)中，有許多功能模塊，例如對采集的電流、電壓、頻率、主變油溫等量不斷進行安全監(jiān)視的功能模塊。API為應用程序提供系統(tǒng)的各種特殊函數(shù)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義，Windows應用程序可以利用上千個標準的API函數(shù)。一是使用Windows提供的API函數(shù)。C++強調(diào)軟件的可重用性，并通過“繼承”這一機制來實現(xiàn)。類代表了某一批對象的共性和特性。傳統(tǒng)的面向過程的程序設計是圍繞功能展開的，用函數(shù)來實現(xiàn)功能；而面向?qū)ο蟮某绦蛟O計面對的是一個個對象，設計對象和讓對象完成一定的功能。C++不是對C作了某些簡單的改進，而是在C高度成功的基礎上進行了一場大的變革。 C++在C的基礎上發(fā)展而來，因此繼承了C的很多優(yōu)點。利用Visual C++高級語言，編寫實現(xiàn)它的應用程序。它的具體流程如圖45所示。當輸入的操作密碼正確時，系統(tǒng)便彈出有關的操作界面和操作菜單。對系統(tǒng)圖界面的在線修改，是變電站監(jiān)控中較為常見的操作。系統(tǒng)圖的動態(tài)圖形和動態(tài)數(shù)據(jù)，是變電站實時運行狀態(tài)的真實反映。在圖中，顯示變電站一次系統(tǒng)的接線方式及其動態(tài)圖形和動態(tài)數(shù)據(jù)（即各斷路器和隔離開關的開合狀態(tài)、變壓器的運行情況等動態(tài)圖形；各支路電流、各母線電壓和有關功率及功率因數(shù)等動態(tài)數(shù)據(jù)）。報警提示播放報警聲音，來提醒附近的值班員及時注意到報警事件；同時，彈出報警窗口，顯示報警布防圖，出現(xiàn)報警行為的報警器圖標以紅色顯示并閃爍，以提示運行維護人員對報警事件的處理。報警響應創(chuàng)建包括報警地點（即報警場景名稱）和報警時間等內(nèi)容的報警事件記錄。圖44描述了在系統(tǒng)發(fā)生報警時的對象交互作用關系（即動態(tài)建模），它是系統(tǒng)動態(tài)模型的一個典型實例。系統(tǒng)對變電站的運行狀態(tài)、站中有關電氣設備的運行狀態(tài)、健康狀態(tài)等內(nèi)容進行不間斷地監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)、故障狀態(tài)等情況時，會做出一系列的必要反應?，F(xiàn)在，特選出有突出特點和研究價值大的少數(shù)模塊來設計[11][20][21]。這些類被稱為控制類[7][20]。對象設計中，在軟件總體框架中的模塊不是面向用戶而是面向系統(tǒng)實現(xiàn)的。面向?qū)ο蟮脑O計過程中，要進行系統(tǒng)設計和對象設計。面向?qū)ο蟮脑O計分為兩個階段：系統(tǒng)設計和對象設計。實現(xiàn)階段的主要任務是將設計階段定義的模型和算法轉(zhuǎn)換為程序代碼。下面，就用這個技術來設計監(jiān)控軟件。它通過增加軟件可擴充性和可重用性，來降低軟件的復雜度和提高開發(fā)效率。它應用于變電站和遠方調(diào)度控制中心的信息交換，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)多為點對點的簡單模式和星形模式[7][16]。實時數(shù)據(jù)庫管理模塊的功能是：負責實時數(shù)據(jù)庫的生成、查詢和實時更新；響應其它任務對實時數(shù)據(jù)庫的實時請求等。數(shù)據(jù)庫管理模塊包括了歷史數(shù)據(jù)管理模塊和實時數(shù)據(jù)庫管理模塊。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為監(jiān)控軟件的核心，主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的集中管理。它負責規(guī)約的轉(zhuǎn)換和對數(shù)據(jù)進行預處理的任務，是本系統(tǒng)全部數(shù)據(jù)的來源。系統(tǒng)的整體工作流程如下：在平時正常的監(jiān)控運行狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集、處理及通信模塊負責接收來自下位機測控、保護單元發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，同時把接受到的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)管理模塊進行處理并同時存入數(shù)據(jù)庫；圖形顯示模塊完成變電站運行狀態(tài)的實時顯示，報表打印模塊定時打印日報表、月報表等；當操作人員對下位機遙控進行操作時，命令管理模塊通過數(shù)據(jù)采集、處理及通信模塊與下位機進行通信，以實現(xiàn)對所選設備的操作；當有事件發(fā)生時，報警模塊通過圖形顯示模塊對操作運行人員進行提示，同時由通信模塊向遠方調(diào)度控制中心上傳報警信息。根據(jù)監(jiān)控軟件要實現(xiàn)的功能，我把軟件系統(tǒng)分解成了相應的若干模塊。為此，特意選出幾個模塊進行詳細地設計。 監(jiān)控軟件模塊化設計從前一節(jié)中的分析可知，監(jiān)控軟件應具備的功能很多。（9）定值修改模塊。開關操作模塊分為兩種操作：開關掛/摘牌操作和開關分合操作。 （8）遙控遙調(diào)操作模塊。（7）圖表顯示模塊。每次報警都將伴有信息窗的產(chǎn)生，它將詳細說明事故或事件發(fā)生的地點、時間、類型以及故障數(shù)據(jù)。Data 文件夾中包含的是變電站運行中的實時數(shù)據(jù)，其中包括遙測數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)、電度量、事項數(shù)據(jù)（SOE、登錄事項等）和故障錄波數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)分別包含在Para 和Data這兩個文件夾中。該模塊分為三個子模塊：SOE 事項打印、定時報表打印和召喚報表打印等。這樣，就保證了每個人的信息安全。操作人員不能修改任何操作人員名稱，但可以修改自己的登錄密碼，同時無權修改他人的密碼。操作人員口令設置包含有名稱設置和密碼設置，每個操作人員都有唯一的名稱。系統(tǒng)的人員權限級別分為兩級：系統(tǒng)管理員和操作人員。完成該項功能的系統(tǒng)配置模塊由以下三個子模塊組成：單元配置模塊、保護配置模塊和圖表重載模塊等。 （2）系統(tǒng)配置模塊。（1）通信管理模塊。 監(jiān)控主站的功能模塊根據(jù)對系統(tǒng)的理解，可以將監(jiān)控主站的系統(tǒng)功能劃分為若干模塊：通信管理模塊、系統(tǒng)配置模塊、權限設置模塊、打印模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、告警模塊、圖表顯示模塊、遙控遙調(diào)操作模塊等。為保證數(shù)據(jù)及操作等的安全，根據(jù)操作的內(nèi)容和對象將系統(tǒng)的操作權限分為以下三級：值班員僅有數(shù)據(jù)瀏覽權限；值班長瀏覽，遙控，遙調(diào)操作；系統(tǒng)管理員瀏覽，遙控，遙調(diào)和修改各種數(shù)據(jù)。完成系統(tǒng)運行的各項參數(shù)的設置，包括所監(jiān)視的遙測量、遙信量、電度量、越限參數(shù)、遙調(diào)參數(shù)、遙控參數(shù)等參數(shù)的維護。主要的報表有：日運行報表、月運行報表、旬電量分析報表、電壓質(zhì)量統(tǒng)計報表、電容器投切運行記錄報表、變電站安全綜合月報表、主變壓器報表和有載調(diào)壓操作記錄報表等。（7）報表功能?？纱蛴〉膬?nèi)容：各種報表、各種告警信息、事故追憶、各種表格操作記錄，事件記錄等、設備參數(shù)歷史數(shù)據(jù)。通過編輯好的一次主接線圖，可以直觀地顯示電能生產(chǎn)的狀況。主要完成遙控和遙調(diào)功能，即完成對斷路器和隔離開關的開合操作，可以對有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)節(jié)進行調(diào)節(jié)控制，對電容器組進行遠方投切。發(fā)生事故時，能夠記錄事故前M幀、后N幀的變電站電氣運行參數(shù)變化過程，并能夠以表格或圖形方式再現(xiàn)追憶內(nèi)容，即事故發(fā)生的變化過程。事件順序記錄和事故追憶有利于對事故的分析和處理。另一種是預告報警,包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限/ 復限、計算機站控系統(tǒng)的各個部件、間隔層單元的狀態(tài)異常等。當發(fā)生遙測量越限、遙信量狀態(tài)異常、保護動作等，系統(tǒng)能及時在本地發(fā)出報警并記錄相應信息以供運行人員分析處理用。（3）安全監(jiān)視功能。（2）數(shù)據(jù)處理及記錄功能。下行通信主控程序向變電站子站發(fā)送遙控、遙調(diào)、設置子站時鐘、召喚子站時鐘、設置時鐘校正值命令、廣播命令等各種控制命令。監(jiān)控主機與變電站RTU之間的通信，由上行通信和下行通信這兩方面內(nèi)容組成。根據(jù)對變電站綜合自動化微機監(jiān)控系統(tǒng)應具備的功能的理解，監(jiān)控軟件應該具備如下的功能。只有明白了系統(tǒng)的功能，才有可能成功設計出高質(zhì)量的軟件來。 監(jiān)控軟件功能的分析對需求的完全理解是對軟件開發(fā)工作取得成功的前提。此外，人機聯(lián)系工作站還為操作人員提供了向RTU/FTU發(fā)送控制和調(diào)節(jié)命令（如遙控）的手段。前置機軟件包括串行口通信功能、規(guī)約轉(zhuǎn)換功能、數(shù)據(jù)預處理功能以及和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通信等功能。它起到監(jiān)控數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫維護的功能以及數(shù)據(jù)計算、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)處理的功能。如下面的圖42所示。因此，監(jiān)控系統(tǒng)除了自身核心的部分以外，還應該包括系統(tǒng)和監(jiān)控對象的接口、系統(tǒng)和使用者的接口等。本文軟件的設計，主要是針對應用軟件的[3][16]?？傊?，用它既能取得最佳的性價比，又能保護用戶軟件方面上的投資。Windows 2000/XP是一個跨平臺的操作系統(tǒng)，具有豐富的第三方軟、硬件支持，提供了良好的二次開發(fā)平臺。在圖中：支撐軟件指數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、辦公應用軟件等為用戶應用軟件提供運行支撐的系統(tǒng)軟件和工具軟件；應用軟件包括了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、圖形查看程序、告警顯示、圖形顯示及維護、下發(fā)命令管理程序、報表打印程序等。如圖41所示。在軟件部分的設計中，它們的結(jié)合便更進一步[12]16][19]。因此，可以看出，分層設計方法其實就是模塊化設計方法的延伸和拓展。分層設計，離不開模塊化設計方法。 （3）通過使功能分數(shù)、危險分散，以提高系統(tǒng)的整體可靠性。（1）使任何一個復雜的問題簡化。 分層的設計方法分層的設計方法也是設計常用的方法，因為它有許多優(yōu)點，并且這種方法符合現(xiàn)實世界事物分層的規(guī)律。本文將針對變電站綜合自動化微機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控軟件的特點，把這兩種編程方法結(jié)合起來，進行系統(tǒng)軟件的開發(fā)。模塊化的設計方法和面向?qū)ο蟮脑O計方法并不存在根本的對立，一個模塊至少可以抽象成一個對象，這在現(xiàn)代面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言中體現(xiàn)的很好。它們單獨存在，都有不盡人意的地方。各層對象之間的通信信息傳遞緩慢，在時間執(zhí)行上也不確定，這不利于提高實時性。相對前一方法，它的難度大，持續(xù)的時間長。但是，在實踐過程當中，面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法也存在許多問題。這是面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法顯著的有的。 面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法則強調(diào)數(shù)據(jù)的重要性和以對象為核心，用系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)構(gòu)造整個系統(tǒng)。系統(tǒng)功能在軟件開發(fā)初就可以被精確定義情況下，這個方法具有簡單高效的優(yōu)異特征。 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計的方法 模塊化和面向?qū)ο蟮脑O計方法目前，程序設計的方法較多，其中最流行的程序設計方法主要有兩種：以傳統(tǒng)的軟件工程為代表的自頂向下的模塊化程序設計方法；以面向?qū)ο鬄榇淼淖缘紫蛏系某绦蛟O計方法。我國電力行業(yè)對變電站監(jiān)控系統(tǒng)的實時性有明確具體的要求。(3）必須具有很好的實時性。根據(jù)實際需要，靈活地配置各種應用程序模塊。(2）必須具有開放性和可組態(tài)性。另外，軟件故障主要來源于開發(fā)階段的設計錯誤。軟件的可靠性是指在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定環(huán)境下，計算機軟件無故障運行的概率。監(jiān)控軟件對變電站的監(jiān)控運行起著舉足輕重的作用，電力系統(tǒng)實現(xiàn)無人職守變電站后，對監(jiān)控軟件的可靠性又提出了更高的要求。變電站綜合自動化微機監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)的軟件應該具有以下性能：(l）必須具有極高的可靠性。同時，監(jiān)控系統(tǒng)軟件還在變電站與遠方調(diào)度中心的關系中還扮演著上傳數(shù)據(jù)信息、下達控制和調(diào)節(jié)命令的角色。上屏機提供上屏接口，實現(xiàn)遠動信息的模擬屏顯示。系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器、終端服務器、前置器等都是雙機互為備用的，共同組成前置通信系統(tǒng)。這就要求在單網(wǎng)的工作方式下，也要保證系統(tǒng)通信的完全可靠性，以滿足其中任何一網(wǎng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)通信功能不受影響。雙機即包括工程師站、服務器等在內(nèi)的設備都采用雙機熱備用模式。 SCADA服務工作站的硬件配置圖如圖33所示。另外，模塊的組合自由，可以根據(jù)現(xiàn)實中的實際情況、系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能等自由組合、任意搭配。模塊化設計就是把同一級別和不同級別的整體劃分為許多相對獨立的子系統(tǒng)的設計。 變電站綜合自動化微機監(jiān)控系統(tǒng)的分層、模塊化設計分層和模塊化設計技術具有很顯著的優(yōu)越性，因為它能大大提高所設計系統(tǒng)的可靠性，本系統(tǒng)同樣要采用這兩種設計的方法。這兩個CPU都選用為80C196KB。在本系統(tǒng)中，選用PHILIPS公司生產(chǎn)的獨立CAN總線控制器SJA1000；總線收發(fā)器是CAN控制器與物理總線間的接口，系統(tǒng)中選用PHILIPS公司生產(chǎn)的芯片PCA82C25O，它可以提供對總線的差動收發(fā)能力。任何一個模塊出錯不會影響另一模塊的正常運行。通信模塊主要負責測控保護單元與CAN總線的接口的：包括從CAN總線接收數(shù)據(jù)和向CAN 總線發(fā)送數(shù)據(jù)。所以，設置一臺多路轉(zhuǎn)換器，由它逐一控制輸入信號的采集，并把它們按一定規(guī)律傳給A/D 轉(zhuǎn)換器，A/D 轉(zhuǎn)換器接著把它們一一轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這些信號首先被轉(zhuǎn)換成與微型計算機相匹配的電平，通過模擬濾波削去其中的高頻成分，然后由采樣保持環(huán)節(jié)將連續(xù)信號離散化。電力系統(tǒng)的保護單元裝置中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)在進入保護功能處理程序之前，要進行一系列的預處理。測控裝置類可分為：NSD100系列線路測控裝置，NSD200系列通用測控裝置，NSR500系列超高壓線路測控裝等。應用雙口RAM ，以便使兩CPU 之間的數(shù)據(jù)順利交換。 下位機監(jiān)測、控制和保護單元下位機監(jiān)測、控制和保護單元由三個功能模塊組成：采集保護模塊、主CPU 模塊和通信模塊。本方案中上位機的后臺主機為監(jiān)控主機。變電站運行的各種事件被分別登錄到狀態(tài)變化、遙測越限和SOE（事件順序記錄儀）登錄表中。（4）給操作人員提供各種形式的信息顯示界面，其中包括以地圖為背景的實時系統(tǒng)運行工況圖。報警分為計算機圖形報警、文字報警和語音告警三種；報警類型分為事故告警、變位報警和越限報警三種。（2）運行系統(tǒng)軟件和應用軟件，處理實時數(shù)據(jù)，下發(fā)控制、調(diào)節(jié)命令，對歷史數(shù)據(jù)進行運算、統(tǒng)計、繪圖、打印和輸出等處理，為系統(tǒng)運行管理提供科學依據(jù)。除了要完成變電站正常運行時主設備的運行參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)實