浅析电力自动化配电网管理系统

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析电力自动化配电网管理系统 摘要：本文作者提出的按口值班 的工作模式，能充分发挥系统硬件资源 的最大优势，合理调度和分配各资源的 使用，不但能完成调度自动化系统设计 规范中要求的解决所有单点故障，还能 解决交叉双点故障，甚至多点故障，并 保证冗余设备间的无扰动切换.提高了系 统的性能指标。 中国论文网 /2/view-12908317.htm 关键词：电力自动化；配电网 Abstract: the author of the paper according to the mouth on duty of the work mode, can give full play to the system hardware resources of the biggest advantage, reasonable distribution of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 resources scheduling and use, not only can complete dispatching automation system design specification of the requirements of the single point of failure to solve all, also can solve cross double point fault, and even more fault, and ensure the redundancy of switching between devices without disturbances. Improve the system performance index. Key words: electric power automation; Distribution network 中图分类号：F407.61 文献标识 码：A 文章编号 前言 目前的能量管理系统(EMS)、配 电网管理系统(DMS)中前置数据采集子 系统的各种工作模式的进行了全面的分 析，并指出这些系统中由于资源和应用 分配不合理，导致系统运行中的资源浪 费、冗余设备不能正确发挥作用、丢失 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 信息、不能解决多点故障、误发控制命 令等严重问题。给出了一种全新的按口 值班工作模式，该模式不但能使系统的 硬件资源和软件资源得到充分利用，且 能对所有资源进行监视，各采集设备按 照集群方式工作使得负荷均衡，保证系 统冗余设备之间的无扰动切换，大大提 高了系统的可用率。同时也为 EMS/DMS 中的其他子系统的多机冗余 或其他信息通信系统的运行方式改进提 供了一个新的思路。 1 现有系统实现方案分析 1.1 典型的前置子系统的配置方 案。前置子系统配置如图 1 所示。 1.2 主备机工作模式及优缺点 目前市场上广泛采用主备机工作 模式，无论系统中配置了几台前置机， 都是有一台是主机，另一台或其余几台 都是备用机。主机担负对所有通信厂站 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的值班，备用机的任务不仅是与主机同 步数据，而且时刻准备着当主机故障时 能及时将自己升为主机，保证系统正常 运行。主备机运行模式的优点为二控制 方式简单;设备分工明确;容易识别每个 设备的身份;检查设备故障容易入手。主 备机运行模式的缺点为: 它必须将计算机和所有的采集、 通信设备分成 2 组，并且确定为 2 种不 同的身份，一组主用，另一组备用。由 图 2 可知，涉及的设备有计算机、终端 服务器或其他串行采集设备、调制解调 设备或光电隔离设备等。 正常情况下，平时只有一半设备 在正常值班工作，另一半设备处于闲置 状态，造成资源浪费。 当主用设备正常工作时，这些备 用设备的状态没有得到有效的监视，一 旦备用设备故障而因为没有被有效的监 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 视，则起不到备用作用。 不能同时有效监视主备用通道的 好坏。前置机的主机只监视一个通道， 或者主备机都接收一个相同的通道信息 而不去监视另一通道的情况。实际应用 中，采用解调器之前切换通道的系统从 硬件上就不具备同时监视双通道的条件。 出现单点故障只要进行一次主备 机的切换就可解决问题，但在某种情况 下如果出现交叉故障，主机和备用机都 分别只能接收到一部分厂站的信息，这 时无论怎样切换主备机都会有一部分厂 站的信息无法被主机接收到，后台及其 他应用无法获得全部实时信息。 1.3 双主机工作模式及存在的问 题，双主机工作模式如图 3 所示。 双主机工作模式与主备机工作模 式不同，它没有主用设备和备用设备的 区分，,2 台或多台前置机分别绑定一组 采集设备，各自接收相同或不同的通信 厂站，而且每台前置机都将接收到的实 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 时数据同时向 EMS/DMS 服务器发送， 由服务器对来自多台前置机的实时数据 进行比较和取舍。双主机运行模式会出 现的新问题有以下方面： 工作的盲目性和无序性严重。对 于本机没有监督也没有分工，不利于不 同计算机之间的负荷平衡和任务协调;几 台前置机之间没有通信联系，没有对所 有采集、通信设备的状态进行正确有效 的监视;多台前置机同时将信息向服务器 发送，在网络通信中增加了实时系统网 络负荷的压力;对于变化遥测和变化遥信 的处理应该由前置机完成的任务，却将 过滤和比较的工作交给服务器去完成， 增加了服务器的工作压力;最严重的是控 制命令的发送问题，多台前置机会将自 己当作值班主机，它们同时通过不同通 道下发同一条控制命令。虽然有的远动 终端设备(RTU) 的接收软件增加对相同 命令的过滤处理，能磷保响应最先到的 控制命令而屏蔽后续命令但这不符合电 网运行的安全规定。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 1.4 性能分析 在主备机运行模式下，主备机之 间虽然有简单通信，但也只是主机将实 时数据不断复制到备用机，或者备用机 监听主机所发送的实时数据;在双主机运 行模式下，多台前置机之间没有实质的 通信内容。因此，首先要解决多台前置 机之间的通信和各自运行情况的报告问 题，然后解决多台机器对系统资源的合 理分配和使用问题，以达到所有的处理、 采集、通信设备能协调工作，使所有的 系统资源得到充分利用，并且对硬件的 运行状态实时监视，打破成组值班的传 统方法，将硬件设备的主备冗余细化到 最小的通信单元一通信端口。这种不同 于前 2 种运行模式的新运行模式为按口 值班运行模式。 2 按口值班的工作模式 2.1 模式的描述 系统中配置的所有采集设备不再 人为地被分成哪些是主用设备，哪些是 备用设备，完全是根据各自的运行状态 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 而动态调整。 摒弃设备的集中或成组冗余方案， 将采集设备细化到设备内部的各个独立 端口。终端服务器是按冗余方式配置的， 每个终端服务器都有 832 个串行端口， 但不是让某一组终端服务器上的所有端 口都同时值班，或者另一组终端服务器 的所有端口都是备用，而是同样将值班 权分配到不同终端服务器的不同端口上。 通道有主通道和备通道之分，但不是让 所有的主通道都值班，或者是让所有的 备通道都备用，而是让通道运行情况较 好的通道值班，另一个运行情况较差的 通道作为备用。 所有运行设备的值班和备用状态 都可以动态调整，并支持人工调整，最 好是通过人为设定条件让软件自动调整。 如某厂占有光纤和载波 2 个通道，通常 情况下光纤通道的误码率总比载波通道 的误码率低，如果人为固定将光纤通道 设定为值班通道，一旦光纤通道中断， 则载波通道便无权值班;反之，如果仅将 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 光纤通道设定为优先通道，光纤通道就 能优先值班。关键是所有设备的工作状 态能受到监视，无论是值班设备还是备 用设备出现故障，除了决定值班权是否 转移外，还要能对故障设备给出报警。 2.2 按口值班的优点 负荷平衡。系统中的多台计算机 分别承担对一部分厂站的值班权，多台 计算机分担。所有的值班任务，既解决 了主备机的一忙一闲的运行问题，又解 决了双主机模式中的多台计算机都在无 序忙碌的问题。按口值班方式下，任务 调度模块可使多台计算机保持基本相同 的 CPU 负荷率。 系统资源利用充分。如果 1 个厂 站有主备 2 个通道，按口值班下的任务 调度模块会将其中的一个通道通过终端 服务器 A 链接到其中的一台主机，将另 一个通道通过终端服务器 B 链接到另一 台主机。这样主机、终端服务器、通道 都在工作河以根据各个设备及其具体端 口状态的变化实时调整各自的值班设备。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 备用设备得到监视。由于按口值 班运行方式改变了其他运行模式中成组 冗余的单一模式，所有采集设备的工作 状态被细化到每个具体端口的状态，因 此所有的采集设备无论是值班的还是备 用的，工作状态都得到了监视。如果备 用设备的工作状态不被监视，则所谓的 冗余设备不仅不能起到冗余的作用，还 会给电力安全生产带来隐患。 采集设备的无扰动切换。系统正 常情况下，按口值班的任务调度模块都 能将主备通道分配到不同的采集设备上， 因此即使值班端口或者值班通道发生故 障，其备用端口或备用通道仍然在工作， 数据的连续性得到了保证，数据不可能 丢失。 取消了传统意义上主备机的概念。 按口值班不存在单一的主备机身份问题， 采集设备在冗余切换时只是值班任务的 接管或失去。有了上述无扰动切换机制 的保证，解决了主备机切换时间长短的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 突出问题，一旦某台计算机或某组采集 设备发生故障，值班权就会转移到正常 的计算机或另一组采集设备上。为了方 便用户的使用，也可提供一个友好的人 机界面供维护人员选择设备的值班权， 但该选择只能作为一种辅助手段，实时 系统在正常运行时最好选择自动判断方 式。 3 结束语 电力系统配电网自动化是当前电 网建设和热点，无论