（电气工程专业论文）电力调度自动化监控报警系统的研究.pdf

摘要 随着自动化系统的计算机及通信设备数量的增加，机房安全问题凸现出来； 而且由于自动化系统十分庞大，软、硬件结构和功能复杂，系统自身也可能出现 各种异常情况。为了实时监控整个机房环境及调度自动化系统的运行状况，并且 能够对系统发生的异常情况作出及时的判断和通报，本文对电力调度自动化监控 报警系统进行了深入的研究，并提出了一套完整的研究方案。本文还详细的介绍 了监控报警系统的功能，软、硬件的构成与技术实现，并进行了运行分析。 关键词：调度自动化，监控，报警，数据级报警 a b s t r a c t w i t ht h ea d d i t i o no fa u t o m a t i o ns y s t e mc o m p u t e r sa n dc o m m u n i t i o ne q u i p m e m t s ，t h e s e c u r i t yp r o b l e mo fc o m p u t e r sr o o ma p p e a r e d i na d d t i o n ，b e c a u s eo fh u g e n e s so f t h e a u t o m a t i o ns y s t e ma n dt h ec o m p l e xo ft h es o f t w a r e 、h a r d w a r es t r u c t u r e ，t h e e x c e p t i o n a lp r o b l e mm a y b ea p p e a r e di nt h es y s t e m f o rr e a l t i m ew a t c h i n gt h ew h o l e c o m p u t e r sr o o ma n dt h eo p e r a t i o no f t h ea u t o m a t i o ns y s t e m ，aq u i c kj u d g e m e n ta n d n o t i f yc a nb eg i v e ni nt i m e ，t h i sa r t i c l eg i v e sat h o r o u g hr e s e a r c ho ft h e s u r v e i l l a n c e a l a r ms y s t e mf o rt h ea u t o m a t i o no fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m ，a n dg i v e saw h o l ed e s i g no f t h er e s e a r c h ，t h i sa r t i c l ea l s od e t a i l e di n t r o d u c e st h ef u n c t i o no ft h es y s t e m ，t h e s t r u c t u r ea n dt e c n o l e g yr e a l i z a t i o no fs o f t w a r ea n dh a r d w a r e ，t o g e t h e rw ea n a l y s e dt h e s a m p l e m aj i t a o ( e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f a ix i na n ds e n i o re n g l i nl o n g k e yw o r d s ：d i s p a t c h e ra u t o m a t i o n ，m o n i t o r i n g ，a l a r m ，d a t al e v e la l a r m i 摘要 随着自动化系统的计算机及通信设备数量的增加，机房安全问题凸现出来； 而且由于自动化系统十分庞大，软、硬件结构和功能复杂，系统自身也可能出现 各种异常情况。为了实时监控整个机房环境及调度自动化系统的运行状况，并且 能够对系统发生的异常情况作出及时的判断和通报，本文对电力调度自动化监控 报警系统进行了深入的研究，并提出了一套完整的研究方案。本文还详细的介绍 了监控报警系统的功能，软、硬件的构成与技术实现，并进行了运行分析。 关键词：调度自动化，监控，报警，数据级报警 a b s t r a c t w i t ht h ea d d i t i o no fa u t o m a t i o ns y s t e mc o m p u t e r sa n dc o m m u n i t i o ne q u i p m e m t s ，t h e s e c u r i t yp r o b l e mo fc o m p u t e r sr o o ma p p e a r e d i na d d t i o n ，b e c a u s eo fh u g e n e s s o ft h e a u t o m a t i o ns y s t e ma n dt h ec o m p l e xo ft h es o f t w a r e 、h a r d w a r es t r u c t u r e ，t h e e x c e p t i o n a lp r o b l e mm a y b ea p p e a r e di nt h es y s t e m f o rr e a l t i m ew a t c h i n gt h ew h o l e c o m p u t e r sr o o ma n dt h eo p e r a t i o no ft h ea u t o m a t i o ns y s t e m ，aq u i c kj u d g e m e n ta n d n o t i f yc a nb eg i v e n i nt i m e ，t h i sa r t i c l eg i v e sat h o r o u g hr e s e a r c ho ft h es u r v e i l l a n c e a l a r ms y s t e mf o r t h ea u t o m a t i o no fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m ，a n dg i v e saw h o l ed e s i g no f t h er e s e a r c h ，t h i sa r t i c l ea l s od e t a i l e di n t r o d u c e st h ef u n c t i o no ft h es y s t e m ，t h e s t r u c t u r ea n dt e c n o l e g yr e a l i z a t i o no fs o f t w a r ea n dh a r d w a r e ，t o g e t h e rw ea n a l y s e dt h e s a m p l e m aj i t a o ( e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f a ix i na n ds e n i o re n g l i nl o n g k e yw o r d s ：d i s p a t c h e ra u t o m a t i o n ，m o n i t o r i n g ，a l a r m ，d a t al e v e la l a r m i 华北电力人学_ t 程顾一l ：专业学位论文 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的工程硕士专业学位论文电力调度自动化监控 报警系统的研究，是本人在华北电力大学攻读工程硕士专业学位期间，在导师指 导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和 致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获 得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：导师签名： 华北电力大学丁程硕卜号业学位论文 1 1 选题意义 第一章绪论 随着计算机技术的发展和电网规模的不断扩大，自动化专业在电力系统中的 重要性也大大提高，与此同时对自动化系统的处理能力要求更强，运行可靠性要 求更高。调度自动化系统已经成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少 的工具和电网运行生产强有力的技术支持。但是，随着自动化系统的计算机及通 信设备数量的迅猛增加，机房安全问题凸现出来；而且由于自动化系统十分庞大， 软、硬件结构和功能复杂，系统自身也可能出现各种异常情况，如：自动化系统 故障、网络中断、数据采集通道中断、系统软件异常等。如果发生异常情况没有 及时发现，将会影响自动化系统的正常运行，导致调度人员无法进行正常的调度 指挥，严重时可能影响整个电网的安全运行，造成巨大的经济损失。因此，如何 保障自动化系统安全稳定运行已经成为电力系统所关心的一个问题。 为了实时监控整个电力机房环境及调度自动化系统的运行状况，并且能够对 系统发生的异常情况如：机房环境异常、机房消防设备报警、电源系统运行情况、 自动化系统软件运行情况等作出及时的判断和通报，设计实现一个应用于自动化 机房的监控报警系统是非常有实际意义的。可以使得机房管理人员能够实时了解 到机房和系统运行的全面情况，从而进行有效控制和管理，以保证自动化系统的 安全稳定运行。 根据多年实际工作经验，针对目前电力系统自动化的需求和特点，并且考虑 到电力系统自动化未来的发展，结合通辽地调自动化机房对安全运行环境的需要， 对电力调度自动化监控报警系统进行了认真、深入的研究，并提出了一套完整的 的研究方案，本文首先从调度自动化系统的特点分析了目前自动化机房和运行过 程中存在的问题和安全隐患，并有针对性的给出了解决方案。进一步详细的介绍 了自动化监控报警系统的功能，软、硬件的构成与技术实现，并进行了运行分析。 1 2 研究现状 1 2 1 调度自动化系统的现状 ( 1 ) 电力调度自动化系统的重要性 随着电力系统的快速发展，调度自动化系统已在保证电力系统安全、可靠和 经济运行中发挥着重要作用，逐步由电力系统中的一门辅助性的远动技术，发展 华北电力入学丁程硕二t ：专业学位论义 为集系统性、专业性于一身的技术，并且成为电力系统安全稳定运行的三大支柱 之一。调度自动化系统在广泛实用化后的今天，已经成为电力企业减人增效，实 现科技进步的主力军。 ( 2 ) 调度自动化机房存在的安全隐患 调度自动化机房是自动化设备运行的场所，是整个自动化系统的重中之重。自 动化机房内运行的设备主要有：调度自动化系统( s c a d a e m s ) 、电量计量系统 ( t m r ) 、调度管理信息系统( d m i s ) 、数据整合系统、网络安全防护系统、调度 数据网系统、u p s 电源装置、空调等。随着电力系统的不断发展，机房内的自动 化设备也不断增加，这势必给机房带来严重的安全隐患，如：各类火灾、水灾、 高温、系统运行异常、电源失电等。如果不能及时发现这些隐患，对自动化系统 甚至对整个电力系统造成的损失将是非常严重的。 调度自动化机房存在的安全隐患大致分为以下几种情况： 机房火灾 机房内运转着众多的电气设备，加之室内空气干燥，发生火灾的几率是比 较高的。2 0 0 2 年，东北某个电网公司的设备机房就曾因电源短路发生了火 灾，由于未及时发现，导致整个自动化系统不能正常运行。 机房温度、湿度过高 机房内的服务器、工作站。终端服务器等计算机设备和路由器、交换机等 网络设备都是由电子元件组成，而电子元件要正常运转必须在一定的温、 湿度范围内，温度过高、过低或湿度过大、过小都将影响系统或设备的正 常工作。 机房空调、暖气漏水 为了使机房内保持一定的温度，机房内往往安装空调和暖气等温控设备， 而由于设备质量或操作不当造成空调、暖气漏水的情况也比较普遍。 u p s 电源工作异常 按照规程要求，自动化设备必须要由u p s 电源供电，它可以防止外部电源 的突然断电给自动化设备带来的不良后果。但有时由于种种原因，使得 u p s 不能正常供电，造成u p s 电源的电压或电流过高或者过低，这给自 动化设备的安全稳定运行造成了安全隐患。 进出机房的人员复杂 调度自动化系统的设备大都运行在自动化机房，因此，每天出入机房的人 员很多，人员构成也比较复杂( 本部门、其他部门、外单位) ，这在一定程 度上给自动化设备的安全运行带来了隐患。 ( 3 ) 调度自动化系统运行中存在的问题 在实际运行过程中，除了外界环境以及系统硬件的故障会影响自动化系统的 2 一 华北电力大学工程硕1 二专业学位论文 正常运行，调度自动化系统的软件自身也经常出现各种异常情况，如：数据采集 通道中断，采集来的数据越限，e m s 进程异常等。倘若发生异常而没有及时发现， 将使调度人员无法进行正常的调度和管理，情况严重时可能导致整个电网都不能 正常运转，造成巨大的经济损失。调度自动化系统经常发生的问题大致分为如下 几种情况： 通道中断 通道类型可分为：微波、载波、专线、光纤或一点多址等。目前，电力系 统中普遍采用的r t u 通道类型是微波和光纤，远动信号在发送端进行调 制，在接收端解调还原。但是在实际运行过程中，由于各种因素的影响， 如：信号受到强电磁干扰、传输设备故障、人为破坏，自然破坏等，这些 都会造成r t u 信息的中断。 远动机故障 对于常规远动来说，由r t u ( 远动装置) 与主站端通讯向调度转发变电站 的重要信息量，对于综合自动化变电站来说，一般由变电站监控系统远动 机负责向主站端转发数据。r t u 或远动机的硬件装置故障、程序处理异常 都会造成r t u 或远动机死机，使向调度端传送的数据长期不更新。 进程异常 调度自动化的软件系统十分庞大，如：s c a d a 系统软件、p a s 系统软件， 以及众多的数据统计、决策分析软件。各个软件之间又通过数据库、网络、 接口等形式相互通信。其中某个进程出现问题都会给系统带来影响，重要 进程异常甚至可能导致整个系统瘫痪。 计算机节点异常 由于调度自动化系统日益发展，使得调度系统的计算机节点也增多，包括 各种服务器、小型机、工作站以及负责它们之间通信的网络设备。由于电 子器件的寿命有限，加之这些计算机都要长期不问断的在线实时运行，出 现故障的几率比一般功能的计算机要高很多，而计算机的故障也同样会导 致相应的软件不能正常运行。 遥测数据越限、跳变 自动化系统遥测数据随着一次系统的变化而变化，但这些数据的变化都要 保持在一定的范围之内，如果采集到的数据过高或过低，则系统应能判断 出越限并报警；另外，一些重要数据对变化幅度也是有要求的，如：发电 机出力有功，系统负荷，这些数据如果出现较大波动，突然变大或变小， 也可认为系统运行的不正常。所以自动化系统应能够正确反映一次系统的 变化，又不能出现会影响调度人员判断的非法数据。 重要遥信变位 3 华北电力人学t 程硕i t ：专业学位论文 自动化系统中，比较重要的遥信变位如事故总信号动作，开关跳闸，保护动 作信号等，调度人员需要及时获得这些遥信变位的信息，以便作出相应的处 理。 1 2 2 解决途径 l 、传统的解决方法 针对自动化系统存在的这些问题，电力系统以往的解决办法是采用“2 4 小时专 人值守”，即值班员每天2 4 小时在机房内值班，人工监视机房环境状况、自动化 设备和自动化系统的实时运行情况。但是，人工值班也存在以下一些问题： 针对机房环境的监视，值班员通常是采用定时巡检的方式，每隔一段时间 到机房巡检一次，检查的手段则是根据经验和直觉，凭感观进行初步判断。而机 房内的状况时刻都在发生变化，显然通过这种方式很难保证机房内的设备始终在 规定的环境下运行。 仅仅靠运行值班员对自动化系统进行人为的监视，当通道中断、进程异常， 或者远端r t u 故障时，值班员都很难在第一时间得到这些信息，通常要等到调度 值班员发现之后，通知自动化的值班员，再由值班员进行处理或通知其他的维护 人员处理，这中间要延误很长的时间，势必要给系统带来一定的影响。 更重要的是人为的疏忽或值守人员对设备缺乏必要的了解，即使发生故障 也不能做出及时的处理，那么影响将是不可避免的。专职人工值班不仅会影响专 业人员对知识的全面了解和掌握，在目前专业人员缺少的情况下，也不利于“减 员增效、提高劳动生产率”的方针。 2 、目前的解决方法 随着计算机技术、测量控制技术、网络技术以及通信技术的发展，电力系统 逐步向着自动化、智能化的方向发展。电力系统也在大力提倡“减员增效”，这样 就使“机房无人值班”成为一种发展趋势，而现代化的网络、测控、通信手段使 得“机房无人值班”成为可能。要解决调度自动化系统当前存在的问题，实现“机 房无人值班”，必须具备一套实时监测及报警系统。而实现机房无人值班实时监测 系统必须解决以下几个关键问题： ( 1 ) 获取实时信息 要实现对机房环境和自动化系统的实时监测，首先就要获得机房环境信息和 自动化系统实时运行参数。其中，机房环境信息的获取是通过在机房安装各类传 感器以及信号采集装置来实现；而自动化的实时运行参数，则要通过与自动化系 统的接口方式来获取。 ( 2 ) 信息实时监测 取得实时信息之后，必须对这些数据信息进行实时监测，这是系统的关键所 4 华北电力大学工程硕l ：专业学位论文 在。由于需要监测信息量非常大，需要监测的事项也非常多，必须对这些信息进 行分类组合，根据不同的逻辑算法进行判断。其中，常用的逻辑算法有：潮流不 平衡、数据不刷新、数据越限、数据跳变、遥信变位等。 ( 3 ) 报警信息发布 实时监测系统会诊断出系统当前存在的故障信息，而如何将这些故障信息及 时、准确的传递到相关人员手中，以及避免故障信息的漏报、错报、重复播报成 为实现该系统的难点所在。目前，常用的报警信息发布手段有：音响报警、滚动 字幕、固定电话报警、手机短信报警等。 ( 4 ) 机房信息查询 一方面，工作人员需要了解机房和自动化系统当前的运行情况，以便做出相 应的调整和处理；另外，工作人员通过对系统的历史统计信息的查询，可以了解 到自动化设备在一段时间内的运行状况，为以后的维护工作做准备。 目前，常用的信息查询手段有：w e b 查询系统( 包括实时信息、历史信息、 视频匦面) ，电话语言查询系统以及现场查询。 ( 5 ) 系统网络安全 自动化机房监控系统的监视对象是最重要的实时系统，具有最高的网络安全 需求，系统设计应将安全放在首位，既要保证e m s d m i s t m r 系统运行稳定可 靠，又要防止外部通过网络入侵。所以根据国电公司有关网络安全和电网调度系 统安全的规定，自动化设备与机房监控报警系统应放到国电公司网络安全规定的 第三区。 1 2 3 机房监控报警系统研究现状 通过对自动化机房监控报警系统的研究使机房“无人值守”成为可能。机房监 控报警系统主要是为自动化运行值班服务，集中处理和监视各专业子系统 ( e m s d m i s t m r 网络安全设备) 核心数据的传输，报警以及关键进程运行状 况。在数据层上第一时间发现问题，帮助自动化人员更加及时准确找到故障点， 并有效排除故障，提高系统的安全性、稳定性。在物理层面上的监控主要是为了 随时掌握自动化机房温度、湿度、环境状况和核心服务器、地下主电缆槽的发热 情况，是否有打火短路现象，电源系统是否稳定运行，确保服务器在符合国家机 房标准的最佳工作环境下长时间、不间断稳定运行，保证系统安全性和使用寿命。 目前国内外有许多机房监控系统，例如沈阳华唐的h t w o nl o n w o r k s ，北京龙 人的t e s s 2 0 0 、南京江琛的a r a s 8 0 0 0 等。其中l o n w o r k s 技术一个主要特点就 是平坦的开放的系统，设备之间通讯不需要计算机、中央控制器、p l c 等中央控 华北 乜力大学t 程硕：l ：专业学位论文 制设备，设备之间通讯是对等的，这样就避免了单点故障的可能，个设备的故 障不会影响其它设备；t e s s 一2 0 0 采用全工业级的设备研发而成，具备智能电源、 智能u p s 、智能空调等智能设备和各类模拟数字环境的集中监控功能。a r a s 8 0 0 0 系统设计上充分考虑报警系统面向对象的复杂性，因此在系统设计中采用平台化、 工具化的软件设计思想，系统功能具有较好的可扩展性和对应用的适应性。 现有的这些机房监控系统在机房环境监测方面已趋于成熟，但是根据目前电 力调度自动化系统的现状，单纯的环境监测已经不能满足要求，而是需要针对自 动化系统的软硬件设备运行状况进行全面监视的智能监控系统，目前研究的电力 调度自动化监控报警系统融合了最新的多媒体技术，实现对机房环境、网络、系 统、数据的四级监测、报警、控制，系统真正实现了“数据级报警”，通过对e m s 系统中可能出现的各种异常情况进行全面分析，采用科学严密的报警逻辑，使得 各种异常情况都在被监控之中，为自动化系统本身的运行监控提供了完整的解决 方案。系统可以变被动处理为主动监视，对自动化系统各环节出现的异常和故障， 改变过去由使用人员发现后报告，再由值班人员处理的被动局面，而是由监控系 统自动对自动化系统的重要参数和状态进行实时扫描，及时发现潜在的异常和故 障，并通过音响、短消息或语音提示等方式通知值班员，以便得到及时处理，提 高系统设备的运行可用率和系统的可靠性。系统可替代值班人员对整个自动化系 统及相关在线运行设备进行监视，出现异常和故障时通过多种途径及时通知相应 的值班人员，减轻了值班人员的工作负担，为调度自动化机房实现无人值守完成 了技术上的准备。 1 3 论文的主要工作 1 、结合电力调度自动化系统现状，分析调度自动化机房存在的安全隐患以及 自动化系统运行中存在的问题，对存在的问题提出解决途径。 2 、对自动化监控报警系统的主要功能进行分析研究，并构造系统各功能模块 和总体框架。 根据系统所要求实现的功能可以将整个监控报警系统分为数据采集系统、数据 库接口系统、核心监控报警系统、多媒体报警信息发布系统、数据库维护系统、 w e b 综合查询系统、电话语音查询系统、网络视频系统等。 3 、确定系统软件的设计原则与方案，遵循开放性的原则，自行选择、配置及 扩充系统结构，实现真正意义上的硬件开放、软件开放、数据开放和通信开放。 采用面向对象技术，保证本系统的可移植性，互操作性和对多种计算机平台的支 持。研究系统所要实现的功能，最终通过软件程序的设计实现系统各功能模块。 4 、根据系统各功能模块和系统软件的具体运行要求，研究系统硬件的构成与 实现。硬件总体结构主要包括环境监测采集系统、报警系统、视频系统等。监控 一6 华北电力人学_ t 程硕士专业学位论文 报警系统硬件主要由监控中心服务器、报警系统服务器、视频服务器、w e b 浏览 服务器、数据采集工控机及相应采集模块等组成。 5 、针对通辽地调自动化系统的实际情况设计、安装、调试机房自动监控报警 系统并投入运行。 华北电力人学工程硕： ：专业学位论文 第二章系统功能研究 针对调度自动化机房设备集中、运行环境要求高的特点设计，本系统主要实 现以下功能： 1 、集成全方位的报警设备和环境监控系统，实现对机房环境的实时远程监控。 2 、通过与调度自动化系统进行实时交互通信，监视自动化系统中各节点、进 程和通道的运行状态，通过对各种实时数据分析处理，对系统频率异常、联络线 潮流不平衡、重要厂站数据不刷新等异常情况进行实时监视，实现对数据异常的 监控报警。 3 、对关键服务器的指定进程进行监控，综合多种系统信息，判断系统进程运 行状况。对关键数据库服务和网络节点进行监控，确保数据库服务故障和网络节 点故障能够及时发现。 4 、故障报警信息可通过语音、电话、短信、网页等多种方式及时通报值班人 员及相关责任人，同时，值班人员及相关责任人可以通过电话、短信、网页、客 户端等多种方式对故障报警进行确认。 根据系统功能的设计要求，调度自动化监控报警系统主要由以下几部分组成： 如图2 1 所示： 图2 - i 监控报警系统功能结构图 华北电力人学工程硕：f ：专业学位论文 2 1 数据采集子系统 根据自动化监控报警系统的自身特点，设计用一台工业级处理单元作为测控 主机，配备交、直流混合采样模块、遥信采集模块，外加用于测量用的c t 、p t 板、继电器板，各监控楼层或区域单独组屏，形成一套具备采集、数据处理及传 输等功能的综合单元，每个综合单元可接入3 2 个遥测信息、4 8 点遥信信号、1 6 路遥控信号，综合单元与监控系统前置机之间采用网络方式进行通讯。这样，多 个综合单元和网络前置机就构成了一个数据采集网络。此外，它预留端口，可将 采集的数据以子站r t u 方式发往调度主站或其它系统。 分布式数据采集原理如图2 2 所示： ：十 侍思誊 ! 主 电诹蔓迸舞 传$ 嚣 倍感嚣 ：+ 电漉变送毒i 暨 传摩毒； 图2 - 2 数据采集原理图 1 、数据采集对象 ( 1 ) 机房温度、湿度等机房环境监视告警 ( 2 ) 火警、烟感、门禁等信号 ( 3 ) u p s 运行参数及工况 ( 4 ) 空调监视告警 ( 5 ) 交流电源设备监视告警，对交流输入电压、电流运行状态进行监视告警 ( 6 ) 机房环境视频图像等视频信号 ( 7 ) 主机通信设备及网络工况 ( 8 ) e m s d m i s t m r 参数：重要遥测越限、重要开关变位、重要厂站工况投退、 远动通道工况、重要进程状态变化 ( 9 ) e m s d m i s t m r 运行信息：主机状态、c p u 负荷率，磁盘容量、重要进程 监视等 2 、数据采集方式 耵一面 营一 华北电力人学丁程硕i ：专业学位论文 机房监控报警系统采集的报警对象繁杂、接入设备多样，同时还必须考虑到 接入系统的网络隔离的安全性。因此，数据采集方式采用终端服务器设备，原则 上采用r s 2 3 2 r s 4 8 5 接口接入。本系统采用以下数据采集方式： ( 1 ) 自动化相关系统 对于s c a d e m s d m i s 系统的接入，采用网络通讯或r s 2 3 2 接口协议的方 式，在相应的系统内常驻服务程序，采样需要转送给报警系统的相应信息量，数 据采用单向发送的方式。与主站c c 2 0 0 0 系统接口，实现对c c 2 0 0 0 重要进程、节 点以及通道的实时监视。监控系统通过数据中心处理服务器，经过专用网络连接 到c c 2 0 0 0 调度自动化系统，取得电网运行数据和在线设备、进程的工作状态。 这些实时数据是通过商用数据库系统s y b a s e 提供的标准数据库访问接口获得 的，因此具有良好的可靠性和扩展性。 ( 2 ) 智能设备 智能设备是指具备r s 2 3 2 4 8 5 接口方式输出本设备状态运行信息的设备，报 警系统可直接通过规约协议解析获得相应数据。采用r s 2 3 2 4 8 5 接口方式，必要 时提供r s 2 3 2 r s 4 8 5 转换器。本系统与u p s 电源的接口主要是通过r s 2 3 2 串口 通讯。 ( 3 ) 模拟量开关量 有些报警设备对象只提供电平信号或继电器位置信号，系统提供数据采集设 备，由数据采集设备对这些信号进行采集，数据采集设备提供r s 2 3 2 接口，接入 报警系统。 ( 4 ) 机房环境数据 对机房内的温度、湿度、烟感、门禁等数据，系统提供相应的智能传感器， 采用r s 4 8 5 2 3 2 的通信方式将这些数据集中接入报警系统。由各传感器采集上来 的状态量、模拟量，经由数据采集模块传至数据采集程序，由数据采集程序进行 整理后，交由监控报警系统进行进一步处理。 ( 5 ) 视频信号 视频信号采用视频服务器接入，提供相应的软件对监视器进行控制，对多路 视频信号进行切换和播放，并具备录像功能。 2 2 数据接口子系统 因为监控报警系统是专门针对调度自动化系统而设计的，除了对采集的数据 进行监控外，还可对调度自动化系统( e m s ) 、电量计量系统( t m r ) 、数据整合 系统、网络安全防护系统、调度数据网系统、实时通道接收系统、调度生产信息 管理系统( d m i s ) 、u p s 电源装置、空调等系统( 设备) 的进程、数据、状态等信 息进行监控。监控报警系统通过接口软件与其它系统进行信息交换，接口软件采 1 0 华北电力大学t 程硕j ：专业学位论文 用模块化设计，以规约库的形式体现，库中可以存储所有国标、电力行业或i e c 标准的传输规约，也可以通过编程将用户自定义的规约加入到规约库中。如果信 息量交换不是太大时，应尽量使用串口的方式进行通讯，这样可以避免破坏监控 系统的结点封闭性和网络安全性。 2 3 核心监控管理系统 2 3 1s c a d a 系统功能 在核心监控管理系统的设计上，应尽量采用电力系统普遍使用的s c a d a 系 统的设计风格，这样可以使值班员和工作人员易于接受和掌握。s c a d a 系统主要 完成以下功能： ( 1 ) 数据图形化 系统所有的数据可按s c a d a 图形方式显示系统各类接线图、运行工况图、 设备运行状况图、环境仿真图、曲线图、棒图、系统进程、统计报表等。 ( 2 ) 分类存储数据 系统按厂站存储定义的历史数据存储报警信息、电话记录、操作日志等，并 且存储周期人工设定。 ( 3 ) 作图工具 系统配置了一套专用的作图工具，维护人员可方便快捷地自行制作各种监控 图形和s c a d a 图形。 ( 4 ) e x c e l 报表设计 ( 5 ) 当地报警( 保存报警记录，音响、语音报警) ( 6 ) 画面拷贝、报表打印 ( 7 ) 提供全视窗用户界面 ( 8 ) 数据库管理 系统能提供友好的用户维护界面，维护人员可方便修改信息对照表、系统参 数、用户权限表、责任人员信息表等所有数据库信息。 2 3 2 数据监视功能 数据监视为整个监控报警系统的核心所在。它负责将采集的机房环境数据以 及从接口获得的调度自动化系统的各项数据进行汇总，根据事先设定的报警逻辑 1 1 华北电力大学t 程硕j ：专业学位论文 进行分析、判断，当报警条件成立，系统将产生一条报警信息，并将报警信息通 过网络方式发送到“多媒体报警系统”中，由“多媒体报警系统”向相关人员发布报 警信息。 2 3 2 1 报警信息分类 ( 1 ) 环境监控 机房环境是监控报警系统最基本的监控对象，通过在机房或局部区域安装温 感探头( 或温湿度变送器) 、水浸探测器、烟雾感应器等器件，监测室内温度( 或湿 度) 、水患、火警等异常情况。当温度超越报警设定值，烟感、水浸探测器产生遥 信变位时，系统触发启动智能报警功能。 机房环境监视画面如图2 3 所示，把远动机房中所有设备监测对象都图形化 组态显示，对机房中烟雾传感器和水浸探测器等状态及各种设备周围的温度、湿 度等都以图形或数据的形式清晰的显示给用户，所有状态和数据都动态刷新，实 时显示。让用户对机房中各个监测点的情况一目了然。 若机房中出现烟雾浓度过高或某处有漏水现象，则监视画面中烟雾传感器和 水浸探测器的绿色图标将迅速变成红色，并且呈闪烁状态，给用户明显提示，同 时会在“多媒体报警系统”中弹出报警信息窗口，以文字的方式详细描述报警点的 具体情况。 囊：芝燮芝薹嚣= ： 兰二，1 - j 一 一 ；= ：一 = 一 二， - 二一 “j ? ? c 过x 芝；、技j 零誊i 。窆荸。兰乏己；兰耋慧。笺我 j l _ 一一 霹 囊蒸鬻阐 攀j 荔i 彰黪i 魏j 碧霭；凌聪缀雾蓼雾翳鬻 蒸溪溪攀鬻繁 黪；囊蔫曩妻鬃参謦鬻蘩鬏爨鬟囊羹謦 鬟 蠹蘸篓戮 黧鬻 纛 溅缀麟 溢缓g 琵藿缀 华北电力大学工程硕二 二专业学位论文 ( 2 ) 电源监视 如图2 4 所示，监控报警系统还应能够实现对电源( u p s 或某路市电) 进行测量 功能，通过三表法测量某路电源的p 、q 、u a 、u b 、u c 、i a 、i b 、i c 等实时数据或 通过串口采集u p s 的实时运行状态数据，并将其列入智能报警对象，当超越报警 设定值时，系统触发启动智能报警功能。 垦 b 。| ，j j 。- - 二 ” ”蜀 图2 - 4u p s 数据监视图 ( 3 ) 厂站通道监视 监控报警系统将来自e m s 、t m r 等系统的厂站通道状态值虚拟成特殊的遥信 点，参与智能报警，当某站通道中断或误码率过高时，系统将在智能报警中发布 通道异常信号。如图2 5 所示，厂站通道绿色图标为通道正常，若通道中断则图标 变为红色，并且里闪烁状态，给用户明显提示，同时会在“多媒体报警系统”中弹 出报警信息窗口，以文字的方式详细的描述报警点的具体情况。 华北电力大学工程硕i j 专业学位论文 豳 黑 i ：，_ ! ! 一孕 一， 。 7 ，i 图2 5 通道状态监视图 ( 4 ) 设备、进程状态监控 如图2 - 6 所示，该功能类似于“厂站通道监视”，当自动化设备异常、进程退出 或对系统没有任何响应时，监控报警系统能够在第一时间将事件通知运行维护人 员，运行维护人员可及时进行处理。报警信息可按事先设定的报警级别自动向相 应的人员传输报警信息。 ( 5 ) 重要y c 、y x 监视 图2 - 6e m s 系统进程状态监视图 华北电力人学丁程颂：b 专业学位论文 对重要y c 、y x 等信息进行监视也是监控报警系统的主要功能之一。e m s 、 t m r 或其它系统重要数据通过接口软件发送到监控报警系统，参与监控报警功 能，为用户提供数据级报警算法的自定义接口，并且算法应具有p l c 可编程功能。 2 3 2 2 系统算法 经过对调度自动化系统各种异常情况的全面分析、整理，可以归纳出以下几 种报警逻辑。系统算法如下： 1 潮流不平衡类型报警 算法描述：i 首值v a l u e + 末值v a l u e 限值 适用范围：联络线首末端不平衡报警 2 数据不刷新类型报警 算法描述： 测点l v a l u e ( t ) = 测点l v a l u e ( t - 1 ) & & 测点2 v a l u e ( t ) = 测点2 v a l u e ( t 1 ) & 测点n v a l u e ( t ) = 测点n v a l u e ( t - 1 ) & & 【i 测点l v a l u e ( t ) l + l 测点2 v a l u e ( t ) l + - 一i 测点n v a l u e ( t ) l = 门槛值】 适用范围： a n 个测点同时不刷新代表某个厂站信息中断或各自动化实时系统与报警系 统通信节点异常。 b 单个测点不刷新情况：频率、水位、只有单端数据的联络线。 3 单值越限类型报警 算法描述：测点v a l u e 报警上限l i 测点v a l u e 2 0 0 7 - i i - 挖1 4 ：5 6 ：1 9使能i 二 【报警】建龙制酸通道异常 2 0 0 4 0 0 0 1 82 0 0 7 - 1 1 - 2 21 4 ：5 6 ：1 9使匏l 【撮警】霍爆电厂通道异常 2 0 0 4 0 0 0 2 12 0 0 7 - t l 兹1 4 ：5 6 ：1 9鳓1 i 【报警】t m q 0 4 状态异常异常( i d i m 讲) 2 1 3 0 h 0 0 3 12 0 0 7 i i 2 70 6 ：0 8 ：3 5 使德1 【报警】盛发厂通道异常数据不刷新 z 0 0 , 1 0 0 0 5 92 0 0 7 - 1 1 - 2 8t 4 ：5 4 ：4 2 使能0 i 图2 7 报警系统实时监视图 华北电力大学工程硕：卜专业学位论文 9 、报警确认 当故障排除后或对于有些无关警告，用户可通过电话远程确认报警，报警确 认后，监控报警系统将其丢出报警队列。并且当故障排除时，系统可自动停止报 警寻呼，但若不进行报警确认，人工排除的故障在历史库将视故障是自动恢复的。 报警确认会保存在日志库中，防止不负责任地随意确认。 2 5 数据库维护系统 监控报警系统的正常运转离不开工作人员的日常维护，而数据库维护系统则 为维护人员提供了交互和操作的界面。如果系统能够提供友好的维护界面，用户 可方便修改信息对照表、系统参数、用户权限表、责任人员信息表等所有数据库 信息。数据库维护主要以遥测库信息和遥信库信息维护为主，遥测库信息为温度、 电压、电流等模拟量，遥信库信息为烟感、水浸、设备报警信号等状态量。 系统需要维护的报警逻辑和参数如下： l 、机房环境遥测信息表 2 、机房环境遥信信息表 3 、用户权限表 4 、责任人员信息表 5 、潮流不平衡报警逻辑 6 、数据不刷新报警逻辑 7 、单值状态报警逻辑 8 、单值越限报警逻辑等 2 6w e b 查询系统 w e b 查询系统是监控报警系统的信息共享与发布程序，它运行在监控报警系 统的w e b 服务上，w e b 服务通常连接拨号服务器，跨越多个网络，甚至连接在 宽带互联网上。用户可通过m i s 网、拨号企业网、互联网登录监控报警系统的 w e b 主页，查看监控数据、报警信息、视频图象，也可进行报警确认。 系统在设计上应该采用流行的i n t e r n e t i n t r a n e t 网络编程技术，该技术具有操 作简单、易于维护等诸多优点。 华北 乜力大学t 程硕：专业学位论文 y - t 7j辅唏：盘看一岷浅nj一鼻盯，1t勒帅静 镑胜o麓茧? i 。搬0 口蠹熹谬批乒。r 。酒i 缀露法 t 确“慢j b ，蜘：挺“h i c i 函蛹暖丝n 懈- j 一一盈廿刭列+ 。昭姓l j ；龟广硅置一 嘲麓冕二兢。二。纛黧：_ 。量。墨。! ! 熊i 豢鼽兰翘二熙照：莹二。! 曼 溺囝 尉懈蝴鼢她觚一懒燃 溯配硪 篙q 吐# 蛄 嘶# 翘 貔曲遣矾留盛住煳馨觜一坝 图2 - 8 报警信息w e b 查询窗口 目前，该系统主要包括如下功能： 1 、最新报警信息查询及报警确认 2 、系统实时数据监视 3 、历史报警信息查询 4 、历史报警信息统计 值班员可以在m i s 网的任意节点打开浏览器，输入机房监控系统w e b 服务 器指定的i p 地址，便可进入查询系统的登陆页面，验证用户名与口令进行身份确 认，验证通过之后进入报警信息查询系统，如图2 8 所示。如果要进行报警确认， 同样需要用户权限认证，以避免误操作的发生。 2 7 电话语音查询系统 电话语音查询系统主要由一块智能语音卡连接到程控电话网，用户可以拨打 机房监控系统报警查询电话，查询机房最新环境信息、最新报警信息。通过报警 查询电话，报警责任人可以收听到用语音播放的最新报警信息，内容包括故障点 位置和故障现象，还有六位报警信息编号，用以进行报警确认。 如果说“智能报警”是用户被动使用的功能，那么“电话查询与控制”便是用户 经常主动使用的一大功能。用户可随时随地查看监控报警系统的实时信息或报警 信息，必要时可通过手机、电话按键遥控。主要使用功能如下： 1 、查询机房最新信息 用户用手机或电话拨打监控报警系统的程控电话号码，系统将自动接线，播 1 r 华北电力大学丁程硕：l 专业学位论文 放提示语音和数据信息。如：机房当前温度：2 0 摄氏度，湿度8 5 ，u p s 负荷2 4 k w ， e m s 系统正常，通辽一次变电所远动通道中断等等。 2 、手机、电话按键遥控 当用户收到如：机房温度越上限、越下限的告警信息时，可根据电话语音提 示，按键遥控启动空调；当用户收到如：e m s 前置机设备异常时，可电话遥控重 启机器。此外，电话遥控还可故障修复、开门、录像等操作。 2 8 网络视频系统 1 、网络视频浏览 监控报警系统采集来的视频信号以浏览器方式发送到m i s 网上，用户可在 w e b 上浏览机房或其它区域的实时画面，并可调节摄像云台，变换场景，这样极 大的方便值班员对机房环境状况的掌握。 2 、录像、报警录像、场景变化录像 通过在数据库中设置录像的功能选项，用户可定时录像，也可遥控录像。录 像程序自动启动、停止，录制的画面以通用的视频文件格式存储；当报警产生时， 如：屏体温度过高，系统可自动启动报警录像；当摄像镜头感应到场景发生变化 时，系统可自动触发场景变化录像功能。 3 、视频录像播放 通过系统提供的界面，用户可以根据选定的同期浏览视频系统的历史录像文 件。 2 9 门禁管理系统 门禁系统( k e y _ k i n g ) 由分散的智能控制器组成，设计中采用多层次模块化 结构，采用现场控制器，所有分布式控制器在同一分层总线上自主工作，当一台 控制器发生故障时，不会殃及整个系统。充分体现了集中管理、分布控制的设计 思想，降低了受破坏的风险，增强了可靠性。 门禁系统的软件部分采用w i n d o w s 的人性化界面，使得用户可以轻松管理门 禁系统的i c 卡；同时，软件通过与门禁控制器的实时通信，随时记录下门禁系统 中的各类事件，如：人员出入、系统故障等。这些记录采用通用的存储格式，可 以轻松接入机房综合监控系统。用户在机房综合监控系统中，便可以查询到进入 机房人员的时间、次数等记录事项。这样便真正的实现了自动化机房的智能综合