（电气工程专业论文）调度自动化前置系统设计与实现.pdf

山东大学工程硕士学位论文 摘要 电网调度自动化系统是一个庞大而又复杂的实时计算机系统，它的内涵、 外延正在不断地丰富、延伸，它包括数据采集和监控系统s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ) 、能量管理系统e m s ( e n e r g ym a n a g e m e n t s y s t e m ) 、自动发电控制系统a g c ( a u t o m a t i cg e n e r a t i o nc o n t r 0 1 ) 、配电管 理系统d m s ( d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ) 、电量遥测系统及未来的电力 市场技术支撑系统。s c a d a e m s 系统在电网调度自动化系统中占有重要地位，本 文主要讨论s c a d a e m s 系统的前置数据采集系统。 前置系统主要负责整个系统所需数据的采集工作，是s c a d a e m s 系统的最 前端，是连接远方终端单元r t u ( r e m o t et e r m i n a lu n i t ) 与s c a d a e m s 服务 器的纽带，是与r t u 通信的中枢环节，担任着上传下达的重要角色。若这一环节 失效，整个系统就会成为无源之水。因此，前置系统的功能与作用至关重要，对 可靠性、实时性、可维护性、可扩展性都有非常苛刻的要求。 本文综合分析了前置系统的现状和发展，详细描述了当前前置系统应该实现 和具备的功能，并采用面向对象方法设计了能够跨多种平台的软件系统，以满足 不同地区不同等级的电力企业客户需求。本前置系统的主进程采用后台运行，并 提供了友好的人机交互界面，供用户查看实时数据和通讯参数，且支持修改通讯 参数。同时，本系统具有远程维护模块，方便远程联调和远程维护。前置系统中通 讯规约是必不可少的，本系统的规约都是独立动态库，调试和增加新规约都非常 方便安全。 本文不仅详细描述了前置系统的常规功能，还对前置系统的多个特色功能进 行了介绍。如支持s c a d a 研究态，可以单独脱离实时运行系统进行r t u 、通道和 规约的调试，调试正确后再接入实时系统，使系统更加安全稳定。本系统打破常 规主备前置机概念，前置节点都处于平等地位，通道可灵活配置在任何节点上优 先运行。同一r t u 如果有多个通道上送数据，可以根据优先级来决定主通讯路径。 如果现场r t u 和通道数据量大，可支持分组前置，最多支持4 台前置节点同时运 行，以保证高效稳定。 本系统功能强大，设计理念先进，配置灵活，总结了多个用户现场的运行和 i 山东大学工程硕士学位论文 调试经验，是一套站在用户角度开发的调度自动化前置系统。在产品的设计与实 现过程中，准确的把握了电力调度自动化系统的发展趋势，凝聚了本人和多名同 事的心血与汗水。本产品是一套在业界领先的产品，相信一定会为东方电子及国 内外电力系统行业作出非凡的贡献。 关键词：调度自动化系统，前置，采集，通讯。 i i a b s t r a c t d i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e mo fp o w e rs y s t e mi sah u g ea n dc o m p l e xr e a l - t i m e c o m p u t e rs y s t e m i t sc o n n o t a t i o na n dd e n o t a t i o n i s c o n s t a n t l ye x t e n d e d ，w h i c h i n c l u d e ss c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ) ，e m s ( e n e r g y m a n a g e m e n ts y s t e m ) ，a g c ( a u t o m a t i cg e n e r a t i o nc o n t r 0 1 ) ，d m s ( d i s t r i b u t i o n m a n a g e m e ms y s t e m ) ，p o w e rt e l e m e t r ys y s t e m sa n df u t u r ep o w e rm a r k e tt e c h n i c a l s u p p o r ts y s t e m s c a d a e m ss y s t e mi s a ni m p o r t a n tc o m p o n e n to fd i s p a t c h i n g a m o m a t i o ns y s t e m t h ep a p e rm a i nd i s c u s s e sf r o n t e n ds y s t e m ，w h i c hp l a y sc r i t i c a l r o l ei nt h es c a d a e m ss y s t e m w i t ht h ed e m a n df o re l e c t r i c i t yi n c r e a s i n ga n dt h es c a l ee x p a n d i n gc o n s t a n t l y , p o w e rd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e m i sa l s od e v e l o p i n gc o m i n u o u s l y f r o m e n d s y s t e mi st h em o s tf r o m - e n di ns c a d a e m ss y s t e m i ti st h el i n ko fr t u ( r e m o t e t e r m i n a lu n i t ) a n ds c a d a e m ss e r v e r , a n di ti st h ec e n t r a lc h a i nc o m m u n i c a t i n g 、析t l lr t u f r o m - e n ds y s t e mi si nc h a r g eo fd a t aa c q u i s i t i o no ft h ew h o l es y s t e m ， t h e r e f o r ei tp l a y sa ni m p o r t a n tr o l li nb u i l d i n gb r i d g e sb e t w e e nt h er t ua n ds c a d a e m ss y s t e m ，s oi tc a nb es a i dt h a tt h ef u n c t i o no ft h ef r o m e n ds y s t e mp l a yav i t a l r o l ei ns c a d a e m ss y s t e m i ft h el i n kf a i l s ，o rr u n su n s t e a d ya n du n r e l i a b l e ，t h e w h o l es y s t e mw i l lh a v en od a t at ou s e t h e r e f o r e ，t h er e q u i r e m e n to ft h er e l i a b i l i t y , r e a l - t i m e ，m a i n t a i n a b i l i t ya n ds c a l a b i l i t yt ot h ef r o n t e n ds y s t e mi sp a r t i c u l a r l ys t r i c t t h ea r t i c l ea n a l y s e ss y n t h e t i c a l l yp r e s e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n to fe l e c t r i c p o w e rd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o nf r o n t e n ds y s t e m ，a n di td e s c r i b e st h ef u n c t i o nw h i c h s h o u l db er e a l i z e di nc u r r e n tf r o n t e n ds y s t e m ao b j e c t - o r i e n t e ds o f t w a r es y s t e mi s d e s i g n e dw h i c hc a nr u no nv a r i o u so p e r a t i n gs y s t e mp l a t f o r mi no r d e rt om e e tt h e c u s t o m e r s n e e df r o md i f f e r e mr e g i o n sa n dl e v e l so fe l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e s a g o o ds o f t w a r es y s t e ms h o u l dh a v ep o w e r f u lf u n c t i o n ，o p e r a t o rs i m p l i c i t y , s e c u r i t ya n d s t a b i l i t y t h es y s t e mu s e st h ew a y t h a tt h em a i np r o c e s sr e a l i z e st h em a i nf u n c t i o na n d r t u li nt h e b a c k g r o u n d ，a tt h es a m et i m e ，e l e g a n ta p p e a r a n c eh u m a n c o m p u t e r i n t e r f a c es o f t w a r ei sd e s i g n e df o rt h eu s e r st ov i e wr e a l t i m ed a t aa n dc o m m u n i c a t i o n i i i p a r a m e t e r s ，a n dt h ei n t e r f a c es o f t w a r es u p p o r t sm o d i f i c a t i o no fc o m m u n i c a t i o n p a r a m e t e r s al o n g d i s t a n c e m a i n t e n a n c em o d u l ei s d e v e l o p e d ，w h i c h m a k e s l o n g d i s t a n c em a i n t a i n i n ga n dt e s tm o r ec o n v e n i e n t p r o t o c o li si n d i s p e n s a b l et o f r o n t 。e n ds y s t e m ，a n di n d e p e n d e n td y n a m i cl i b r a r yi sa d o p t e di nt h i sp r o t o c o ls y s t e m ， s ot h ed e b u g g i n ga n da d d i t i o no f p r o t o c o lb e c o m em o r es e c u r ea n dc o n v e n i e n t t h er e g u l a rf u n c t i o n si sd e s c r i b e di nd e t a i l ，b e s i d e ，ac o u p l eo fa d v a n c e da n d d i s t i n c t i v ef u n c t i o n sa r ei n t r o d u c e d f o re x a m p l e ，t h es y s t e ms u p p o r t ss c a d a s t u d y s t a t u st h a tc a nd e b u gr t u ，c h a n n e l sa n d p r o t o c o l si n d e p e n d e n to fr e a l t i m er u n n i n g s y s t e m w h e nt h ed e b u g g i n gi sf i n i s h e d t h ed e b u g g e dr t ui sc o n n e c t e d 、订n l r e a l - t i m er u n n i n gs y s t e m ，s ot h es y s t e mi sm o r es e c u r ea n ds t e a d y s e c o n d ，t h es y s t e m b r e a k st h ec o n c e p to fr e g u l a ra c t i v ea n ds t a n d b yf r o n t - e n d ，a l lf r o n t e n dn o d e sa r e e q u a l ，c h a n n e l sc a r lb ec o n f i g u r e do nar a n d o mn o d ea n dt h er t uc a nd e c i d eam a i n c o m m u n i c a t i o nr o u t eb yp r i o r i t yw h e nar t ur e c e i v e sd a t af r o mm a n yd i f f e r e n t c h a n n e l s t h i r d ，i ft h e r ea r em a n yr t ua n dc h a n n e l s ，t h ef r o n t e n ds y s t e ms u p p o r t s m u l t i - g r o u p ss ot h a tt h es y s t e mc a l lh a v eh i i g hp e r f o r m a n c ea n ds t a b i l i t y , u pt of o u r f r o n t e n dn o d e sc a l lr u na tt h es a m et i m e t h ed i s p a t c h i n ga u t o m a t i o nf r o n t - e n ds o f t w a r es y s t e mh a sm a n ya d v a n t a g e s ， i n c l u d i n gp o w e r f u lf u n c t i o n ，a d v a n c e dd e s i g n i n gc o n c e p t sa n df l e x i b l ec o n f i g u r a t i o n , t h em o r ei m p o r t a n ti st h a tt h e s y s t e m i s d e v e l o p e da c c o r d i n gt ot h eu s e r s r e q u i r e m e n t s t h es y s t e mr e c k o n sw i mt h ed e v e l o p m e n tt r e n do fe l e c t r i cp o w e r d i s p a t c h i n ga u t o m a t i o n ，a n di te m b o d i e sy e a r so fw o r k i n ge x p e r i e n c ef r o mm ea n d m yc o l l e a g u e s t h ep r o d u c t ss t a n d so nal e a d i n gp o s i s i o ni nt h ef i e l d ，ib e l i e v et h a t t h ef r o n t - e n ds y s t e mw i l lc o n t r i b u t et ot h ed e v e l o p m e n to ft h ed i s p a t c h i n ga u t o m a t i o n s y s t e mo fd o n g f a n ge l e c t r o n i c sa n dc h i n a k e yw o r d s ：d i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e m ，f r o n t e n d ，a c q u i s i t i o n , c o m m u n i c a t i o n i v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：担，盎拯_ 日期： 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名：翻整t 7 t 期： 舻 山东大学工程硕士学位论文 1 1 背景及范围 第一章引言 随着电力系统自动化的发展，电网系统一体化的趋势越来越明显，电网数 据的来源也呈现出多样化，为了管理好整个电网，要求有一个功能全面、稳定可 靠的综合调度系统n2 j 。综合调度系统的前置系统又是重中之重，是系统数据的 直接来源。前置系统负责采集电网实时运行数据，并对各种数据进行统一处理， 然后将数据提供给应用服务，使各种系统之间能够方便、有效地共享数据，满足 电网一体化发展的要求口1 。为了更好的满足上述功能，特开发了一套全新的前 置软件系统。 本系统能够具体化、高效率地采集和管理各种电网数据，具有强大的信息处 理能力和通信监视能力h 1 。通过本系统进行数据采集，各种电网的实时运行信息 和电能量数据能够得到统一的处理，为其它应用服务打下坚实的基础；本系统同 时为远动维护人员提供了使用方便、维护简单的各种通信监视措施和管理手段。 本系统适用于各县、地市级电力公司的自动化及远动部门使用，它是非常完 善的前置系统软件，具有完备的通信监视、控制和测试功能。 1 2 前置系统的重要作用 前置系统是s c a d a 系统与电力系统的直接接口，是e m s 能量管理系统的重要 组成部分瞄1 。它通过与各远方r t u 、f t u 、电量采集器等采集终端的通讯实现对电 网实时运行信息和电能量数据的采集，将实时数据提供给应用服务，并按照应用 所下达的指令实现对远方站的调控功能m 1 。前置系统是s c a d a e m s 的数据源，在 电力调度自动化系统中处于关键地位。随着配调一体化的广泛需求，无人值守变 电站的大量采用和电能计量系统的集成等一8 1 ，具有高可靠性和强大信息处理能 力的前置系统更加重要。 山东大学工程硕士学位论文 1 3 前置系统的现状与发展 f if l ，j ，为了保证整个安全调度监控系统的可靠性，在站端和主站端分别采用 不停电f 【i 源，并且主站端前置采用双机备用切换系统呻1 。为保证信息传输的可靠 性，采用双通道备用。为适应电力系统调度管理中采用分层控制的方式，远动信 息网也采用分层式结构n0 1 ，以保证有效地传输信息，减少设备和通道投资。 前置系统的发展主要表现在软硬件平台和通讯方式的更新上。数据传输的通 道一般具有一个或多个。通道类型有常规的模拟通道和数字通道；有拨号方式通 讯的通道：特别是随着时代的发展，越来越多地采用网络等高速通信的通道【1 1 j 。 通讯服务器采用标准的商用设备，有助于保护用户的投资。前置服务器一般采取 冗余配置，高档次的通信主机之间已不再区分主备，平等的地位能更好地体现出 分布式处理1 1 2 l ，提高了整个系统的可靠性与稳定性。远动规约将由传统规约向 i e c 6 1 8 5 0 标准演进，全面管理数据和设备，实现无缝自动化标准【1 3 1 。 1 4 本文主要工作 2 本论文做了以下几方面的工作： a ) 详细描述了本系统的功能及特点。 b ) 介绍了本系统的实现方法和过程。 c ) 详细阐述了前置系统通讯采集功能。 d ) 阐述了具有特色的前置机通讯及调试功能 e ) 重点阐述了本前置系统的调度选举流程。 f ) 重点说明了远动规约的实现，规约全部采用独立动态库，并可灵活配置规 约参数。 山东大学工程硕士学位论文 2 1 开发工具描述 第二章技术及理论基础 本产品是电力行业的应用软件，选择统一建模语言( u m l ) 和它的实现工具 r a t i o n a lr o s e 作为需求分析和软件设计工具，采用面向对象思想，以c c + + 及 v c 等c 语言系列作为开发工具，基于r i s c a l p h a 、s u n 、i b m 、h p 、p c 硬件平台 和p o s i x u n i x 口钔、w i n d o w sn t 2 0 0 0 操作系统，遵循t c p i p 、i s 0 _ - o s i 七层网 络参考模型，采用s y b a s e 、o r a c l e 等关系型数据库，具有x - w i n d o w 、o s i m o t i f 、 w i n d o w s 等界面显示的风格，是一个功能完备、适用的产品。 2 1 1u m l 简介 u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) ，统一建模语言或称标准建模语言n5 i ， 是一个通用的可视化建模语言，用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建 立软件系统制品的文档。它记录了对必须构造的系统的决定和理解，可用于对 系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。u m l 适用于各种软件开发 方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具，是一种总 结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模方法。u m l 包括概念 的语义，表示法和说明，提供了静态、动态、系统环境及组织结构的模型。它 可被交互的可视化建模工具所支持。 u m l 标准并没有定义一种标准的开发过 程，它是为支持大部分现存的面向对象开发过程而设计的。 u m l 描述了一个系统的静态结构和动态行为n 引。u m l 将系统描述为一些离 散的相互作用的对象并最终为外部用户提供一定功能的模型结构。静态结构定 义了系统中重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系。动态行为定 义了对象的时间特性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。从不同但相互 联系的角度对系统建立的模型可用于不同的目的。 u m l 还包括可将模型分解成包的结构组件，以便于软件小组将大的系统分 3 山东大学工程硕士学位论文 解成易于处理的块结构，并理解和控制各个包之间的依赖关系，在复杂的开发 环境中管理模型单元。它还包括用于显示系统实现和组织运行的组件。 u m l 不是- - f 3 程序设计语言u7 1 ，u m l 不是一种可用于定理证明的高度形式化 的语言，这样的语言有很多种，但它们通用性较差，不易理解和使用。u m l 是一 种通用建模语言，是一种离散的建模语言，不适合对诸如工程和物理学领域中的 连续系统建模。它是一个综合的通用建模语言，适合对诸如由计算机软件、固件 或数字逻辑构成的离散系统建模。 2 1 2r a t i o n a lr o s e 简介 u m l 的最好支持工具软件是r a t i o n a lr o s e 。 r a t i o n a lr o s e 是分析和设计面向对象软件系统的强大工具，能够保证系 统结构合理。利用模型可以更方便地捕获设计缺陷，从而以较低的成本修正这些 缺陷n8 1 。 r a t i o n a lr o s e 有助于系统分析，可以先设计使用案例和u s ec a s e 框图， 显示系统的功能。可以用i n t e r a c t i o n 框图显示对象如何配合，提供所需功能。 类和c l a s s 框图可以显示系统中的对象及其相互关系。c o m p o n e n t 框图可以演示 类如何映射到实现组件。最后，d e p l o y m e n t 框图可以显示系统的网络设计。 2 2 功能描述图 4 前置功能描述图见图2 1 2 - 3 详细功能描述 图2 一l 前置功能描述图 接收子站的各种数据。包括： ；一篓纛黧麓篡嚣 遥信数据( 开关，刀闸，保护信号，稀：薯二龇：。? 莺，功率因数) ； 、竺勘就地炼肿或f t u 状态) 呷龇雯压器分接头 ；嚣篡詈；薏丌黧苎堋、之懒峨确籼 三综竺惴息馓机保护髓微茄亲焉溉舶鼬。soe e ， 数据： ”剐 5 山东大学工程硕士学位论文 加工处理 通过规约把报文信息正确解释为各种数据，如果遥测使用浮点数据传输，应 能保证精度。 输出 子站的各种数据。 2 ) 下发命令，流程见图2 - 2 规格说明1 9 3 给子站下发各种命令，包括： a ) 遥控( 单点遥控，批次遥控) ； b ) 遥调； c ) 对时( 可选，对时间隔可调，可手工或定时发送) ； d ) 复归； e ) 综合自动化保护装置投退； f ) 综合自动化保护定值召唤及修改等。 i ： 各种命令 1r p ：规约处理 1r i 。：命令的报文进入通道传输 图2 2 下发命令流程图 输入 应用下发的各种命令。 加工处理 根据下发的命令和使用的规约形成相应的报文，可以根据遥信的远方就地 状态决定是否准许遥控。 6 山东大学工程硕士学位论文 输出 把命令的相应报文送入通道。 3 ) 转发与互联，流程见图2 3 规格说明 数据转发与系统间的互联，将相关子站的遥测、遥信、系统时间转发给模拟 屏；可接入多个( 一般最多两个) 模拟屏；与其它系统交换数据；作为其它系统 之间的命令中转。 图2 3 转发与互联流程图 输入 a ) 转发给模拟屏的遥测、遥信、系统时间、安全天数、通道状态； b ) 转发给其它系统的数据； c ) 其它系统转来的报文。 加工处理 a ) 按模拟屏规约形成转发给模拟屏的报文； b ) 按转发规约形成转发给其它系统的报文； c ) 按规约把其它系统转来的报文解释成相应的数据； 输出 a )将生成的报文送入模拟屏通信通道； b )将生成的报文送入转发通道； c ) 解释的数据。 4 ) 建立通道，流程见图2 - 4 7 山东大学工程硕士学位论文 规格说明 建立数据传输的通道， a ) 数据传输的通道支持多种介质( 电力载波，微波，无线电台，公用电话 网，光纤，扩频，以太网) ； b ) 传输速率在硬件支持的基础上可选； c ) 支持拨号通讯； d ) 支持t c p u d p 连接，广域接入支持路由器或以太e l 网桥 2 0 1 ； e ) 支持一点多址方式通信； l i 通讯参数，物理连接 1r i p 创建通信通道 1 r l o 通信通道的句柄 图2 - 4 建立通道流程图 输入 通讯参数与物理连接。 加工处理 创建通信通道。 输出 通信通道的句柄。 5 ) 通道、规约与主机的关系，流程见图2 5 规格说明 确定子站、通道、规约、通信主机、其它主机的对应关系， a )一个子站可有多个通道与主站通信，多通道工作时，每个通道可有不同 的规约； b )一个通道的数据可送往两个通信主机( 双通讯服务器支持) ； 8 山东大学工程硕士学位论文 c ) p o l l i n g 规约的主备通道由两通信主机分别管理( 一机问答主通道，一 机问答备通道) ； d )g p s 时钟可通过前置机或其它主机通道接入： e )与模拟屏通信的通道可通过前置机或其它主机通道接入； f ) 与m i s 、负控、配电、计费等系统通信的通道可通过前置机或其它主机 通道接入； g )支持虚拟r t u 概念，在一个通道中使用c d t 或1 8 0 1 可传送多个虚拟站的 数据； h )支持远方站重组，多个r t u 传送同一子站的不同信息，可获得1 个逻辑站； i )从两通信主机中选择最多可利用通道。 i ：各子站通道号通信服务器数 土 p ：通道关系处理 i 。：两通信主机晶通道之间的关系 图2 5 通道、规约与主机的关系图 输入 a ) 各子站通道号； b ) 通讯服务器数。 加工处理 对各通道进行逻辑关系运算。 输出 两通信主机的通道之间的各种关系( 主备通道，一分二的通道) 。 6 ) 监视子站，流程见图2 - 6 规格说明 监视子站的各种运行指标，子站的各种指标包括： 9 山东大学工程硕士学位论文 a ) 运行停止状态： b ) 运行时间； c ) 停运时间： d ) 可用率； e ) 当前使用的主备通道及其规约和状态。 i ：子站名称予站号 1r p ： 统计子站的各种指标 1r o ：子站的各种指标 2 - 6 监视子站流程图 输入 子站名称或子站号。 加工处理 统计子站的各种指标 输出 子站的各种运行指标 7 ) 监视通道，流程见图2 - 7 规格说明 监视通道的运行指标，通道的运行指标包括：通道的运行停止状态，通道 的下行状态( 需子站支持) ，通道误码率，日运行时间，日停运时间，日故障时 间，最后运行时间，使用通道的子站；通道故障时报警。 1 0 山东大学工程硕士学位论文 i ：通道名称通道号 1r p ： 统计通道的各项运行指标 1r l 。：通道的运行指标 图2 - 7 监视通道流程图 输入 通道号或通道名称。 加工处理 统计通道的运行指标。 输出 通道的运行指标。 8 ) 选择通道，流程见图2 8 规格说明 自动或人工选择子站的通道并作事项记录，用于选择通道的相关指标包括： 通道运行停止状态；通道的误码率，误码运行时间。 i ：子站名称子站号 1r p ：根据子站的各通道指标选择 通道 1 r 0 ：子站被选择的通道记录的事项 图2 - 8 选择通道流程图 山东大学工程硕士学位论文 输入 子站名称或子站号。 加工处理 在子站的所有通道中根据通道的使用停止状态和误码率指标选择一最优的 通道，或人工选择一通道，并使用事项记录这一行为。 输出 a ) 子站被选择的通道号； b ) 记录的事项。 9 ) 监视报文，流程见图2 9 规格说明 监视通道的实时接收和发送报文信息。 a )对循环式规约，通道的实时接收和发送报文可别在不同的窗口中显示， b )对问答式规约，通道的实时接收和发送报文可在同一窗口显示； c )可以通过特殊颜色显示某个字节实现在报文中对特殊字节的搜索； d )上一屏和下一屏的报文整体颜色区分； i ：通道名称通道号字符及颜色 1 r l p 分析与显示缓冲区中的报文 1 r l 。：接收与发送的报文及读写指针 图2 - 9 监视报文流程图 输入 a ) 通道名称通道号； b ) 特殊字节内容及其显示颜色。 加工处理 从通道的读或与写缓冲区中取得报文并对搜索的字节标识。 1 2 山东大学工程硕士学位论文 输出 显示实时接收与发送的报文原码，并对搜索字节特殊颜色显示。 1 0 ) 保存报文，流程见图2 1 0 规格说明 保存某个时间段的通道的上行及下行完整报文或分类报文信息。在某段时间 内保存通道的完整接收报文或发送报文，或定期保存分类的通道报文有助于记录 通道的实际行为，以便于各种分析使用。 i ：通道名称通道号保存属性 1 r i p 记录报文到文件 1 r l 。：保存报文的文件 图2 1 0 保存报文流程图 输入 a ) 通道名称通道号； b ) 完整或分类( 遥控报文、s o e 报文、遥信报文等) 保存； c ) 保存文件名( 输入或约定) 。 加工处理 按要求将通道的实时报文写入文件。 输出 存有所要求报文的文件。 1 1 ) 监视数据 规格说明 监视通道的实时生数据( 遥信未取反，遥测和电度未作变换) 。 通道的实时数据分类列表显示。通道的实时生数据包括子站通过报文传送的 遥测、遥信、电度、s o e 、微机保护定值和事项，由规约负责解释，遥测、遥信 1 3 山东大学工程硕士学位论文 与电度的实时生数据在界面上分类显示，s o e 和微机保护内容另有特定显示方 式。 输入 通道号或通道名称。 加工处理 规约解释通道接收到的实时报文。 输出 通道接收到的实时生数据。 1 2 ) 监视转发的实时数据，流程见图2 1 1 规格说明 监视转发的通道实时数据，通过通道转发的实时数据包括遥测、遥信、电度， 可分类列表显示，对遥测和电度可以1 0 进制和1 6 进制对比显示。 i ：通道名称通道号 1r i p ： 从实时库中取要转发的数据 1r l 。：转发的实时数据分类显示 图2 1 1 监视转发的实时数据流程图 输入 通道号或通道名称。 加工处理 从实时库中取出要转发的遥测、遥信、电度的实时数据并分类列表显示。 输出 转发的实时数据。 1 3 ) 控制通道 规格说明 1 4 山东大学工程硕士学位论文 控制上行及下行通道。控制通道的行为包括： a ) 封锁上行通道( 对通道的接收报文不处理) ： b ) 封锁下行通道( 不能通过通道下发) ； c ) 封锁遥控或对时； d ) 在线开启、关闭与复位通道，通道误码率高于一定值时可选的自动复位； e ) 复位全部通道。 输入 通道名称或通道序号。 加工处理 对通道进行控制。 输出 a ) 控制后的通道； b ) 控制操作事项记录。 1 4 ) g p s 对时 规格说明 采用g p s 时钟对时。采用g p s 时钟实现全网系统时钟的统一对综合调度系统 至关重要。 输入 g p s 通道的报文。 加工处理 规约解释出g p s 时间并设置好本机的系统时钟，然后进行全网时钟的统一。 输出 g p s 时间。 1 5 ) 规约处理 规格说明 规约支持与规约测试 a ) 规约库丰富，支持国家标准规约和各种流行规约； b ) 对c d t 规约同步异步通信的规约同步字可选( e b 9 0 d 7 0 9 ) ； c ) 对p o l1i n g 规约支持监听方式； 1 5 山东大学工程硕士学位论文 d ) 规约的维护性好，对规约的增改容易，不影响已有的其它规约 e ) 测试要求有：对循环规约，测试遥信报文的处理，根据遥信个数和遥信值 的设置组织报文放入接收缓冲区让规约解释，测试遥测与其它各种数据， 或混合测试( 包含各种数据) ；对问答式规约，按选择测试的各种命令组 织报文放入通道的发送或接收缓冲区让规约处理； f ) 一般测试的内容有模拟遥信的分合，模拟遥测值，模拟各种事项：遥信变 位、遥测越限、微机保护事项、事故跳闸，微机保护定值。 输入 a ) 通道名称或通道号， b ) 测试要求 加工处理 对测试的通道，可以打开或关闭通道，根据通道的规约和测试要求组织报文 并放入通道的接收或发送缓冲区让规约处理，通道测试完成再恢复正常。 输出 规约解释的测试数据或应答报文。 2 4 用户特点 要求使用人员掌握计算机基本知识，具有熟练的操作技巧，并具有一定的通 信知识和通信经验。 2 5 性能标准 a ) 系统平均无故障时间m t b f 3 0 0 0 0 小时口； b ) 系统时钟精度：稳定性 + 1 e 一6 ( 2 5 _ 5 c ) ；g p s 时间基准 2 m s 1 ； c ) c p u 负载 3 0 2 。 2 6 容量范围 根据国家相关规定和综合衡量全国各地现场情况确定了容量范围瞳，单组前 置容量说明见表2 - 1 1 6 山东大学工程硕士学位论文 表2 - 1 单组前置容量表 项目容量备注 r t u2 5 6 含接收r t u 和转发 r t u 通道 2 5 6 含接收通道和转发 基 通道 本 路径 5 1 2 容 且 遥测 1 2 8 * 2 5 6 即r t u 参数表中本 夏 限 分组r t u 的遥测个 制 数之和 遥信 5 1 2 * 2 5 6 即r t u 参数表中本 分组r t u 的遥信个 数之和 电度 6 4 * 2 5 6 即r t u 参数表中本 分组r t u 的电度个 数之和 遥控 6 4 * 2 5 6 即r t u 参数表中本 分组r t u 的遥控个 数之和 1 7 山东大学工程硕士学位论文 3 1 概述 3 1 1 目的 第三章软件设计 本节主要为中小型调度自动化主站系统提供一套技术先进、功能丰富实用、 性能优越的前置系统解决方案的概要设计。本文的读者为项目管理部门、项目负 责人、系统设计人员、编程人员、测试人员。 3 1 2 开发原则 产品按照以下三条原则来开发： 紧跟电力系统最新技术 充分借鉴d f 8 0 0 2 及d f 8 9 0 0 系统多年来在电力调度配电自动化系统所积 累的用户需求、操作习惯、运行经验。 面向地区电力调度及大型县级电网调度用户的一体化产品 3 2 软件实现图 3 2 1 前置对象包 本系统的主要对象设计为八个： m o d e m ：负责处理调制解调及下行通道切换 路由选择器：负责系统的路径选举 状态维护机：负责测试系统的每个路径的状态，供路由选择器使用 规约解释器：负责解释报文 通讯服务器：负责通道连接的维护 数据源数据：负责生数据的维护，如送给s c a d a 、主备之间的同步等 r t u ：对应实际的r t u 的状态 c h a n n e l ：对应实际的通道的状态 1 9 山东大学工程硕士学位论文 对象包图，见图3 - 1 m o d e m 3 2 2 具体用例图 见图3 2 2 0 路由选择器 状态维护机 规约解释器 | 叨通讯服务器 数据源数据及状态 7 r t u 图3 - 1 对象包图 i 、 in c l u d e c h a n n e l 吴 吴吴 吴 吴 吴吴 山东大学工程硕士学位论文 生t 枉 n 厂、羹t 鲁帆_ _ 径状毒 ￥、“=韧螬化、 q _ _ ” q h u 分、 一 由t 鼍主并径 q n d u d p ， “” 、 、j 。 _ 血n ， 、4 、，7 ，7 、一一一一 “”t 。嘶，、 、， ：? 5s 眦方式勰 、 ，。 5 h 【址a 嘲一 o 则关闭该通道，关闭成功 d e v l d = - i ，如果关闭失败d e v l d 值不变。会进入读写线程，长时间收不 到数据会将通道复位标志再次置1 ，然后再次关闭。 前置主备机切换后，非主前置该通道是s i n g l e 方式，检查d e v l d ，如 果d e v l d o 该通道没有关闭，则关闭该通道，关闭成功d e v l d = 一1 ，如 果关闭失败d e v l d 值不变，下次循环继续关闭。 通道使用标志有效，d e v l d o 的通道全部关闭，关闭成功 d e v l d = 一l ，如果关闭失败d e v l d 值不变，下次通道循环操作时继续关闭。 4 1 3 读写数据 将读到的数据放到公共缓冲区中，将各个通道发送缓冲区的数据写进相应通 道，发送出去；待所有通道轮循一次读写后再从公共缓冲区中将读到的数据分离 到各个通道的接收缓冲区；m o d e m 类型的判断和同步异步转换也在这个线程完 成。 按照通道参数表配置的通道个数循环执行，具体操作如下： 该通道未使用、d e v i d o ，m o d e m 类型是异步方式的按通道号放到公共缓冲 区，m o d e m 类型是同步方式的单独处理。 接收的字节数r x n u m = o 时，表没有接收到数据，如果长时间没有接收到 2 5 山东大学工程硕士学位论文 数据则需要复位该通道，通道复位就会关闭该通道然后重新打开。但不 同规约不同通讯设备复位通道时间限不一样，具体表4 - 1 表示： 表4 - 1 通道复位时间表 规约类型通讯设备停止时间 t c p r t u 即网络方式的都是连续6 秒钟没有 u d p r t u 收到数据复位通道 t c p s r t u 循环接收规约 上述三种除连续2 0 秒没有收到数据复位通道 外如c o m 、 m o x a 和c h a s e 等 问答接收规约 不区分设备连续6 0 秒没有收到数据复位通道 问答转发规约不区分设备连续6 0 秒没有