電力系統監控網絡實時性分析

徐登強

湖州南方水泥有限公司，浙江湖州 313100

近年來，隨著我國科學技術水平的不斷發展和進步，推動了計算機網絡技術、通信技術的發展，這些技術在我國各個領域當中的應用也越來越廣泛。特別是在電力系統中的應用，有效地提高了系統運行的安全性和可靠性。當前，一種集數字化和網絡化于一身的監控網絡，在電力系統得到廣泛應用，但在實際使用中，時常會發生數據傳輸實時性問題。借此本文就電力系統監控網絡實時性分析進行淺談。

1 電力系統監控網絡概述

電力系統本身具有運行安全性及可靠性要求高、范圍分布廣、影響面寬等特點，為了能夠對電力系統的正常運行狀態進行及時了解和掌握，進而分析并處理系統可能發生的問題，以便提高系統的整體運行效率，必須對其進行科學、合理、有效地監控。基于電力系統的這一需求，監控網絡隨之應運而生。電力系統監控網絡是集網絡化與數字化于一身的管理控制系統，通過監控網絡可以將遠端現場中經過數字化處理后的各類故障信息、報警信號等數據直接傳輸至調度中心當中，并由中心計算機對這些數據信息進行分析及處理，為調度人員提供及時準確的調度依據及按照相應的問題制定調度措施。在對電力系統中的各類故障進行分析的過程中，往往為了獲取最大的信息量，一般需要對故障信號進行高頻采集，這樣勢必會使傳輸數據的容量規模有所增大，這一問題對監控網絡的實時通信能力提出了較高的要求。因此，為確保監控網絡在進行數據通信過程中的實時性，監控網絡系統本身必須具備數據壓縮、解壓縮以及實時網絡傳輸功能。

2 電力系統監控網絡實時性的構建

2.1 監控網絡系統功能

1）數據采集功能。該功能主要是通過采集與傳感技術來實現的。監控網絡能夠利用該功能對數據信息進行實時采集，同時采集到的數據信息還可以利用網絡進行實時傳輸，進而確保了數據傳輸的實時性；

2）數據傳輸功能。該功能具體是由交換機予以實現的，通過對位于底層的數據信息進行網絡轉發，來達到實時傳輸的目的。這一功能為數據在網絡上的傳輸提供了技術支持；

3）數據監控功能。該功能主要負責對數據信息進行監控，并根據數據中的故障信息、報警信息等數據對系統進行相應的動作。同時處于安全警報范圍內的數據信息則自行存儲到數據庫中以備其他相關部門使用之需。

2.2 網絡系統硬件

基于監控網絡的實時性要求，該網絡系統的硬件結構主要分為以下3個部分：其一，現場網絡部分。位于這部分中的硬件具體負責將各類協議連接起來，然后通過TCP/IP 對所有數據信息進行傳送；其二，信息匯集、處理。這部分硬件主要負責采集現場網絡部分中的數據信息，然后存儲到相應的數據庫中，并對其進行處理；其三，管理部分。這部分硬件是ERP的一個分支子系統，主要負責信息網絡的管理。在進行以上三部分硬件設計時已經充分地考慮了每一部分中網絡安全、數據流以及冗余控制等關鍵性問題，并且子網之間也都采用了相應的設備進行連接，如交換機、網關以及路由器等等。在現場網絡部分中，各類數據信息不但可以通過自身的總線方式及相關結構方式進行數據傳輸，而且位于上層的GW和AW也可利用內部局域網或TCP/IP獲取相應的數據信息，進而實現了數據信息的快速傳輸，有效地確保數據的實時性。同時文件格式及實時響應兩者的有機統一，也在一定程度上保障了整個系統的安全性。一旦有非法用戶對其進行訪問或是相對現場設備進行控制時，必須經過服務器及交換機，還需通過用戶名及、密碼及CP端驗證，進而形成了一個三級安全保護網。此外，在安全性方面除了硬件上的一些安全設備之外，還對系統進行了相應的安全設計。通過路由器能夠使數據發布服務器與管理部分進行有效連接，從而可以使各類相關數據信息傳輸至MIS系統當中，以此來實現網絡結構的整體性。通過上訴三個硬件部分的設計，并配以各種安全保護，監控網絡可在負載正常的條件下安全可靠運行。

2.3 軟件設置

監控網絡的軟件系統與硬件系統一樣，也分為3個部分。

1）現場軟件模塊。由于不同現場總線之間的數據流量存在一定的差異，然而因位于同一個獨立的子網當中，并且上層主要適用的TCP/IP及內部局域網通信協議，而下層的數據經過容錯處理后則會傳輸到上層中，這樣有效地確保了該子網中數據信息傳輸的實時性，這一特點十分符合工業電力系統在線實時監控的需要。從監控系統的安全性以及數據格式的兼容性考慮，該監控網絡應以UNIX操作系統為首選。如果用戶有特殊需求也可采用常用的WINDOWS系統。當數據信息傳輸到GW以后，可以通過DDE的方式進行數據交換，這種方式在實時性方面較為符合工業控制的需求；

2）數據信息匯集、分析、處理軟件模塊。這部分的軟件模塊主要是將從現場軟件模塊中獲取的各種數據信息，存入到與之相對應的系統數據庫當中。系統數據庫一般分為歷史和實時兩類。由于歷史數據量較大，故此歷史數據庫必須將這些數據信息通過壓縮以后才能進行存儲。在考慮到用戶對數據庫的訪問特性的同時，可在幾種高壓縮率的工業用數據庫中進行合理選擇。這類數據庫具有實時性強、壓縮率較高的特點，并且數據庫安全可靠性相對較高，不易發生崩潰現象。此外，應在實際設計過程中與硬件上的磁盤映像及列陣進行配合，這樣有利于提高網絡安全性；

3）管理軟件模塊。管理軟件可以根據用戶的實際需求而定，一方面可以保持系統中原有的軟件管理功能，另一方面也可在此基礎上對ERP或是MIS進行適當的擴展，這樣方便統一管理及瀏覽。

[1]梅魯海.電力系統監控網絡的智能化結構設計[J].電力系統及其自動化學報，2010(2).

[2]潘偉林.淺談電力系統視頻監控網絡的智能化結構設計[J].民營科技，2011(4).

[3]夏成祥.基于以太網技術的變電所監控系統設計[J].科技創新導報，2010(10).

[4]王飚，曹建軍，彭全勝.電力系統網絡監控系統的研究[J].電力系統保護與控制，2010(15).