基于調度數據網集中監控變電站的遠程維護

高峰 楊敏 唐丹紅 郭磊

【摘 要】本文介紹了基于調度數據網集中監控變電站遠程維護的設計原則，功能、結構和性能；包括了系統流程，采用技術和界面設置。集中監控服務器是主站面向廣大廠站端，開發的一種可用于收集分布遠程在各地的廠站信息以及根據廠站端的各種數據，產生相應的表格和圖表和其它的相關的信息。在帶給用戶簡易操作的同時，也為用戶提供直觀的廠站端工作信息，方便用戶各個廠站。遠程監控服務器在設計的過程中，遵循安全，實時，高效，雙向的原則，爭取做到及時的響應和顯示的原則。介紹了基于調度數據網集中監控變電站遠程維護的設計原則，功能、結構和性能；包括了系統流程，采用技術和界面設置。

【關鍵詞】調度數據網 集中監控 遠程維護

目前隨著科學技術的發展，以及網絡技術的普及，越來越多的設備通過有線和無線的方式連接到網絡中，目前更多的設備加入到物聯網的大潮中。而傳統的企業在對設備的檢查與維護的過程中，更多的是采用到現場查看工作狀態，維修的方式，這樣對于企業來說，即要耗掉更多的時間和金錢，而且也極不劃算。

隨著網絡設備的普及，以及云服務的產生，本項目是在基于上述條件的情況下來進行相關的調研和設計，以期在借助于網絡的情況下，實現如下功能：

在調度主站通過控制器來實現對于遠程的變電站監控后臺進行操作控制的作用。

雙方實現兩方面的目的：（1）控制命令，即由調度主站下發的控制遠程維護控制器的遙控指令；（2）維護工作交互，即對變電站自動化系統的維護數據，包括對變電站站端系統的備份數據。

集中監控服務器是主站面向廣大廠站端，開發的一種可用于收集分布遠程在各地的廠站信息以及根據廠站端的各種數據，產生相應的表格和圖表和其它的相關的信息。在帶給用戶簡易操作的同時，也為用戶提供直觀的廠站端工作信息，方便用戶各個廠站。

1系統整體設計方案

1.1設計原則

遠程監控服務器在設計的過程中，遵循安全，實時，高效，雙向的原則，要做到及時的響應和顯示的原則。

（1）先進性原則。同時我們基于業界通用開放性標準，采用先進成熟的技術，基于業界通用開放性標準，采用先進成熟的技術，遵循緊密結合電網企業自身特點，使系統能夠滿足桌面運維業務管理需求，同時適應未來一段時間業務需求及發展變化的需要。

（2）模塊化設計原則。基于軟件的模塊化設計原則，希望每個功能一個專用模塊，以利于后續的擴充和修改。同時希望界面能夠功能舒適，易用。用戶體驗好。

（3）經濟性原則。基于市場上現有的軟硬件技術，本著節約成本的考慮，盡可能選擇性價比高的實現方案，以實現最大的經濟效益和社會效益。

（4）服務器功能。服務器的主要功能是通過網絡收集分布在各地的廠站端的數據，形成規范的管理，提取相就的站內信息，來預測和遙近期廠站端的功能。其中廠站端的系統的工作狀態、工作參數通過網絡傳入控制器的相應的數據庫表中，當合法的用戶通過瀏覽器進行瀏覽時，服務器能夠根據客戶設定的條件顯示相應的畫面，以查看各種電站的參數，根據客戶的要求繪制表格和圖表，并能夠存成excel格式或者txt文檔等。使得用戶可以在世界任何一個地方都可以操作和查看自己的電站以及管理自己的相關的設備。

同時如果出現相應的問題，可以實現遠程的關斷的相關功能。

1.2系統架構

服務器采用B/S結構來實現，要求能夠實現7X 24小時的不間斷的工作，用戶必須注冊才能對服務器進行訪問，可以通過IE， Firefox， Safari等不同的操作平臺進行淑覽，服務器也可以放在建設大型電站的那邊，或者放在本公司，使用戶和相關的管理人員即可以WAN或者LAN對服務器進行訪問（見圖1）。

圖1

用戶可以根據自己需求，填寫相關的Email或者手機號碼，以收到相關的電站的報警信息，主站端可以根據報警信息的級別，對于廠站端進行相應的控制。

2系統需求和功能

2.1采用技術

遠程監控系統Web端將基于成熟的.Net架構，擬采用Asp.net技術進行開發。優點是上手比較快，維護方便，與Microsoft相關軟件兼容性好。

2.2界面風格

用戶接口和操作界面設計盡可能考慮人體結構特征及視覺特征，界面力求美觀大方，操作力求簡便實用，整個系統易于使用。并且遠程監控系統Web端將采用目前通用Web服務器架構，具有導航欄，顯示區域等部分。能夠同時支持IE，Firefox，Safari等通用瀏覽器。

2.3精度要求

涉及到時間節點的要確定到某一天，結合系統時間確定到年月日，如項目的總時間為50天，開始于2014年7月21日星期一，則結束為2014年8月22日星期五；涉及到金額方面的數據要確定到角，如合同金額為1333333.5元；涉及到人員權限的劃分要精確到具體的人或角色；涉及到面積或者其他小數的時候精確到小數點后兩位，進行四舍五入運算；對工作日和自然日進行區分（自然日和工作日的設置可以在設置區進行設置）。

2.4時間特性

（1）響應時間；對于查詢、登錄等的響應時間應不超過5秒種，即最長時間不能超過15秒；（2）更新處理時間；保存、編輯等操作的響應時間不應超過10秒種。

2.5靈活性

（1）操作方式上的變化；系統采用B/S模式，在操作上盡可能的簡單、界面要友好、人性化，不要存在太多的鍵盤和鼠標互換的操作交替存在，對于一些重要的提示信息要在顏色上加以區分，對與IT專業術語要有專門的、通俗的解釋，要存在合理的操作手冊和幫助文檔。（2）運行環境的變化；運行環境盡可能的簡單，最好能做到只要能上網，只要有IE就可以登陸該系統，就可以使用該系統，而不需要再安裝什么插件或者驅動之類的東西。（3）同其他軟件的接口的變化；提供標準接口，并且要與現有系統相結合。（4）在項目管理的同時，要能夠靈活的進行項目階段任務和時間節點的調整，只要項目未竣工，則可以隨時調整項目的任何元素。

2.6系統可靠性

對系統（系統平臺、應用系統和數據庫）應該設計盡可能詳盡的故障處理方案，以保證系統的快速恢復性。并采用冗余技術保證數據可靠存儲、系統可靠運行。對系統運行狀況采用自動檢測、報警、監控等方式進行實時觀測。

2.4系統容錯性

系統的容錯能力要求：當用戶進行正常的數據輸入時，系統對輸入的數據要做有效性檢查和完整性檢驗，保證將正確的數據存入數據庫，對于用戶錯誤的輸入，不但拒絕接受，而且要給出明確的錯誤提示，供操作者改正；對于用戶輸入非法的和對系統具有破壞性的數據，系統能夠加以識別，并做出相應的處理，避免造成系統的死機和癱瘓。

2.5系統可維護性

系統將采用大家熟悉的易于維護的系統平臺，系統維護方便，備份及數據恢復快速簡單、系統配置體現自動化，盡量避免復雜的系統配置操作。

2.6數據備份與恢復

在系統使用過程中，由于硬件出現故障或其它原因造成系統暫時性的中斷后系統重新啟動時，能夠保證系統將原有的數據快速恢復，使繼續運行下去。在數據庫設計時，有軟件自動（默認）或人工對重要的數據進行定期的備份，并做有備份日志，系統的功能中專門設計數據備份和恢復功能，使用戶能夠快速地自動地將數據從故障處恢復。

2.7輸入輸出要求

輸入清晰明白、數據類型要確定，如要求輸入時間則要提示是輸入YYYY/MM/DD還是YYYY-MM-DD或者YY-MM-DD等，如字符則需要提示最大字符數量是多少；輸出要顯示先決條件，要給出正確的提示如統計圖，則必須給出統計數據是針對哪些數據對象做的統計；查詢和統計的口徑要統一。

數據管理能力要求，主要是文檔的管理，必須給出文檔管理的最大數量、存儲容量，以及上傳下載的平均速度。

2.8易用性要求

用戶接口和操作界面設計盡可能考慮人體結構特征及視覺特征，界面力求美觀大方，操作力求簡便實用，整個系統易于使用。

2.9安全性要求

為確保系統的安全性，系統采用身份認證、數據簽名和驗證、權限控制、數據傳輸加密/解密和數據庫登陸驗證等措施來保障系統具有足夠的安全性。運用日志，對進入系統的用戶的操作進行記錄，可以根據日志進行事后分析，從而找到事故的發生原因、責任者或非法用戶。

2.10對兼容性和擴展性要求

（1）為適應將來的發展，系統應具有良好的可擴展性和可維護性。（2）軟件設計盡可能模塊化、組件化，并提供配置模塊和客戶化工具，使應用系統可靈活配置，適應不同的情況。（3）數據庫的設計盡可能考慮到將來的需要。為業務擴展留下二次開發接口，確保系統具有非常強的平臺跨越和應用擴展的功能。（4）硬件平臺設計應充分考慮到系統在今后的增容問題，無需重復建設。

2.11訪問需求

遠程監控系統Web端能夠實現7 X 24小時的不間斷的工作，用戶需要注冊才能使用相關功能，用戶可以通過IE，Firefox，Safari等不同的瀏覽器進行瀏覽，Web服務器也可以放在建設大型電站的客戶工作地點或者放在本公司，使用戶可以通過WAN或者LAN對Web服務器進行訪問。

3 軟件開發

3.1 服務器端的程序開發

服務器后臺需要啟動對廠站端的監控程序，廠站端可以通TCP或者UDP協議根據相應的端口號來實現數據傳輸，主端負責數據的收集和采集工作，并根據信息的不同，存儲到相應的數據庫表格中。

傳輸過程如下：

（1）控制命令。主機端發送相應的控制命令到控制器，控制器接收到相應的命令之后，發送相應的命令信息到廠站端

（2）維護工作數據流。廠站端發送相應的信息到控制器，控制器發送相應的信息到主機端，主機端收集到相應的數據信息后，可以進行相應的查看以及備份等操作。重點：服務器能夠根據客戶的各種需求生成相應的表格以供客戶查詢和瀏覽以及對比分析，同時可以設定相應的控制命令和報警信息。

（3）用例描述：

用例名稱：基于調度數據網集中監控變電站；范圍：監控廠站端的運行信息；級別：服務器目標；主要參與者：分布于各地的廠站端與主站端的管理員們。

涉眾及其關注點：

用戶：用戶希望能自動、簡易、無誤、快速地設置查看廠站端的運行情況，能夠通過自動化處理解決站內信息的誤發、頻發、遙測數據不準確等問題，以及根據數據和圖表的顯示分析其電站的運營狀況。因為該產品針對的是各廠站端的運營情況，可操作性就顯得格外重要。

（1）前置條件。服務器實現7x24小時的數據監控和采集工作。（2）后置條件。各地的廠站能夠根據用戶的設定，把相關的參數數據傳送到主機端的數據庫中進行保存。（3）生成場景：系統啟動，管理員輸入用戶名和密碼進入相應的系統，管理員通過各個廠站的ID進行添加和刪除操作。廠站端用戶要查看自己所屬的電站信息，登陸平臺后可以查自己電站運營信息。系統搜索可連接的廠站端信息，通過控制器，存儲數據信息到服務器。用戶登錄后，有自己的相應的頁面，可以查看電站的信息，每天，月、年的走勢圖，并根據用戶的偏好選擇自己喜歡的圖形樣式，例如條形圖，餅形圖，線性圖等，以及根據客戶的需求生成相應的表格。（4）擴展：3a.系統未搜索到連接的廠站端：用戶可重新搜索。3b.用戶可以刪除和添加相應的廠站端：用戶可選擇上一步重新設置。3c.用戶可以象blog一樣定制自己要顯示的頁面，以及查看的功能。3d.用戶可以把數據導出成excel的報表格式或者txt格式，以供客戶進一步的分析和查閱。（5）特殊注意：由于你所處的位置的不同，與服務器處理機器的速度和監控設備的不同，也許你所看到的數據會與實時有一定差據。

3.2 系統流程圖（圖2）

圖2

3.3 WEB端系統架構（圖3）

圖3

3.4顯示廠站端的概況信息

（1）顯示信息功能用于向用戶顯示廠站端的信息。（2）顯示語言支持簡體中文顯示。（3）顯示當前廠站端的容量，當前的功率，發電量的相關信息，以及實時功率。（4）可以顯示，年月日相關的信息。并可以把相關的信息以圖形方式導出。

顯示的信息包括：日期、時間、總發電量、當日總發電量、當前單臺逆器的發電功率、當前總發電功率、逆變器類型、逆變器序列號、逆變器固件版本號、逆變器錯誤信息、監控器的系列號、監控器固件版本號、圖表顯示當日發電量、歷史總發電量、單臺逆變器歷史發電量、輸入輸出電壓，以及輸入輸出電流，以及頻率等， 減排量、顯示發電收益、IP地址、MAC地址、公司Logo。

3.5查看實時信息

實時信息主要包含當前實時采取的數據信息，信息的采集以分鐘為單位，有客戶進行相應的設定工作，通過這個頁面可以更詳細的顯示相應的數據信息。可以根據不同廠站端進行查看。

3.6查看歷史信息

數據信息存儲到相應的數據庫中，客戶可以按照時間段來查看相應的廠站端信息，并能夠根據不同的參數來顯示相應的圖形。

3.7報警信息

系統的警報信息會實時傳遞給遠程的主機端，主機端可以設定相應的警報接收人。當接收到數據信息時候，能夠實時反饋，進行相應的關斷操作。

3.8界面

本服務器要求系統采用目前通用web服務器架構，具有導航欄，顯示區域等部分。能夠同時支持IE， Firefox， Safari等通用瀏覽器。

3.9數據導出

本項主機端的管理員可以根據自己的需要，選擇想要的數據進行導出操作。可以導出每天，每周，每月的數據信息。按照excel的格式導出。

3.10設定

通過本欄目可以進行數據相關設定操作（圖4）。

（1）添加和刪除相關的信息。（2）進行相應的關斷操作。（3）設定相應的報警信息的接收人。

圖4

4 結語

綜合上述，基于調度數據網集中監控變電站遠程維護通過服務器收集分布在各地的廠站端的數據，形成規范的管理，提取相就的站內信息，來預測和遙近期廠站端的功能。使得用戶可以在世界任何一個地方都可以操作和查看自己的電站以及管理自己的相關的設備。

參考文獻：

[1] ABB.EXCOUNT-II Users manual ABB公司，2009，6.

作者簡介：高峰（1984-），男，工程師，主要從事電網自動化等方面的研究。