電力自動化裝置的通用組態(tài)技術設計與實現

王佳佳 陶曉麗 王彥灃

【摘 要】受社會發(fā)展影響，我國在電力生產方面已經獲得非常顯著的成就，生產規(guī)模、電網規(guī)模也不斷加大，這就相應的提高了電力生產、監(jiān)控系統方面的要求，使得當前以計算機為載體的電力自動化成為電力行業(yè)最為主要的發(fā)展趨勢。文章以推動電力行業(yè)發(fā)展為前提，針對電力自動化裝置的通用組態(tài)技術，對電力自動化系統以及設計、實現展開分析，以期能夠加快實現電子自動化。

【關鍵詞】電力自動化裝置；通用組態(tài)技術；集成電路；微型計算機

中圖分類號： TM76 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0059-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.026

現如今，社會對于電力自動化提出了越來越高的要求，電力行業(yè)也開始出現越來越多的電力控制設備以及遠程監(jiān)控裝置，以往所使用的電力控制軟件不能再滿足用戶多樣化需求?；谠摫尘跋?，電力自動化通用組態(tài)技術的出現，為用戶提供了諸多方便。組態(tài)技術的應用，能夠幫助用戶結合控制對象與目的，針對其中一個組態(tài)進行電力自動化控制[1]。其中組態(tài)即模塊化隨意組合的行為。組態(tài)技術本身具有可擴充性、延續(xù)性、通用性等諸多特點，用戶結合實際情況利用通用組態(tài)軟件，便可以有效踐行電力自動化控制工作。

1 電力自動化系統

隨著智能化技術的發(fā)展，電力自動化生產、監(jiān)控將會成為今后該領域的主要趨勢，自動化監(jiān)控需要計算機作為載體，進行電網故障的檢測、分析等一系列操作，加強配電調度可行性。在電力系統中應用電力自動化技術，包括下面幾個環(huán)節(jié)，即發(fā)電、輸電、配電、變電、用電，利用自動控制以及信息傳輸等方式實現協調、監(jiān)控。電力自動化監(jiān)控系統中包括集成電路、微型計算機，以往操作過程中主要是應用測量儀表和中央信號處理系統等，且繼電器保護裝置無法和外界有效溝通，這一問題便可以通過自動化加以解決，新電力自動化控制系統有開放性、經濟性的特點，開發(fā)周期短，系統主要有控制層、監(jiān)控層、管理層，針對現場進行實時監(jiān)測，提高電力管理水平。

2 電力自動化通用組態(tài)軟件的設計與實現

2.1 系統結構

電力自動化裝置的通用組態(tài)系統結構的核心為主監(jiān)控程序，能夠支持圖形顯示。SCADA功能、歷史數據與實時數據的查詢、遠程控制以及報表打印等[2]。即使使用的軟件和功能相同，但是操作系統存在差異，這樣便會導致其實現方式不同，這一點在軟件設計中屬于重難點。是面上的組態(tài)軟件類庫主要以visualC++、MFC為主，無法在Linux、UNIX這兩個操作平臺中充分發(fā)揮出優(yōu)勢，WINDOWS系統也無法有效應用UNIX平臺研發(fā)的程序，針對該問題展開分析，建議應用 Qt開發(fā)，Qt為c++ 圖形用戶界面庫，電腦系統帶有極強的廣泛性，其優(yōu)勢體現為以下幾點：（1）跨平臺，能夠同時適用于多個操作系統，在一個平臺已經完成代碼編譯之后，可以將其放在其他的平臺。（2）有非常好的封裝性和適用性，模塊化程度較高[3]。（3）覆蓋數百個C++，提供以模塊為基礎的time、directory、management等。（4）支持2D、3D 圖形渲染、OpenGL等功能。

2.2 系統框架

系統框架有利于保證其運行效率，軟件結構體系中主要有平臺、應用這兩個部分，平臺部分負責提供組態(tài)軟件支撐功能，進行項目配置、平臺界面顯示處理與操作權限管理等操作，應用部分集合了所有的功能組態(tài)插件，插件與應用功能互相對應。通過插件注冊、注銷系統平臺，能夠有效實現組態(tài)應用功能。功能部分所應用的插件如IEC61850專用組態(tài)插件以及工程化專用組態(tài)插件，白動化控制系統中囊括的硬件裝置、調試系統組態(tài)軟件具備的信息通訊功能，可以深入組態(tài)軟件系統平臺，進行自動化裝置調度操作，以此可以有效診斷、配置各個類型的參數。

2.3 功能設計

通用組態(tài)軟件系統功能主要包括以下幾點：①數據管理功能。管理模型與應用實例，利用數據管理接口的提供編輯配置文件；②主體應用框架功能。保證操作界面風格的一致性，實時診斷與監(jiān)督系統；③插件管理技術。通過注冊/注銷方式的設置，任意增加或刪減應用功能[4]；④表格管理技術，針對大量數據進行處理，保證裝置參數配置速度與質量；⑤模型管理工具。配置模型，保證模板、數據屬性等管理的效率，提高擴展性；⑥ 插件接口。增設插件接口，確保系統擴展性。

利用組態(tài)軟件，電力監(jiān)控裝置研發(fā)工作人員應用通用數據模型構建器，如此便可以在裝置試機運行獲取相應的模型，按照組態(tài)數據模型定義，一次生成裝置運行實例。組態(tài)數據模型建立時，設計操作界面，其中包含顯示形式、語言本地化處理、操作權限管理等幾個方面。針對不同的部分進行設計，可以有效在通用界面創(chuàng)建各種類型模型數據，進而得到各個裝置統一組態(tài)。

第一，通用數據模型構建器。通用數據模型構建器即帶有獨立性質的程序，開發(fā)人員通過構建器針對組態(tài)數據對象模型進行自定義設置，具體如不同種類的字典常量、模型整體結構、各種屬性的組態(tài)形式。開發(fā)人員本身要具有快捷性，保證最終設計的構建器可以通過組態(tài)對 象將其進行轉換，并且成為C++頭文件代碼，使產品開發(fā)數據模型更加可靠。

第二，以1EC61850模型為基礎的組態(tài)。IEC61850標準能夠對不同的數據模型展開定義，通過自動導入這一形式在系統中導入數據模型，隨后生產系統裝置和后臺便可以找到符合標準的配置文件，生成文件的同時并將其導出，加以管理，其功能如下：①開啟SCL文件；②導入SCL文件，以現有工作為前提，導入新SCL文件在其中；③導入SCL文件；④導出裝置運行期間所有配置數據文件[5]；⑤將數據模型分析文件進行儲存。

2.4 系統設計

數據庫設計成效的衡量，最為關鍵的便是效益，若沒有體現效益，那么將會對數據庫內部組件軟件的性能造成影響，尤其是穩(wěn)定性和擴展性。通過分析我國電力自動化系統狀況，了解到電力系統內部數據庫功能需要滿足如下要求，有效實現插入式兼容，為電力系統模型賦予通用性、包容性的特點。儲存復雜實體對象，并對其進行高效處理，若因為對象內部結果復雜而無法對常規(guī)關系結構進行處理，那么數據庫管理工作則會面對電力系統安全性方面的問題，務必要使用連續(xù)性且保證安全的手段，能夠隨時處理不同復雜的數據。

2.5 系統實現

電力自動化裝置的通用組態(tài)技術設計結束后，必須要深入研究所有系統模塊，詳細劃分程序，所有人員之間分工協作，針對圖形界面工具以及查詢工具的開發(fā)、數據庫的搭建等進行操作，最終，其中一名設計人員銜接所有模塊，將其編寫到公共數據庫中，以電力自動化系統裝置當中的設計方式，利用圖模一體化這種設計結構進行規(guī)約與通信協議的編寫，在插件的幫助下實現系統運行，基于多平臺前提下測試其兼容性，盡管 Qt 有非常好的封裝優(yōu)勢，然而在多個平臺中加以運用，尤其是編譯、界面顯示和運行等環(huán)節(jié)，依然存在一定差別。

2.5.1 應用成員數據組態(tài)形式

復合型數據應用成員主要有兩種形式，即簡單型數據成員、復合型數據成員，組態(tài)界面當中對于復合型數據成員，可以將其比作樹枝，簡單型數據則即可比作樹葉。系統實際應用期間，操作人員只需要操作樹枝，樹葉需要展開詳細的數據處理。要想形成簡單型數據，其主要是對整形與字符串展開組態(tài)設計。操作界面中各個類型的組態(tài)數據分別有各自的體現形式，如IP地址可以通過整形轉變?yōu)?**.**.**.**這種模式[6]。針對操作口令字符串，可以通過“*”來代替字符，顏色則要應用相應的顏色塊加以體現。構建數據模型期間，需要進行相應成員配置形式的選擇，工程組態(tài)界面中進行人機交互操作，以此便可以將傳統的專用程序開發(fā)剔除。

2.5.2 模板實例二者之間的聯系

針對實例和模板之間的對照關系，所有實例數據與分支節(jié)點都是對應關系。如果實例屬于分支實例，其就有模板屬性和其對應，一般對于節(jié)點形狀的區(qū)分，都是以屬性為根據。

實例訪問通常以屬性為依據對成員數據進行訪問，自動化系統組態(tài)數據加載期間，數據模板、實例均存儲于內存，實例、模板數據節(jié)點要應用相對應的節(jié)點進行標注，這一操作便會導致開發(fā)系統使用接口層的過程中，軟件應該首先將屬性名調取出來，并進行注冊，由此便可以獲得屬性名稱，對對應屬性實例數據進行訪問，僅需對相應節(jié)點名稱進行落實便可。這一類型的數據訪問機制能夠有效提升系統的便捷性。針對單一屬性的數據成員進行訪問時，通過節(jié)點、單一屬性TPOS便可獲取子節(jié)點。數組屬性數據成員需要為其提供以下幾種訪問模式：① 以子節(jié)點數組序號數據為前提進行訪問；② 以子節(jié)點關鍵字值數據為前提進行訪問。

實際設計模型時，一般關鍵字屬性只有一個子屬性，這一子屬性數據的表現形式只有字符串，如果建模期間復合數組屬性當中有多個關鍵字子屬性，這時便可以將其劃分為多個基本屬性層次，如此一來就能夠全面提升組態(tài)軟件在運行期間的效率。

3 結束語

綜上所述，現如今城市中現代化建設與相關技術的發(fā)展速度逐漸加快，基于精神文化和物質文化的社會群體也實現了有效增長，使得電力工程面臨更為嚴苛的發(fā)展要求。鑒于此，電力工程當中，施工技術與管理成為需要注意的重點，加強應用通用組態(tài)技術，對于實現運營管理效益最大化有重要意義。

【參考文獻】

[1]徐向陽，魏璐.電力自動化裝置的通用組態(tài)技術及運用研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2016，（36）：176.

[2]溫玉春.電力自動化裝置中通用組態(tài)技術的應用分析[J].電子制作，2016，（7）：53-53，56.

[3]許曄，房芳.通用組態(tài)技術在電力自動化裝置中的應用[J].信息通信，2015，（3）：109-110.

[4]劉曉宇，韓超，馬永光， 等.通用DCS組態(tài)培訓平臺OPC數據通信技術的研究與實現[J].化工自動化及儀表，2017，（8）：997-1000.

[5]彭哲，馬龍華，陳勝明.基于ActiveX技術的組態(tài)軟件通用報表控件的實現[J].化工自動化及儀表，2016，（5）：70-71，74.

[6]李永科，李建增，田慶民.一種基于組態(tài)技術實現的通用自動測試系統[J].計算機測量與控制，2015，（8）：758-760.