HET-9000監(jiān)控系統(tǒng)是我公司自行開發(fā)研制的第二代電力自動化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 該系統(tǒng)適用于110KV及以下變電站的綜合自動化及發(fā)電廠電氣部分的自動化系統(tǒng)。
2. HJ-SCADA的設(shè)計定位
HET-9000系統(tǒng)是在全面剖析了傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)存在的缺陷和局限性的基礎(chǔ)上,采用全新思想、全新技術(shù)和全新策略開發(fā)完成的。系統(tǒng)以Windows NT/2000/XP為操作系統(tǒng)系統(tǒng)平臺,以MS SQL Server為數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺,基于客戶/服務(wù)器(Client/Server) 體系結(jié)構(gòu),具有標(biāo)準(zhǔn)商用數(shù)據(jù)庫接口,符合商用數(shù)據(jù)庫規(guī)范。
在SCADA技術(shù)的發(fā)展過程中,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和為用戶提供進(jìn)行二次開發(fā)的手段這兩個方面長期被忽視,而HET-9000系統(tǒng)則充分考慮這兩個方面的要求。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計首先定位在可以大范圍聯(lián)網(wǎng)的基點(diǎn)上,這里所指系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)包括二方面的含義:
(1)各級電力調(diào)度部門相同型號以及不同型號SCADA/EMS/DMS系統(tǒng)的互聯(lián)
(2)SCADA/EMS/DMS系統(tǒng)與其他功能信息系統(tǒng)(如MIS)的互聯(lián)
系統(tǒng)的另一基點(diǎn)是不僅滿足用戶當(dāng)前的功能需求,而且為用戶提供進(jìn)行二次開發(fā)和自行追加功能的手段:
(1)系統(tǒng)具有部頒功能規(guī)范中要求的SCADA系統(tǒng)的所有功能。
(2)系統(tǒng)擁有國際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通迅協(xié)議和商用數(shù)據(jù)庫,用戶可以自行不斷追加新的功能。
(3)系統(tǒng)各種容量不受軟件設(shè)計本身的限制。
(4)系統(tǒng)可隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而自然升級。
由于系統(tǒng)設(shè)計的靈活性,HET-9000具有廣泛的適用性,既可單機(jī)方式也可以多機(jī)方式,擴(kuò)展方便,它可應(yīng)用于電力系統(tǒng)地調(diào)、縣調(diào)自動化系統(tǒng)、集控站及發(fā)電廠、電廠/廠站等。
HET-9000采用了許多計算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù),如:面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計、開放式數(shù)據(jù)庫聯(lián)接(ODBC)及對象嵌入與鏈接(OLE)等技術(shù),實現(xiàn)了外掛應(yīng)用程序擴(kuò)展、外部數(shù)據(jù)庫訪問及調(diào)用其它商品化軟件作為系統(tǒng)工具軟件等功能,使系統(tǒng)具有很大的擴(kuò)展兼容性。
系統(tǒng)設(shè)計充分接受了大量的用戶反饋建議和意見,在專家指導(dǎo)下,依據(jù)幾十套系統(tǒng)的現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗,對SCADA系統(tǒng)的許多技術(shù)方面,尤其是內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和外部數(shù)據(jù)接口,進(jìn)行了深層次細(xì)致的考慮,具有極強(qiáng)的專業(yè)性。
3. HET-9000的技術(shù)特點(diǎn)
3.1 客戶/服務(wù)器(Client/Server)體系結(jié)構(gòu)
客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的信息處理系統(tǒng)在邏輯上由客戶(Client)和服務(wù)器(Server)兩部分組成。通常Client和Server有各自的硬件平臺,分別稱為客戶機(jī)和服務(wù)器,前置機(jī)是特殊類型的客戶機(jī),但是從更廣泛的意義上,Client和Server是兩個進(jìn)程概念上的名詞,分別作為Client和Server的兩個進(jìn)程可以運(yùn)行在同一臺機(jī)器上,如在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)這時同一臺機(jī)器即是客戶機(jī)又是服務(wù)器,同時也是前置機(jī)。采用Client/Server體系結(jié)構(gòu),符合當(dāng)今計算機(jī)信息處理系統(tǒng)的發(fā)展潮流,具有以下特點(diǎn):
1) 為系統(tǒng)互聯(lián)提供體系結(jié)構(gòu)上的保證。
2) 把該系統(tǒng)作為綜合信息系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)來考慮。
3) Client和Server的分離,使系統(tǒng)平滑升級以及用戶二次開發(fā)成為可能。
4) 系統(tǒng)規(guī)??扇我獯笮?,從單機(jī)系統(tǒng)到基于廣域網(wǎng)(WAN)的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
5) 使SCADA系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展成為可能。
HET-9000的服務(wù)器上運(yùn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(包括基于磁盤的SQL Server數(shù)據(jù)庫和基于內(nèi)存的 DBI數(shù)據(jù)庫管理實時數(shù)據(jù)庫)和系統(tǒng)服務(wù)程序(數(shù)據(jù)處理程序、通信管理程序等),客戶機(jī)上只運(yùn)行一些界面程序??蛻魴C(jī)上無實時數(shù)據(jù)庫副本存在,它查詢顯示所需的各種信息均從服務(wù)器上的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲取,徹底消除數(shù)據(jù)不一致性,而且從根本上減少了數(shù)據(jù)庫維護(hù)的工作量,也由此消除不在線運(yùn)行工作站的數(shù)據(jù)庫維護(hù)同步問題。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系
1.點(diǎn)對點(diǎn)方式的網(wǎng)絡(luò)通信
在采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)中各工作站和服務(wù)器之間,主服務(wù)器和備服務(wù)器之間,以及前置子系統(tǒng)和系統(tǒng)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信完全采用可靠性連接的點(diǎn)對點(diǎn)方式,整個網(wǎng)絡(luò)上無任何廣播信息發(fā)送,確保信息傳送的可靠性,從根本上徹底消除了網(wǎng)絡(luò)傳送過程中的重要事件信息丟失,提高調(diào)度管理的準(zhǔn)確性,同時也大大減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。各工作站上所需的各種數(shù)據(jù)信息均通過問答方式向系統(tǒng)服務(wù)器索取。而在服務(wù)器上運(yùn)行的系統(tǒng)服務(wù)軟件接收到各種重要信息需要發(fā)布時,則向?qū)崟r運(yùn)行的各臺工作站逐個逐條發(fā)送重要信息,確保各工作站均能收到。
2.支持網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(MIS網(wǎng)、其他控制系統(tǒng))
由于Windows NT支持幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議, 可以實現(xiàn)和各種其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)級的數(shù)據(jù)交換;由于采用標(biāo)準(zhǔn)的客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)以及完善的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng), 允許用戶在安全權(quán)限許可的情況下,通過網(wǎng)關(guān)跨網(wǎng)段實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問。另外,系統(tǒng)還可提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)關(guān)主動發(fā)送。例如可根據(jù)需要,由用戶自行定義選擇所需數(shù)據(jù)寫到MIS網(wǎng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫或文件之中。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計結(jié)構(gòu)及安全性就已考慮把SCADA系統(tǒng)本身作為MIS 系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),甚至可以和MIS系統(tǒng)在一個網(wǎng)段上運(yùn)行,當(dāng)前先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)智能化交換設(shè)備能保證各子系統(tǒng)的相對獨(dú)立性,減少系統(tǒng)間的相互干擾。根據(jù)具體的實際情況,SCADA系統(tǒng)也可和MIS 系統(tǒng)分別運(yùn)行在各自的網(wǎng)段上。
3.支持廣域網(wǎng)和遠(yuǎn)程拔號訪問
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(包括TCP/IP),所以系統(tǒng)支持在廣域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)交換。
系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程拔號上網(wǎng),允許系統(tǒng)工作站通過公用電話網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)和實時監(jiān)視。
3.3 符合商用數(shù)據(jù)庫規(guī)范的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
以前的系統(tǒng),大多沒有嚴(yán)格意義上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),或者雖然有自己的數(shù)據(jù)系統(tǒng),但無法為用戶提供透明開放的數(shù)據(jù)接口。HET-9000以SQL Server for NT為數(shù)據(jù)庫平臺,針對SCADA實時性要求高的特點(diǎn),開發(fā)了自己的內(nèi)存實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBI數(shù)據(jù)庫管理。 DBI數(shù)據(jù)庫管理和SQL Server兩者互為補(bǔ)充共同組成了HET-9000的數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng), DBI數(shù)據(jù)庫管理是SQL Server的擴(kuò)展,SQL Server則是 DBI數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)。 歷史采樣數(shù)據(jù)(曲線和報表數(shù)據(jù))是直接存放在SQL Server數(shù)據(jù)庫中的,而其他的用戶表除了存在于內(nèi)存實時庫中,同時在SQL Server 中也存有一張對應(yīng)的表,由于SQL Server 基于硬盤設(shè)備,同時起到了數(shù)據(jù)備份的作用,當(dāng)系統(tǒng)啟動時,通過ODBC從SQL Server中讀入庫表信息以及數(shù)據(jù)信息到內(nèi)存中,內(nèi)存實時庫中的實時數(shù)據(jù)則可由用戶設(shè)定周期,寫入SQL Server數(shù)據(jù)庫中。
HET-9000在以下兩個方面有其獨(dú)到之處:
1)為用戶提供了網(wǎng)絡(luò)級訪問實時數(shù)據(jù)庫的透明接口。此外用戶還通過 DBI數(shù)據(jù)庫管理訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫。
2)為用戶提供了實現(xiàn)新功能的引擎機(jī)制。具體做法是,系統(tǒng)為用戶提供一個公式管理描述器,當(dāng)用戶創(chuàng)建一張表時,他同時要輸入對功能表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計算公式,計算公式以字符串形式表示,系統(tǒng)能自動對用戶輸入的計算公式進(jìn)行編譯,然后根據(jù)用戶的需要定期或按一定條件進(jìn)行計算。
3)數(shù)據(jù)庫容量不受限制
系統(tǒng)中各表記錄數(shù)的最大容量均為232(約40億)個,所以系統(tǒng)的各種信息(包括廠站數(shù),各廠站遙測、遙信、電度、遙控數(shù),報表及曲線的采樣數(shù),告警信息存貯數(shù),各種運(yùn)算、總加及統(tǒng)計數(shù),以及系統(tǒng)涉及到的各種其它信息)實際均無數(shù)量限制,為系統(tǒng)功能的擴(kuò)展,特別是實現(xiàn)DMS功能,提供了充分的空間。
4)擴(kuò)展無需編程
實時數(shù)據(jù)庫中各數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建無需編程,只要通過SQL語言或商用數(shù)據(jù)庫管理工具在基本數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建即可,實時數(shù)據(jù)表則由基本數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)表生成。
實時數(shù)據(jù)表中的記錄管理則由系統(tǒng)提供的實時數(shù)據(jù)庫維護(hù)管理軟件實現(xiàn),全可視化操作。
以上四點(diǎn)使SCADA 能完全地支持對應(yīng)用層的開放。
3.4 先進(jìn)的前置機(jī)系統(tǒng)
1.網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)通信
前置子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信不再指定某種特殊設(shè)備或模塊作為傳統(tǒng)意義上的前置機(jī)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備的端口(包括各服務(wù)器或工作站上基本配置的串口、服務(wù)器上擴(kuò)展的多用戶卡端口、以及網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器的各終端端口)均可作為本系統(tǒng)與其它設(shè)備通訊的通訊口來使用。系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計的各個通訊模塊可以分別對各端口進(jìn)行控制操作,實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)前置子系統(tǒng)的配置構(gòu)成具有很強(qiáng)的靈活性,即可采用傳統(tǒng)前置機(jī)加多用戶卡的形式,也可選取用網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器的模式,在外接廠站數(shù)較少時,可以僅利用工作站或服務(wù)器上基本串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,甚至在前置機(jī)或網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器出現(xiàn)故障時,也可用工作站或服務(wù)器上的基本串口作為應(yīng)急端口,保證系統(tǒng)的正常數(shù)據(jù)采集和運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計技術(shù)
前置機(jī)系統(tǒng)采用面向?qū)ο螅∣O)的程序設(shè)計技術(shù),針對每一種規(guī)約及其各種變種,分別編制一個獨(dú)立的可執(zhí)行(EXE)程序,運(yùn)行該程序可完成規(guī)約的解釋和數(shù)據(jù)預(yù)處理。并由此保證任一種規(guī)約的修改或補(bǔ)充不會對系統(tǒng)其它正常運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)約處理造成任何影響。系統(tǒng)中一種規(guī)約的處理程序同時管理所有用此規(guī)約進(jìn)行通訊的端口。
面向?qū)ο螅∣O)的程序設(shè)計,為用戶對系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約擴(kuò)展創(chuàng)造了極好的條件。本系統(tǒng)將向有技術(shù)力量的用戶提供規(guī)約處理示例程序的源代碼(基于標(biāo)準(zhǔn)C/C++語言),以便用戶自行增加新的通訊規(guī)約。
3.5 系統(tǒng)功能可任意擴(kuò)展
1.公式編譯
系統(tǒng)提供編譯型用戶自定義公式。公式支持各種函數(shù)運(yùn)算,邏輯運(yùn)算,帶條件嵌入、遞歸。為用戶擴(kuò)展系統(tǒng)功能提供直接手段。
2.應(yīng)用接口
系統(tǒng)中各軟件模塊間的數(shù)據(jù)交換全部采用網(wǎng)絡(luò)級進(jìn)程間通信實現(xiàn),系統(tǒng)中實現(xiàn)真正意義上的全網(wǎng)絡(luò)化模塊設(shè)計,系統(tǒng)的模塊組合和分布具有極強(qiáng)的靈活性。
系統(tǒng)開放式體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫,支持用戶自行開發(fā)擴(kuò)展系統(tǒng)的特殊功能,外掛系統(tǒng)功能應(yīng)用模塊。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)級進(jìn)程間通訊可以使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性,避免用戶自行擴(kuò)展功能對原系統(tǒng)的影響。
3.6 其它
1.系統(tǒng)實現(xiàn)用戶級的權(quán)限管理,權(quán)限在全網(wǎng)上統(tǒng)一有效。
2.先進(jìn)的圖形界面系統(tǒng)
圖形界面除了以全圖形方式提供豐富的圖形畫面的編輯顯示手段外,針對電力系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)和需求,將很多圖形特性納入到系統(tǒng)管理之中,允許用戶在系統(tǒng)中定義圖形特性所代表的電網(wǎng)及設(shè)備特性(如電壓等級的顏色管理等等)。另外,還為用戶提供直接定義運(yùn)行設(shè)備和實際數(shù)據(jù)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的顯示形態(tài),滿足不斷擴(kuò)充的設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行管理的需求,同時更能保證系統(tǒng)的更新?lián)Q代時新系統(tǒng)與老系統(tǒng)在設(shè)備狀態(tài)及數(shù)值顯示的圖形顯示特征在含義上保持一致,尊重使用者的習(xí)慣,避免系統(tǒng)更新給使用者帶來很長的適應(yīng)期,實現(xiàn)系統(tǒng)的平滑升級。
電力系統(tǒng)的設(shè)備圖形顯示,在本系統(tǒng)中不僅僅是一個單獨(dú)的符號,而是可擴(kuò)充的多組多形態(tài)的動態(tài)圖形集,可以隨電力系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展而不斷增加設(shè)備管理內(nèi)容。
在系統(tǒng)畫面中可直接嵌入地理信息圖,數(shù)字照片等多種格式的其它圖形,充分考慮DMS系統(tǒng)的發(fā)展需求,還可嵌入報表、文檔等管理信息內(nèi)容,在調(diào)度自動化系統(tǒng)之上還可擴(kuò)展調(diào)度管理,提高系統(tǒng)整體水平。
3.功能強(qiáng)大的報表系統(tǒng)
報表子系統(tǒng)是基于Microsoft Excel用Visual Basic for Application開發(fā)完成的,繼承了Excel的所有功能,具有極其強(qiáng)大的制表、圖形、統(tǒng)計、計算功能,可以完全滿足各種應(yīng)用需求。報表子系統(tǒng)提供全部可視化界面,繪制表格、定義數(shù)據(jù)及其他各種操作極為快捷、便利,具備MS Excel擁有的全部強(qiáng)大功能。
報表數(shù)據(jù)全部存放在SQL Server數(shù)據(jù)庫中。
4.保護(hù)綜合管理
為適應(yīng)電廠/廠站自動化的要求,在SCADA功能基礎(chǔ)上增加了對保護(hù)裝置的綜合管理,如召喚查閱保護(hù)定值,保存保護(hù)定值,保護(hù)定值的打印,切換保護(hù)定值區(qū),下載保護(hù)定值,修改和固化定值及保護(hù)裝置復(fù)歸等功能,而保護(hù)動作類和保護(hù)告警類信息則在通信管理程序中完成。
功能:用于和保護(hù)裝置進(jìn)行人機(jī)交互的界面,具有以下功能:
1.可用來顯示保護(hù)裝置中各個定值區(qū)域的保護(hù)定值及其意義(即:召喚保護(hù)定值按鈕功能);
2.允許人工修改定值,并將修改后的定值下裝至保護(hù)裝置(即:下載保護(hù)定值按鈕);
3.在下載的過程中允許撤消下載及固化功能;
4.可切換保護(hù)裝置的定值區(qū)(即:切換保護(hù)定值按鈕);
5.可將保護(hù)裝置中召喚上來的保護(hù)定值作為數(shù)據(jù)庫文件保存在用戶的計算機(jī)上(即:保存保護(hù)定值按鈕);
6.可將存在用戶數(shù)據(jù)庫中的保護(hù)定值調(diào)入并顯示(即:讀取保護(hù)定值按鈕);
7.可發(fā)復(fù)歸命令將所有的保護(hù)裝置復(fù)位(即:保護(hù)復(fù)歸按鈕)。
8.可打印保護(hù)定值表;
9.當(dāng)執(zhí)行下載命令和切換保護(hù)定值命令時,程序會自動將這些事件記錄,其中包括執(zhí)行時間以及執(zhí)行人。(事件可執(zhí)行事件查閱器)。
2. HJ-SCADA的設(shè)計定位
HET-9000系統(tǒng)是在全面剖析了傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)存在的缺陷和局限性的基礎(chǔ)上,采用全新思想、全新技術(shù)和全新策略開發(fā)完成的。系統(tǒng)以Windows NT/2000/XP為操作系統(tǒng)系統(tǒng)平臺,以MS SQL Server為數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺,基于客戶/服務(wù)器(Client/Server) 體系結(jié)構(gòu),具有標(biāo)準(zhǔn)商用數(shù)據(jù)庫接口,符合商用數(shù)據(jù)庫規(guī)范。
在SCADA技術(shù)的發(fā)展過程中,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和為用戶提供進(jìn)行二次開發(fā)的手段這兩個方面長期被忽視,而HET-9000系統(tǒng)則充分考慮這兩個方面的要求。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計首先定位在可以大范圍聯(lián)網(wǎng)的基點(diǎn)上,這里所指系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)包括二方面的含義:
(1)各級電力調(diào)度部門相同型號以及不同型號SCADA/EMS/DMS系統(tǒng)的互聯(lián)
(2)SCADA/EMS/DMS系統(tǒng)與其他功能信息系統(tǒng)(如MIS)的互聯(lián)
系統(tǒng)的另一基點(diǎn)是不僅滿足用戶當(dāng)前的功能需求,而且為用戶提供進(jìn)行二次開發(fā)和自行追加功能的手段:
(1)系統(tǒng)具有部頒功能規(guī)范中要求的SCADA系統(tǒng)的所有功能。
(2)系統(tǒng)擁有國際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通迅協(xié)議和商用數(shù)據(jù)庫,用戶可以自行不斷追加新的功能。
(3)系統(tǒng)各種容量不受軟件設(shè)計本身的限制。
(4)系統(tǒng)可隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而自然升級。
由于系統(tǒng)設(shè)計的靈活性,HET-9000具有廣泛的適用性,既可單機(jī)方式也可以多機(jī)方式,擴(kuò)展方便,它可應(yīng)用于電力系統(tǒng)地調(diào)、縣調(diào)自動化系統(tǒng)、集控站及發(fā)電廠、電廠/廠站等。
HET-9000采用了許多計算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù),如:面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計、開放式數(shù)據(jù)庫聯(lián)接(ODBC)及對象嵌入與鏈接(OLE)等技術(shù),實現(xiàn)了外掛應(yīng)用程序擴(kuò)展、外部數(shù)據(jù)庫訪問及調(diào)用其它商品化軟件作為系統(tǒng)工具軟件等功能,使系統(tǒng)具有很大的擴(kuò)展兼容性。
系統(tǒng)設(shè)計充分接受了大量的用戶反饋建議和意見,在專家指導(dǎo)下,依據(jù)幾十套系統(tǒng)的現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗,對SCADA系統(tǒng)的許多技術(shù)方面,尤其是內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和外部數(shù)據(jù)接口,進(jìn)行了深層次細(xì)致的考慮,具有極強(qiáng)的專業(yè)性。
3. HET-9000的技術(shù)特點(diǎn)
3.1 客戶/服務(wù)器(Client/Server)體系結(jié)構(gòu)
客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的信息處理系統(tǒng)在邏輯上由客戶(Client)和服務(wù)器(Server)兩部分組成。通常Client和Server有各自的硬件平臺,分別稱為客戶機(jī)和服務(wù)器,前置機(jī)是特殊類型的客戶機(jī),但是從更廣泛的意義上,Client和Server是兩個進(jìn)程概念上的名詞,分別作為Client和Server的兩個進(jìn)程可以運(yùn)行在同一臺機(jī)器上,如在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)這時同一臺機(jī)器即是客戶機(jī)又是服務(wù)器,同時也是前置機(jī)。采用Client/Server體系結(jié)構(gòu),符合當(dāng)今計算機(jī)信息處理系統(tǒng)的發(fā)展潮流,具有以下特點(diǎn):
1) 為系統(tǒng)互聯(lián)提供體系結(jié)構(gòu)上的保證。
2) 把該系統(tǒng)作為綜合信息系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)來考慮。
3) Client和Server的分離,使系統(tǒng)平滑升級以及用戶二次開發(fā)成為可能。
4) 系統(tǒng)規(guī)??扇我獯笮?,從單機(jī)系統(tǒng)到基于廣域網(wǎng)(WAN)的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
5) 使SCADA系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展成為可能。
HET-9000的服務(wù)器上運(yùn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(包括基于磁盤的SQL Server數(shù)據(jù)庫和基于內(nèi)存的 DBI數(shù)據(jù)庫管理實時數(shù)據(jù)庫)和系統(tǒng)服務(wù)程序(數(shù)據(jù)處理程序、通信管理程序等),客戶機(jī)上只運(yùn)行一些界面程序??蛻魴C(jī)上無實時數(shù)據(jù)庫副本存在,它查詢顯示所需的各種信息均從服務(wù)器上的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲取,徹底消除數(shù)據(jù)不一致性,而且從根本上減少了數(shù)據(jù)庫維護(hù)的工作量,也由此消除不在線運(yùn)行工作站的數(shù)據(jù)庫維護(hù)同步問題。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系
1.點(diǎn)對點(diǎn)方式的網(wǎng)絡(luò)通信
在采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)中各工作站和服務(wù)器之間,主服務(wù)器和備服務(wù)器之間,以及前置子系統(tǒng)和系統(tǒng)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信完全采用可靠性連接的點(diǎn)對點(diǎn)方式,整個網(wǎng)絡(luò)上無任何廣播信息發(fā)送,確保信息傳送的可靠性,從根本上徹底消除了網(wǎng)絡(luò)傳送過程中的重要事件信息丟失,提高調(diào)度管理的準(zhǔn)確性,同時也大大減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。各工作站上所需的各種數(shù)據(jù)信息均通過問答方式向系統(tǒng)服務(wù)器索取。而在服務(wù)器上運(yùn)行的系統(tǒng)服務(wù)軟件接收到各種重要信息需要發(fā)布時,則向?qū)崟r運(yùn)行的各臺工作站逐個逐條發(fā)送重要信息,確保各工作站均能收到。
2.支持網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(MIS網(wǎng)、其他控制系統(tǒng))
由于Windows NT支持幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議, 可以實現(xiàn)和各種其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)級的數(shù)據(jù)交換;由于采用標(biāo)準(zhǔn)的客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)以及完善的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng), 允許用戶在安全權(quán)限許可的情況下,通過網(wǎng)關(guān)跨網(wǎng)段實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問。另外,系統(tǒng)還可提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)關(guān)主動發(fā)送。例如可根據(jù)需要,由用戶自行定義選擇所需數(shù)據(jù)寫到MIS網(wǎng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫或文件之中。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計結(jié)構(gòu)及安全性就已考慮把SCADA系統(tǒng)本身作為MIS 系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),甚至可以和MIS系統(tǒng)在一個網(wǎng)段上運(yùn)行,當(dāng)前先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)智能化交換設(shè)備能保證各子系統(tǒng)的相對獨(dú)立性,減少系統(tǒng)間的相互干擾。根據(jù)具體的實際情況,SCADA系統(tǒng)也可和MIS 系統(tǒng)分別運(yùn)行在各自的網(wǎng)段上。
3.支持廣域網(wǎng)和遠(yuǎn)程拔號訪問
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(包括TCP/IP),所以系統(tǒng)支持在廣域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)交換。
系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程拔號上網(wǎng),允許系統(tǒng)工作站通過公用電話網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)和實時監(jiān)視。
3.3 符合商用數(shù)據(jù)庫規(guī)范的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
以前的系統(tǒng),大多沒有嚴(yán)格意義上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),或者雖然有自己的數(shù)據(jù)系統(tǒng),但無法為用戶提供透明開放的數(shù)據(jù)接口。HET-9000以SQL Server for NT為數(shù)據(jù)庫平臺,針對SCADA實時性要求高的特點(diǎn),開發(fā)了自己的內(nèi)存實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBI數(shù)據(jù)庫管理。 DBI數(shù)據(jù)庫管理和SQL Server兩者互為補(bǔ)充共同組成了HET-9000的數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng), DBI數(shù)據(jù)庫管理是SQL Server的擴(kuò)展,SQL Server則是 DBI數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)。 歷史采樣數(shù)據(jù)(曲線和報表數(shù)據(jù))是直接存放在SQL Server數(shù)據(jù)庫中的,而其他的用戶表除了存在于內(nèi)存實時庫中,同時在SQL Server 中也存有一張對應(yīng)的表,由于SQL Server 基于硬盤設(shè)備,同時起到了數(shù)據(jù)備份的作用,當(dāng)系統(tǒng)啟動時,通過ODBC從SQL Server中讀入庫表信息以及數(shù)據(jù)信息到內(nèi)存中,內(nèi)存實時庫中的實時數(shù)據(jù)則可由用戶設(shè)定周期,寫入SQL Server數(shù)據(jù)庫中。
HET-9000在以下兩個方面有其獨(dú)到之處:
1)為用戶提供了網(wǎng)絡(luò)級訪問實時數(shù)據(jù)庫的透明接口。此外用戶還通過 DBI數(shù)據(jù)庫管理訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫。
2)為用戶提供了實現(xiàn)新功能的引擎機(jī)制。具體做法是,系統(tǒng)為用戶提供一個公式管理描述器,當(dāng)用戶創(chuàng)建一張表時,他同時要輸入對功能表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計算公式,計算公式以字符串形式表示,系統(tǒng)能自動對用戶輸入的計算公式進(jìn)行編譯,然后根據(jù)用戶的需要定期或按一定條件進(jìn)行計算。
3)數(shù)據(jù)庫容量不受限制
系統(tǒng)中各表記錄數(shù)的最大容量均為232(約40億)個,所以系統(tǒng)的各種信息(包括廠站數(shù),各廠站遙測、遙信、電度、遙控數(shù),報表及曲線的采樣數(shù),告警信息存貯數(shù),各種運(yùn)算、總加及統(tǒng)計數(shù),以及系統(tǒng)涉及到的各種其它信息)實際均無數(shù)量限制,為系統(tǒng)功能的擴(kuò)展,特別是實現(xiàn)DMS功能,提供了充分的空間。
4)擴(kuò)展無需編程
實時數(shù)據(jù)庫中各數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建無需編程,只要通過SQL語言或商用數(shù)據(jù)庫管理工具在基本數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建即可,實時數(shù)據(jù)表則由基本數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)表生成。
實時數(shù)據(jù)表中的記錄管理則由系統(tǒng)提供的實時數(shù)據(jù)庫維護(hù)管理軟件實現(xiàn),全可視化操作。
以上四點(diǎn)使SCADA 能完全地支持對應(yīng)用層的開放。
3.4 先進(jìn)的前置機(jī)系統(tǒng)
1.網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)通信
前置子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信不再指定某種特殊設(shè)備或模塊作為傳統(tǒng)意義上的前置機(jī)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備的端口(包括各服務(wù)器或工作站上基本配置的串口、服務(wù)器上擴(kuò)展的多用戶卡端口、以及網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器的各終端端口)均可作為本系統(tǒng)與其它設(shè)備通訊的通訊口來使用。系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計的各個通訊模塊可以分別對各端口進(jìn)行控制操作,實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)前置子系統(tǒng)的配置構(gòu)成具有很強(qiáng)的靈活性,即可采用傳統(tǒng)前置機(jī)加多用戶卡的形式,也可選取用網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器的模式,在外接廠站數(shù)較少時,可以僅利用工作站或服務(wù)器上基本串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,甚至在前置機(jī)或網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器出現(xiàn)故障時,也可用工作站或服務(wù)器上的基本串口作為應(yīng)急端口,保證系統(tǒng)的正常數(shù)據(jù)采集和運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計技術(shù)
前置機(jī)系統(tǒng)采用面向?qū)ο螅∣O)的程序設(shè)計技術(shù),針對每一種規(guī)約及其各種變種,分別編制一個獨(dú)立的可執(zhí)行(EXE)程序,運(yùn)行該程序可完成規(guī)約的解釋和數(shù)據(jù)預(yù)處理。并由此保證任一種規(guī)約的修改或補(bǔ)充不會對系統(tǒng)其它正常運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)約處理造成任何影響。系統(tǒng)中一種規(guī)約的處理程序同時管理所有用此規(guī)約進(jìn)行通訊的端口。
面向?qū)ο螅∣O)的程序設(shè)計,為用戶對系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約擴(kuò)展創(chuàng)造了極好的條件。本系統(tǒng)將向有技術(shù)力量的用戶提供規(guī)約處理示例程序的源代碼(基于標(biāo)準(zhǔn)C/C++語言),以便用戶自行增加新的通訊規(guī)約。
3.5 系統(tǒng)功能可任意擴(kuò)展
1.公式編譯
系統(tǒng)提供編譯型用戶自定義公式。公式支持各種函數(shù)運(yùn)算,邏輯運(yùn)算,帶條件嵌入、遞歸。為用戶擴(kuò)展系統(tǒng)功能提供直接手段。
2.應(yīng)用接口
系統(tǒng)中各軟件模塊間的數(shù)據(jù)交換全部采用網(wǎng)絡(luò)級進(jìn)程間通信實現(xiàn),系統(tǒng)中實現(xiàn)真正意義上的全網(wǎng)絡(luò)化模塊設(shè)計,系統(tǒng)的模塊組合和分布具有極強(qiáng)的靈活性。
系統(tǒng)開放式體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫,支持用戶自行開發(fā)擴(kuò)展系統(tǒng)的特殊功能,外掛系統(tǒng)功能應(yīng)用模塊。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)級進(jìn)程間通訊可以使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性,避免用戶自行擴(kuò)展功能對原系統(tǒng)的影響。
3.6 其它
1.系統(tǒng)實現(xiàn)用戶級的權(quán)限管理,權(quán)限在全網(wǎng)上統(tǒng)一有效。
2.先進(jìn)的圖形界面系統(tǒng)
圖形界面除了以全圖形方式提供豐富的圖形畫面的編輯顯示手段外,針對電力系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)和需求,將很多圖形特性納入到系統(tǒng)管理之中,允許用戶在系統(tǒng)中定義圖形特性所代表的電網(wǎng)及設(shè)備特性(如電壓等級的顏色管理等等)。另外,還為用戶提供直接定義運(yùn)行設(shè)備和實際數(shù)據(jù)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的顯示形態(tài),滿足不斷擴(kuò)充的設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行管理的需求,同時更能保證系統(tǒng)的更新?lián)Q代時新系統(tǒng)與老系統(tǒng)在設(shè)備狀態(tài)及數(shù)值顯示的圖形顯示特征在含義上保持一致,尊重使用者的習(xí)慣,避免系統(tǒng)更新給使用者帶來很長的適應(yīng)期,實現(xiàn)系統(tǒng)的平滑升級。
電力系統(tǒng)的設(shè)備圖形顯示,在本系統(tǒng)中不僅僅是一個單獨(dú)的符號,而是可擴(kuò)充的多組多形態(tài)的動態(tài)圖形集,可以隨電力系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展而不斷增加設(shè)備管理內(nèi)容。
在系統(tǒng)畫面中可直接嵌入地理信息圖,數(shù)字照片等多種格式的其它圖形,充分考慮DMS系統(tǒng)的發(fā)展需求,還可嵌入報表、文檔等管理信息內(nèi)容,在調(diào)度自動化系統(tǒng)之上還可擴(kuò)展調(diào)度管理,提高系統(tǒng)整體水平。
3.功能強(qiáng)大的報表系統(tǒng)
報表子系統(tǒng)是基于Microsoft Excel用Visual Basic for Application開發(fā)完成的,繼承了Excel的所有功能,具有極其強(qiáng)大的制表、圖形、統(tǒng)計、計算功能,可以完全滿足各種應(yīng)用需求。報表子系統(tǒng)提供全部可視化界面,繪制表格、定義數(shù)據(jù)及其他各種操作極為快捷、便利,具備MS Excel擁有的全部強(qiáng)大功能。
報表數(shù)據(jù)全部存放在SQL Server數(shù)據(jù)庫中。
4.保護(hù)綜合管理
為適應(yīng)電廠/廠站自動化的要求,在SCADA功能基礎(chǔ)上增加了對保護(hù)裝置的綜合管理,如召喚查閱保護(hù)定值,保存保護(hù)定值,保護(hù)定值的打印,切換保護(hù)定值區(qū),下載保護(hù)定值,修改和固化定值及保護(hù)裝置復(fù)歸等功能,而保護(hù)動作類和保護(hù)告警類信息則在通信管理程序中完成。
功能:用于和保護(hù)裝置進(jìn)行人機(jī)交互的界面,具有以下功能:
1.可用來顯示保護(hù)裝置中各個定值區(qū)域的保護(hù)定值及其意義(即:召喚保護(hù)定值按鈕功能);
2.允許人工修改定值,并將修改后的定值下裝至保護(hù)裝置(即:下載保護(hù)定值按鈕);
3.在下載的過程中允許撤消下載及固化功能;
4.可切換保護(hù)裝置的定值區(qū)(即:切換保護(hù)定值按鈕);
5.可將保護(hù)裝置中召喚上來的保護(hù)定值作為數(shù)據(jù)庫文件保存在用戶的計算機(jī)上(即:保存保護(hù)定值按鈕);
6.可將存在用戶數(shù)據(jù)庫中的保護(hù)定值調(diào)入并顯示(即:讀取保護(hù)定值按鈕);
7.可發(fā)復(fù)歸命令將所有的保護(hù)裝置復(fù)位(即:保護(hù)復(fù)歸按鈕)。
8.可打印保護(hù)定值表;
9.當(dāng)執(zhí)行下載命令和切換保護(hù)定值命令時,程序會自動將這些事件記錄,其中包括執(zhí)行時間以及執(zhí)行人。(事件可執(zhí)行事件查閱器)。