[调度自动化通信在线监测及管理系统研究] 能源监测管理系统
摘要：目前，调度自动化系统在运维管理方面主要运维仍是依赖手工方式，管理工作量巨大，并且对于各种突发性事件不能有效预警，大大增加了管理难度。从调度自动化系统应用服务器、调度数据网以及变电站自动化设备三个关键业务系统展开研究，通过建立一体化的监测平台，将自动化运维管理模式从人工、被动变为自动、主动，实现一体化、系统化、智能化的值班运行管理，提高自动化系统运维管理效率。
关键词：调度自动化系统；调度数据网；自动化设备
作者简介：张东（1982-），男，安徽长丰人，安徽省铜陵供电公司，工程师；江玉荣（1972-），男，安徽铜陵人，安徽省铜陵供电公司，工程师。（安徽?铜陵?244000）
基金项目：本文系安徽省电力公司2011年科技项目（省科11-01）的研究成果。
中图分类号：TM734?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0135-03
随着IT技术在电网调度各专业使用的不断扩大和深入，所采用的技术也日益复杂，设备也日趋多样化。电网调度自动化系统对计算机网络和IT基础平台的依赖性越来越高，对系统的可用性和稳定性提出了更高的要求。该项目研发的目的和宗旨是将运维管理模式从人工、被动变为自动、主动，实现一体化、系统化、智能化的值班运行管理，尽最大可能节约铜陵供电公司现有投资，保障电网的安全稳定运行。
一、项目背景与设计思路
1.项目背景
目前调度自动化系统在运维管理方面或是局限于对设备的配置管理，或是缺乏有效的管理手段，主要运维仍是依赖手工方式。虽然手工管理也能维护自动化系统的基础设施和业务系统，但管理工作量巨大，并且对于各种突发性事件不能有效预警，大大增加了管理难度；同时系统庞大，管理人员无法掌握全局，在网络和业务系统上难以准确判断瓶颈，无法最大化发挥自动化系统的效率；对所有自动化系统的管理由于都是人工管理，无法对运维管理经验进行有效积累，形成固定的知识库，对人为因素的影响就不能降低，这对形成流程化、系统化的管理带来了很大的阻碍。[1]因此，提出调度自动化通信在线监测及管理系统研究项目，将运维管理模式从人工、被动变为自动、主动，实现一体化、系统化、智能化的值班运行管理。该系统可对重要的电力系统二次设备进行监测，及时对电力调度自动化系统出现的运行异常情况自动产生告警，通过多种告警方式通知相应的值班人员，以及时处理系统的异常或故障。
2.设计思路
调度自动化通信在线监测系统作为调度自动化各个业务系统关键节点设备的统一监测平台，具有如下特点：监测设备类型多样，监测对象数量众多，分布式信息采集，集中监视、多样性告警。其设计采用以下基本思路：
首先构建运行状态监测平台，实现监测对象信息建模、采集信息接入和集中处理、采集信息存储、采集信息展示、事件告警等功能。由于监测对象主要部署于安全I\II区，平台将部署于安全II区，通过多口防火墙接入调度自动化各个业务系统的监测主机和交换机；通过调度数据网络接入数据网络路由器设备监测信息和变电站测控监测装置信息。[2]开发跨平台主机状态监测代理程序，实现对被监测主机的信息采集。包括操作系统类型、CPU类型和主频、CPU使用率、内存及使用率、硬盘及使用率、硬件平台中纳入监视的进程或服务，以及网络端口工作状态和流量等信息。主机状态监测代理程序部署要考虑监测进程的监护功能。在平台上开发数据网络监测服务，对调度数据网络中的路由器设备进行集中监测，通过SNMP协议实时从对象获取监测内容，包括路由器端口的工作状态和流量。[3]开发测控单元监测装置，部署于变电站，通过变电站站控层网络，实现对变电站内测控装置的监测，通过调度数据网络，实现与平台的信息交互。开发专用消息总线，提供测控监测装置、主机状态监测代理的统一信息传输服务。
二、系统构成设计与实施
1.硬件体系
（1）系统平台对象。主站监测平台服务器：负责系统的建模、与系统的主机和变电站监测装置的通信，以及监测设备运行的有关数据的采集与存储。
变电站站端信号采集装置：负责采集变电站中的测控装置、保护装置等设备的运行信息，并将该信息发送到主站的监测平台服务器。
（2）系统监测对象。调度自动化业务系统的主机；调度数据网络中各变电站的路由器以及端口；变电站的测控单元装置、保护测控装置和微机保护装置。硬件体系结构见图1。
2.软件体系
系统软件体系共分为4个层次：监测对象层、采集层、消息总线（通讯层）、平台层，其中采集层、消息总线（通讯层）、平台层是系统有机组成部分。
监测对象层：主要是电力系统中二次设备状态在线监测系统的监测对象构成的集合。其中包括EMS系统关键主机、TMR系统关键主机、其他自动化业务系统关键主机、数据网络路由器、变电站测控单元、变电站网络设备及系统主机等。
采集层：是面向监测对象开发的，用于采集监测信息的软硬件集合。其中包括主机信息采集代理模块、平台SNMP网络监测服务模块、变电站测控单元监测模块、变电站监测装置。主机信息采集负责采集主机的所有运行信息；平台SNMP网络监测服务模块部署于系统平台服务器，通过SNMP协议，从被监测对象中获取监测信息；变电站测控单元监测装置通过对被监测装置信息的采集，使用IEC104通信规约，将获得被监测测控单元的运行状态上送到主站的平台监测系统。[4]
消息总线：是为采集层模块和平台层的数据交互提供公共通信服务的软件集合。
平台层：是电力系统二次设备状态在线监测系统的核心，提供对监测对象信息建模、采集信息接入和集中处理、采集信息存储、采集信息展示、事件告警等功能。包括平台模型建模及维护模块、模型数据接口、消息网关模块、综合监视模块、GSM短信告警模块以及信息发布模块。系统软件体系结构见图2。
3.模型设计
根据系统监测对象的类型和范围，设计了电力系统调度自动化系统在线监测系统的对象描述模型，系统模型中共设计了七个类：控制中心、业务系统、变电站、主机、测控单元、路由器、链路、交换机。其中控制中心、业务系统、变电站三个类对象是容器对象；主机、测控单元、路由器、链路、交换机五个类对象是实体对象。其关系是控制中心包含业务系统，变电站从属于控制中心，控制中心直接包含路由器对象；业务系统可以作为控制中心（或变电站）的子对象，被包含，同时业务系统可以包含主机、交换机两个实体对象；变电站从属于控制中心，作为子节点存在，可以包含测控单元、路由器等实体对象，也可以包含业务系统容器对象。图3是系统模型中各个类对象的关系。