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基于客户/服务器模式的调度自动化作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-249:02:12摘要：该文介绍了基于功能分布的客户/服务器模式的海丰电网调度自动化系统的设计思想，分析了海丰电网调度自动化系统的硬软件总体结构、系统功能和特点，介绍了数据库管理系统实时数据流。关键词：客户/服务器；调度自动化1海丰电网调度管理系统概况海丰县位于广东省东南沿海。至2004年底，海丰县共建有变电站8座，其中220kv有海丰站1座，110kv站5座，35kv变电站有2座。全县总供电量约400GWh，最大负荷约100MW。随着电力工业的快速发展，电力系统的结构和运行方式越来越复杂多变，同时对电能质量、供电可靠性和经济运行性的要求也越来越高。先前的海丰电网调度管理系统仍是落后的手工录入、查询和统计，已不能满足现代电力系统的要求。针对这一现状开发了海丰电网调度自动化系统。2调度自动化系统设计思想海丰电网调度自动化系统体现开放式系统设计思想。系统多采用国际标准为主，如操作系统采用windows系列,数据库为sybase，网络为TCP/IP协议等，在支撑软件及与其它系统互联等方面具有开放的特征。系统的开放性还延伸至应用系统。应用软件的开放性设计从基础的应用软件平台层，一直到用户级。应用系统的开放性设计具备多层次特征，为多方位、多层次持续拓展系统功能提供了基础。系统按照功能分布的多服务器总体构架设计，不过分依赖集中的服务器资源，采用符合国际标准的网络构架，将系统功能有序地分布到网上的各个节点：数据采集服务器、SCADA/实时数据库服务器、历史数据服务器、调度员工作站、维护报表节点等。同时，可按用户配置，每个节点可以完成独立的功能模块，也可运用多个功能模块。海丰电网调度自动化系统按照客户/服务器体系结构来实现。客户/服务器体系结构的先进性在于其既有集中式服务器服务处理能力，又具有节点分布式系统的优点，将对服务器的共享有效地延拓至所有网络节点。客户/服务器体系结构以服务器为中心，以网络支持为基础，实现系统内资源服务共享。它以客户端发出请求，通过网络提交给服务器，服务器接受请求，完成相应功能（如计算、数据管理等），再将服务结果从网络中返回到客户端，由客户端最终享用服务请求的结果。多种服务器，如SCADA服务器，Sybase历史数据服务器，在系统中可分布在各个独立的节点上，也可组合在一起驻留在一个节点上（如维护工作站与报表工作站）。它们有时可分别为不同的客户端功能模块提供服务，有时为同一客户端功能模块服务（如数据库管理维护界面）。各个节点在执行各种丰富多样的功能任务时，不时变换着成为不同服务器的客户。这种拓展了的功能分布的客户/服务器模式的体系结构是本系统的精髓所在。3系统功能与结构根据海丰电网的特点，系统采用双机双网冗余配置。主网采用双以太网，其网络拓扑结构图如图1所示。服务器是系统的核心，基本任务是数据处理和数据维护，并向客户机传送格式化的数据信息；客户机负责提供用户界面。系统具有SCADA系统的全部功能，如数据采集、实时数据显示、异常或事故报警、遥控、遥调、运行报表记录，以及事件顺序记录、事故追忆等，为整个电力系统提供了运行状态和监控手段。3.1系统的硬件平台及结构调度自动化系统的基础地位和重要性突出要求其具备强大的处理能力和高安全性和可用性。海丰电网调度自动化系统的关键子系统节点均采用冗余配置（如前置机和历史数据库服务器）。系统具有硬件设备和软件任务模块的运行自监视功能，能够自动通过热备用切换等机制保证基本系统的正常运行。SCADA历史服务器：负责保存各种SCADA系统的历史数据和整个系统的协调管理，保持实时数据库的最新最完整备份；负责组织各种历史数据并将其备份，以供服务器故障时恢复历史数据。采用客户/服务器结构体系，处理速度快、安全性高、保存容量大，并具有标准、开放的数据库访问接口。前置机：采用双配置互为热备用，用来与RTU通讯实现对电网实时运行信息采集，将实时数据提供给服务器的实时数据库，并按照应用所下达的指令实现对远方站的调控功能。每套配置容量为可接入16台双通道异步通信远动装置。维护/报表工作站：主要用于整个系统数据的建立及修改、画面建立和修改、报表生成、系统运行参数定义和修改、系统程序的维护和开发。此外，还用于对系统运行状态的实时监视，向RTU下载数据和发布命令，对重要的工况参数进行实时打印及查看系统记录。WEB网络通信工作站：是与其他网络系统，如MIS网和广域网的联络站。通过WEB网络通信工作站本系统可与外部系统进行数据交换和信息发布。调度员工作站：是调度员直接操作的界面，提供所有功能的入口，显示各种画面、表格、告警信息和管理信息，提供遥控、遥调等操作界面，负责对模拟屏的控制。GPS时钟：是系统的标准时钟源，用RS232串口，以循环格式传送时间信号。3.2系统软件平台及结构软件平台包括三部分，即操作系统软件、数据库管理系统软件和SCADA应用软件。操作系统采用windows2000server及windowsxp；数据库系统由商用数据库sybase和自行开发的实时数据库两部分组成；应用软件的支持平台，主要包括绘图软件、报表软件和通信软件等。软件平台采用了开放式和分布式的体系结构和面向对象的技术，建立在国际工业标准基础上，因而具有良好的开放性、可扩充性、可维护性。操作系统：对于历史服务器，采用windows2000server系统；对于所有工作站，统一采用windowsxp操作系统。windows2000server及windowsxp是基于客户/服务器体系结构的多线程32位操作系统，可同时为多个客户提供及时服务；支持虚拟内存，具有良好的内存保护机制，避免了因应用程序相互干扰而影响操作系统的正常运行。数据库管理系统：为了在保证数据库访问的开放性和标准性的前提下，满足电力系统数据访问和数据处理的实时响应性，数据库管理系统由商用数据库和自行开发的实时数据库两部分组成：商用数据库采用目前国际上流行的Sybase数据库作为数据用程序运行平台，主要用于历史数据存储，数据库模式建立，以及对外部系统的访问接口；实时数据库常驻内存，支持数据的快速访问和处理，支持客户/服务器模式SQL访问。电力系统的数据十分庞大，不是所有数据都需存放在内存数据库中，可以按数据的以下特征来区分：①实时性，实时数据库的数据都具有一个时限与之相连，时限短的必须保存在内存数据库中；②高效性，频繁存取的数据必须存放在内存数据库中；③关键性，关键性是指事务处理的重要性，为了确保系统的高效性，关键性数据最好放置在内存数据库中。而数据模式、数据断面、历史数据等一般存放在历史数据库中。实时数据流流程图如图2所示。历史数据库和实时数据库均支持冗余双服务器热备用机制，冗余服务器之间自动地保持数据的一致性。SCADA应用软件：包括绘图软件、报表软件、前置系统软件和通信软件。绘图软件是全图形化人机接口，为整个系统的各类用户提供方便、灵活的显示、操作手段和统一的感观。其主要功能有画面编辑、窗口及画面显示管理、交互式操作管理、曲线功能和拷贝功能等。报表软件可生成各种格式灵活的报表,并可在表中插图，具有灵活的报表处理功能，可进行表格内的各种数学运算。运算公式可在线设置和修改，可在报表上对报表数据进行修改。网络管理系统采用TCP/IP协议实现各网络节点之间的信息交换。TCP/IP协议中最常用的是传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。使用TCP协议时网络开销较大，控制比较复杂，但通过协议可以对传输进行监视和控制，并能保证数据的可靠传输，并且传输的数据长度不受限制。而UDP协议在控制上比较简单，网络开销比较小，不需要建立、维护和拆除链路，且支持广播报文；其缺点是数据传输不可靠，数据长度受限，特别是在大量使用广播报文时，有可能形成广播风暴，导致网络瘫痪。本系统分别利用了TCP和UDP协议的优点而将其缺点降低到最低点。对于传输频繁而对数据可靠性要求不高的数据采用UDP协议，从而降低主机和网络的开销；对于偶然发生的、对数据可靠性要求比较高的数据采用TCP协议传输，以提高数据传输的可靠性。本系统自投运以来，稳定可靠，技术性能良好，为海丰电网的安全调度和生产管理提供了正确的信息，达到减员增效的目的。