監(jiān)控系統(tǒng)在電力通信網中的應用

2014-01-02 15:57:03 大云網　點擊量：評論 (0)

　　如今的電力通信網以同步數字傳輸技術(SDH)為基礎，以E1 2Mbit s線路傳輸方式組網架構，承載多種電力系統(tǒng)的綜合業(yè)務，如繼電保護信號、遠動信號的傳輸，調度電話、日常電話的正常使用，光穿透業(yè)務等。通信業(yè)務

　　如今的電力通信網以同步數字傳輸技術(SDH)為基礎，以E1/2Mbit/s線路傳輸方式組網架構，承載多種電力系統(tǒng)的綜合業(yè)務，如繼電保護信號、遠動信號的傳輸，調度電話、日常電話的正常使用，光穿透業(yè)務等。通信業(yè)務在電力網中的作用越來越明顯，但是由于通信專業(yè)人員短缺，并且要做到被監(jiān)控局站的無人值守，因此引入監(jiān)控系統(tǒng)是勢在必行。

　　一個合格的監(jiān)控系統(tǒng)必須應能達到以下幾點要求：必須形成至少涵蓋本地網規(guī)模的多級監(jiān)控網，具備較強的擴容能力;必須達到實時監(jiān)控的響應時間，并實現系統(tǒng)性能與系統(tǒng)規(guī)模的無關性;監(jiān)控的軟硬件體系必須穩(wěn)定可靠;必須能將各種不同類型的傳統(tǒng)設備和智能型設備完整的納入監(jiān)控系統(tǒng);系統(tǒng)硬件具備升級兼容性;系統(tǒng)軟件具備在線擴容、設置更新的能力;可以靈活的擴展圖像監(jiān)控的功能，并實現告警聯(lián)動。

　　1監(jiān)控對象的分類

　　按照監(jiān)控對象的不同，可以把監(jiān)控對象分成三類，即按用途分類，按性能分類，按電特性分類。

　　1.1按用途分類

　　可分為通信動力系統(tǒng)監(jiān)控和環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)控兩大類，其中通信動力系統(tǒng)包括高壓配電、低壓配電、交流穩(wěn)壓器、UPS、整流器和蓄電池組等動力設備，環(huán)境系統(tǒng)包括機房用空調、門禁、溫濕度、紅外、煙霧、水浸等環(huán)境量。在各局站無人值守的情況下，還配有靜態(tài)或動態(tài)圖像監(jiān)控，在中心實時監(jiān)視現場的情況。通過對動力設備和環(huán)境合理布置監(jiān)測點，就能準確將設備運行狀態(tài)和運行數據集中反映到監(jiān)控中心

　　1.2按性能分類

　　按被采集設備的性能可分為智能設備和非智能設備。智能設備只設備本身帶有一定數量的傳感器、變送器，可以進行數據采集和處理能力，并帶有智能接口，可直接與后臺進行通信。非智能設備本身不具備數據采集和處理能力，無智能接口。對于是能設備，可通過其智能設備協(xié)議(包括智能設備通信協(xié)議、數據包的結構、包的內容及接口方式)直接進行通信，納入監(jiān)控系統(tǒng)。對于非智能設備則需通過采集器采集數據再接入監(jiān)控系統(tǒng)。

　　1.3按電特性分類

　　(1)按電量分

　　監(jiān)控對象可分為非電量和電量，對于非電對象(如溫濕度)，應通過傳感器把非電量變成電量后接入數據采集設備，對于電量(如電壓電流)則通過變送器把其變換成適合采集器要求的輸入信號范圍后接入數據采集設備。

　　(2)按信號性質分

　　監(jiān)控對象按信號的性質可分為模擬量和數字量。模擬量是指那些隨時間連續(xù)變化的量(如交流電壓、交流電流等)，對這些量的測量，需采用模/數轉換器把模擬量變成數字量后才能適宜單片機采集，而數字量是指那些僅有“0”和“1”兩種狀態(tài)的量，這樣的量單片機可直接測量。

　　監(jiān)控量的分類

　　在實際應用中，一般只選擇四種有代表性的參數進行監(jiān)控，即

　　AI：模擬輸入信號參量(遙測量)

　　AO：模擬輸出信號參量(遙調量)

　　DI：數字輸入信號參量(遙信量)

　　DO：數字輸出信號參量(遙控量)

　　2監(jiān)控系統(tǒng)組網結構

　　從系統(tǒng)規(guī)模來看，電力通信網監(jiān)控系統(tǒng)需要有較大的監(jiān)控規(guī)模，需要能涵蓋整個本地網，監(jiān)控對象的數量多，類型復雜;從結構來看，監(jiān)控系統(tǒng)屬廣域網范疇，規(guī)模大、數據量多，其組網結構與一般的小規(guī)模普通局域網類設計出發(fā)點完全不同。其合理的架構就是分布式廣域網結構，結合通信行業(yè)階層試管理體制的模式，動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)在網絡架構上應該采用樹型階層分布式網絡架構，組建一個樹型階層式的類Intranet廣域網監(jiān)控系統(tǒng)，簡單示意如下:

　　動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)要實現樹型階層分布式網絡架構，其主要數據處理層應該是分布在“監(jiān)控中心”，由該層的處理總機構成整個監(jiān)控廣域網的分布式計算機系統(tǒng)。主監(jiān)控中心主要負責動態(tài)路由的建立，統(tǒng)一邏輯數據庫與物力分布數據庫的對應，以及應用層人機界面的接入。其優(yōu)點也是顯而易見的：

　　(1)系統(tǒng)具有良好的實時性，便于集中控制;

　　(2)網絡結構層次簡單，所有短劇數據直達本地網監(jiān)控中心，簡化了通信環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的可靠性;

　　(3)只有一個集中監(jiān)控中心，避免了由于多級監(jiān)控中心同時操作同一個監(jiān)控對象而引起的混亂;

　　(4)削減了監(jiān)控站的建設開銷，減少了傳輸設備的投資，在提高系統(tǒng)性能的基礎上，減低了系統(tǒng)價格。

　　(5)擁有很好的擴容性，結合分布式結構的并發(fā)特性，整個系統(tǒng)可在保證性能的前提下擴容到很大的規(guī)模。

　　3監(jiān)控信息的傳輸方式

　　在動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)中，傳輸方式是一個可以獨立于系統(tǒng)其他技術的技術。由于監(jiān)控廠商本身不提供傳輸條件，因此監(jiān)控數據的傳輸必須依賴于我們電力通信網已有的傳輸條件，也就是說要采用E1接入設備的2M組網方式。采用這種組網架構時，各基站通過E1/2Mbit/s線路中時隙傳輸，各個局站間通過完整的E1/2Mbit/s線路將監(jiān)控數據介入區(qū)域監(jiān)控中心。通過完整的E1/2Mbit/s線路還可實現動力與影像信息的傳輸。因為實時圖像對于帶寬的要求比較高，模擬圖像數字化之后大約有100M，經壓縮后可達到384K-2M之間。采用2M組網圖像效果比較好，傳輸可靠。

　　4監(jiān)控數據處理方式

　　由于監(jiān)控系統(tǒng)所面對的遠端局站的數量相當的多，必須進行分轄區(qū)的監(jiān)控數據收斂，所以監(jiān)控系統(tǒng)可根據實際轄區(qū)情況設立區(qū)域監(jiān)控中心。區(qū)域監(jiān)控中心處理主機負責其轄區(qū)內的所有監(jiān)控數據的收集與處理，作為整個處理系統(tǒng)的一個并發(fā)處理分節(jié)點。除了動態(tài)的實時告警信號實時的處理主機，故總監(jiān)控中心的處理主機就可以減少實時備份各分控中心實時數據的龐大工作量。總監(jiān)控中心只需將當前使用者所需要的瀏覽數據從各區(qū)域中心傳送上來，即可完成實時的系統(tǒng)響應，整個地區(qū)各區(qū)域監(jiān)控中心的監(jiān)控數據成為總監(jiān)控中心在邏輯上統(tǒng)一，物理上分散的分布式大型動態(tài)數據庫。為了保證系統(tǒng)數據的安全可靠，區(qū)域監(jiān)控中心的主處理機采用可抽取式硬盤系統(tǒng)，實現硬件設備與系統(tǒng)數據的故障分離。為了長期保存和分類管理監(jiān)控數據，并提供標準的數據庫平臺，方便二次開發(fā)和與網管平臺的整合，系統(tǒng)在總監(jiān)控中心通過局域網建立后臺管理數據庫，采用了基于通用的WIN2000數據庫管理軟件系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了Windows系統(tǒng)多媒體能力好，且方便好用的優(yōu)點，使用的是全中文的基于瀏覽器技術的終端軟件，使監(jiān)控處理主機與PC、服務器在各自擅長的領域得到了完美的應用結合：監(jiān)控主機結合多任務操作系統(tǒng)負責實時數據采集與處理，PC多媒體平臺負責人機界面的處理，服務器負責后臺數據庫管理。

　　5監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成

　　監(jiān)控系統(tǒng)的網管軟件主要包括：前置機、數據庫配置程序、綜合業(yè)務臺、報表臺、節(jié)電通信機、數據存儲程序、門禁業(yè)務臺等系統(tǒng)軟件。各軟件功能和特點描述如下：

　　(1)前置機：監(jiān)控系統(tǒng)前端的預處理軟件，負責掃描各監(jiān)控模塊，接受被監(jiān)控設備的數據和告警信息，進行處理后送往監(jiān)控中心。用戶可在前置機上直接察看設備的運行參數和狀態(tài)。

　　(2)綜合業(yè)務臺、;監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的主要接口，可根據配置提供動力和環(huán)境設備監(jiān)控、圖像設備監(jiān)控、門禁設備監(jiān)控、報表查詢統(tǒng)計等功能。在監(jiān)控中心，可有多臺綜合業(yè)務臺，每個綜合業(yè)務臺具備的監(jiān)控功能可以不一致，但只有一個主綜合業(yè)務臺。

　　(3)報表臺：監(jiān)控系統(tǒng)與用戶的接口，供用戶查詢設備告警、設備運行情況以及設備維護情況，輔助用戶直觀地分析設備運行狀態(tài)，統(tǒng)計基站運行歷史數據。

　　(4)節(jié)電通信機：使監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控網絡的管理和支持軟件，用于管理各節(jié)點的連接及支持各節(jié)點間數據的正確交換和收發(fā)。

　　(5)數據存儲程序：用于接收告警信息和歷史數據，將這些數據保存至數據庫中。

　　(6)數據庫配置程序：用于對監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象、人員等主要配置信息進行配置，并能創(chuàng)建、維護數據庫。

　　6系統(tǒng)的基本原理

　　監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的設備可以分為兩種：智能設備和非智能設備。對于要監(jiān)控的非智能設備使用變送器來監(jiān)測，將其中的電量和非電量進行交換并轉換成標準信號(0-5V，4mA-20mA等)接入各采集模塊。智能設備提供了內部采集電路和通訊端口(RS232/RS485等)，可以通過廠家提供的通訊協(xié)議獲取這些數據，不需要外加傳感器和變送器。因為智能設備種類繁多，不同廠家的不同型號設備的通訊協(xié)議都不一樣，系統(tǒng)使用智能協(xié)議轉換器PCU進行協(xié)議轉換，將數據按照統(tǒng)一的格式上報。

　　各采集模塊連接在一條或多條RS485/RS422總線上，然后這些RS485總線直接或經過透明傳輸后接到前置機上，前置機進行輪詢、處理后得到各監(jiān)測量的實際值或狀態(tài)。為了降低傳輸系統(tǒng)中的數據流量，保證系統(tǒng)響應速度，前置機將數據分為兩類：對于重要數據，比如告警、狀態(tài)量改變等信息，一旦產生，立即主動上報給監(jiān)控中心;對于非重要數據，比如設誒云的實時數據，在設備正常運行的時候變化不大，用戶對其實時性要求不高，采用“查詢上報”機制，也就是只有在監(jiān)控中心發(fā)出查詢請求的時候，才將這些數據上報。除此以外，前置機還需要響應監(jiān)控中心下發(fā)的遙控、設置等命令，并將這些命令通過采集模塊正確下發(fā)給相應的設備。

　　業(yè)務臺是用戶進行日常監(jiān)控、管理的平臺。監(jiān)控業(yè)務臺可分可和，包含一個主業(yè)務臺，多個分業(yè)務臺。每個業(yè)務臺能實現的功能是配置的不同而不同，例如，圖像分控臺、空調分控臺、門禁分控臺、電源分控臺，這些分控臺的功能是根據操作員的不同而分配不同的權限。

　　節(jié)點通信機是系統(tǒng)的通訊樞紐，監(jiān)控中心之間、監(jiān)控中心與局站之間的數據通過節(jié)點通信機進行傳送。之所以稱之為“節(jié)點通信機”，主要指它支持廣域網的節(jié)點通訊特性，提供系統(tǒng)各軟件之間的點對點通訊機制，避免常見的廣播方式造成的系統(tǒng)流量增長。

　　7強大的告警和信息顯示處理功能

　　系統(tǒng)的告警級別分為三級：緊急告警、重要告警、一般告警。告警可以設定為按用戶的要求延遲上送。告警信息在監(jiān)控網中作為優(yōu)先級最高的數據被實時傳送。當告警到來時，系統(tǒng)將彈出告警提示窗口醒目地進行報警，告警信息以易于理解的完整語句報出，其中關鍵信息將以不同的顏色進行標注。告警提示窗口具有累積效用，即當前告警提示窗口未關閉時，后續(xù)告警不會彈出新的告警提示窗口，告警信息將顯示在最初告警的后面，用戶可以通過滾動條察看更多的告警。當告警數量很多的情況下，系統(tǒng)支持對當前告警條件的過濾顯示，此時只有符合系統(tǒng)設定條件的當前告警和以后新來的告警才會被顯示到當前告警窗口之中。

　　在談出告警提示對話框的同時，系統(tǒng)還將進行同步的告警打印、可以按用戶設定的時間，在告警發(fā)生并超過該時間后用戶未進行告警確認時進行告警尋呼、告警LED顯示以及告警短消息發(fā)送。在對告警進行確認時，用戶可以選取一條進行確認或全部進行確認。

　　綜上所述，在科學技術不斷發(fā)展的今天，方便、快捷、穩(wěn)定、可靠已經是各大企業(yè)對日常工作的共同要求。尤其是在電力通信網中，隨著電網的不斷擴大，業(yè)務量的不斷提升，做好維護工作，保障電網安全穩(wěn)定的運行是我們工作的任務和目標，目前我們所使用的監(jiān)控系統(tǒng)整合了多種技術在其各自應用領域的強勢，使整個監(jiān)控系統(tǒng)電力通信網中具備強大的系統(tǒng)性能、高可靠性和高可用性。