随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性的解决提供了技术基础,从而消除了以太网直接应用于工业现场设备间通信的主要障碍,为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。
近20年来工业测控系统发展的趋势是:分散控制和集中管理、标准化和开放性。工业测控系统从传统的集中测量控制系统转向网络化的集散控制系统。随着现场总线技术高速发展和标准化程度不断提高,以现场总线技术为基础的开放型集散测控系统现场总线测控系统得到了广泛的应用。同时,以太网的应用也迅速向工业测控系统渗透,在工业自动化应用中异军突起。这种趋势的出现与计算机技术、信息技术、网络通信技术的高速发展相关。现代工业系统信息交换的需求也已经从管理层内部迅速覆盖到控制、现场设备等各个层次,连接上层网络和现场总线的通信设备成为工厂自动化系统中的关键设备之一。
以太网因其结构简单、投资经济、使用方便等优点将不断深入地应用到工业现场,在现场总线控制网络中,将价廉物美的Ethernet设备应用到现场控制网络已成为必然趋势。
Internet在人们生活与工作中的应用越来越广泛,其上承载的业务除了目前的多媒体、电信、公用信息服务外,将来还会包括越来越多的电子商务、企业Intranet信息服务等业务。研究开发本系统的目的就是适应这种趋势,突破目前电网自动化管理系统的封闭局面,在Internet各处均可用浏览器监控电网运行动态情况。以便于将电网监控与数据采集系统、负荷控制系统以及电网生产管理系统等组合为一体,在自动化水平、电网运营管理和经济与人力投入等方面获得较高的性能价格比。同时Internet上各种新技术的出现与应用也使这种设想成为可能,其中基于组件对象模型和Windows应用编程接口的ActiveX技术尤其引人注目。
治安卡口本系统的实现主要是基于这种技术的、系统的应用功能有:电网运行动态监视、电网事故综合分析、辅助服务质量监视、低频振荡监视与分析、传输功率实时监视、状态估计性能提高,功角、电压和频率安全稳定在线分析,预防控制在线决策,紧急控制预决策,事故分析和处理决策支持等。为了完成这些功能,设计的系统总体结构如图1所示。
基于web的电网远程监控系统可以多点进行数据采集、数据分析和数据显示。通过计算机网络技术,可以对相关设备及数据进行远程监控,在Internet各处均可用浏览器监控电网运行动态情况符合电力工业控制网络的发展趋势。
远程终端单元RTU可对电网中的三相电压、三相电流等重要参数进行监测,并能存储这些参数。所获得的数据通过服务器进行发布到客户端。用户可通过浏览器直接远程访问系统中的数据,相关管理人员可实行电网远程动态监控。
RTU安装在电网的各个分布点,用于对电网参数进行长期监测,通过以太网接口将相应分布点的电网参数传送到监控中心。整个电网动态监控及信息管理系统具有以下功能:
(1)可对三相电压、三相电流进行实时测量,并及时计算电压、电流的有效值、电压电流三相不平衡、有功功率、无功功率等重要参数;
(2)可记录相关重要事件、故障发生时及时准确的警;
(3)对参数进行计算分析,并对这些信息进行有效的评价,为决策提供重要参考;
(4)具有开关量输入输出能力,可以实现各种开关控制;
(5)具有远程通信接口,服务于更高层的企业信息分析管理系统;
(6)具有良好人机交互界面,便于对电网运行状况的了解提供帮助。
为了实现以上功能,要求该系统具有以下性能:
(1)能够高速运行,并且安全稳定、操作简单,便于维护和扩展;
(2)为支持大的计算和复杂算法,必须具备较强大的数字信号处理能力,要求能够准确快速处理相关数据;
(3)系统功能覆盖了从底层任务执行到高层应用,需要具有充足的资源空间;
(4)具备过程通信能力,便于客户端的用户访问, 与运行管理监控中心相连,可以图形化的实时显示数据。
电网远程监控系统采用三层结构:电网监控层、运行管理监控中心层和Internet层。
(1)电网监控层:RTU连接到供电电网中,监视三相交流电网中所有的重要参数。RTU能够不间断的获取供电电网中的相一零电压、相一相电压等参数,并可以将这些数据及时传送到运行管理监控中心层。
(2)运行管理监控中心层:监控中心通过以太网与RTU连接,接收RTU从电网获取的各项参数。监控中心运行监控软件,并通过人机交互界面,将采集的参数以可视化的方式展示出来。通过监测画面的切换,进行在线数据查询、状态查询、数据查询、数据存储等操作。
(3)Internet层:运行管理监控中心运行数据库,可将采集的电网参数通过Web方式进行发布。通过各种浏览器便可访问采集到的各项数据,实现电网远程监控。
电网监控系统的处理过程其实就是数据采集、数据传递和数据处理的过程,其中对于数据的处理难免要用到数据库。数据库就是将数据用计算机处理后加以保存,通过规则的排列顺序及分类,使得可以快速的提取或维护数据。数据库为电力系统监视和运行控制计算提供正确的依据,数据库在系统中发挥着重要的作用。
本系统数据库设计包括:输入模拟量、输出模拟量、输入输出开关量、控制信息等的存储,过时的历史数据的删除操作由程序按时间自动进行删除,不需人工干预,保证了有足够的磁盘空间存储最新的历史数据。