基于调度数据网集中监控变电站的远程维护

高峰 杨敏 唐丹红 郭磊

【摘 要】本文介绍了基于调度数据网集中监控变电站远程维护的设计原则，功能、结构和性能；包括了系统流程，采用技术和界面设置。集中监控服务器是主站面向广大厂站端，开发的一种可用于收集分布远程在各地的厂站信息以及根据厂站端的各种数据，产生相应的表格和图表和其它的相关的信息。在带给用户简易操作的同时，也为用户提供直观的厂站端工作信息，方便用户各个厂站。远程监控服务器在设计的过程中，遵循安全，实时，高效，双向的原则，争取做到及时的响应和显示的原则。介绍了基于调度数据网集中监控变电站远程维护的设计原则，功能、结构和性能；包括了系统流程，采用技术和界面设置。

【关键词】调度数据网 集中监控 远程维护

目前随着科学技术的发展，以及网络技术的普及，越来越多的设备通过有线和无线的方式连接到网络中，目前更多的设备加入到物联网的大潮中。而传统的企业在对设备的检查与维护的过程中，更多的是采用到现场查看工作状态，维修的方式，这样对于企业来说，即要耗掉更多的时间和金钱，而且也极不划算。

随着网络设备的普及，以及云服务的产生，本项目是在基于上述条件的情况下来进行相关的调研和设计，以期在借助于网络的情况下，实现如下功能：

在调度主站通过控制器来实现对于远程的变电站监控后台进行操作控制的作用。

双方实现两方面的目的：（1）控制命令，即由调度主站下发的控制远程维护控制器的遥控指令；（2）维护工作交互，即对变电站自动化系统的维护数据，包括对变电站站端系统的备份数据。

集中监控服务器是主站面向广大厂站端，开发的一种可用于收集分布远程在各地的厂站信息以及根据厂站端的各种数据，产生相应的表格和图表和其它的相关的信息。在带给用户简易操作的同时，也为用户提供直观的厂站端工作信息，方便用户各个厂站。

1系统整体设计方案

1.1设计原则

远程监控服务器在设计的过程中，遵循安全，实时，高效，双向的原则，要做到及时的响应和显示的原则。

（1）先进性原则。同时我们基于业界通用开放性标准，采用先进成熟的技术，基于业界通用开放性标准，采用先进成熟的技术，遵循紧密结合电网企业自身特点，使系统能够满足桌面运维业务管理需求，同时适应未来一段时间业务需求及发展变化的需要。

（2）模块化设计原则。基于软件的模块化设计原则，希望每个功能一个专用模块，以利于后续的扩充和修改。同时希望界面能够功能舒适，易用。用户体验好。

（3）经济性原则。基于市场上现有的软硬件技术，本着节约成本的考虑，尽可能选择性价比高的实现方案，以实现最大的经济效益和社会效益。

（4）服务器功能。服务器的主要功能是通过网络收集分布在各地的厂站端的数据，形成规范的管理，提取相就的站内信息，来预测和遥近期厂站端的功能。其中厂站端的系统的工作状态、工作参数通过网络传入控制器的相应的数据库表中，当合法的用户通过浏览器进行浏览时，服务器能够根据客户设定的条件显示相应的画面，以查看各种电站的参数，根据客户的要求绘制表格和图表，并能够存成excel格式或者txt文档等。使得用户可以在世界任何一个地方都可以操作和查看自己的电站以及管理自己的相关的设备。

同时如果出现相应的问题，可以实现远程的关断的相关功能。

1.2系统架构

服务器采用B/S结构来实现，要求能够实现7X 24小时的不间断的工作，用户必须注册才能对服务器进行访问，可以通过IE， Firefox， Safari等不同的操作平台进行淑览，服务器也可以放在建设大型电站的那边，或者放在本公司，使用户和相关的管理人员即可以WAN或者LAN对服务器进行访问（见图1）。

图1

用户可以根据自己需求，填写相关的Email或者手机号码，以收到相关的电站的报警信息，主站端可以根据报警信息的级别，对于厂站端进行相应的控制。

2系统需求和功能

2.1采用技术

远程监控系统Web端将基于成熟的.Net架构，拟采用Asp.net技术进行开发。优点是上手比较快，维护方便，与Microsoft相关软件兼容性好。

2.2界面风格

用户接口和操作界面设计尽可能考虑人体结构特征及视觉特征，界面力求美观大方，操作力求简便实用，整个系统易于使用。并且远程监控系统Web端将采用目前通用Web服务器架构，具有导航栏，显示区域等部分。能够同时支持IE，Firefox，Safari等通用浏览器。

2.3精度要求

涉及到时间节点的要确定到某一天，结合系统时间确定到年月日，如项目的总时间为50天，开始于2014年7月21日星期一，则结束为2014年8月22日星期五；涉及到金额方面的数据要确定到角，如合同金额为1333333.5元；涉及到人员权限的划分要精确到具体的人或角色；涉及到面积或者其他小数的时候精确到小数点后两位，进行四舍五入运算；对工作日和自然日进行区分（自然日和工作日的设置可以在设置区进行设置）。

2.4时间特性

（1）响应时间；对于查询、登录等的响应时间应不超过5秒种，即最长时间不能超过15秒；（2）更新处理时间；保存、编辑等操作的响应时间不应超过10秒种。

2.5灵活性

（1）操作方式上的变化；系统采用B/S模式，在操作上尽可能的简单、界面要友好、人性化，不要存在太多的键盘和鼠标互换的操作交替存在，对于一些重要的提示信息要在颜色上加以区分，对与IT专业术语要有专门的、通俗的解释，要存在合理的操作手册和帮助文档。（2）运行环境的变化；运行环境尽可能的简单，最好能做到只要能上网，只要有IE就可以登陆该系统，就可以使用该系统，而不需要再安装什么插件或者驱动之类的东西。（3）同其他软件的接口的变化；提供标准接口，并且要与现有系统相结合。（4）在项目管理的同时，要能够灵活的进行项目阶段任务和时间节点的调整，只要项目未竣工，则可以随时调整项目的任何元素。

2.6系统可靠性

对系统（系统平台、应用系统和数据库）应该设计尽可能详尽的故障处理方案，以保证系统的快速恢复性。并采用冗余技术保证数据可靠存储、系统可靠运行。对系统运行状况采用自动检测、报警、监控等方式进行实时观测。

2.4系统容错性

系统的容错能力要求：当用户进行正常的数据输入时，系统对输入的数据要做有效性检查和完整性检验，保证将正确的数据存入数据库，对于用户错误的输入，不但拒绝接受，而且要给出明确的错误提示，供操作者改正；对于用户输入非法的和对系统具有破坏性的数据，系统能够加以识别，并做出相应的处理，避免造成系统的死机和瘫痪。

2.5系统可维护性

系统将采用大家熟悉的易于维护的系统平台，系统维护方便，备份及数据恢复快速简单、系统配置体现自动化，尽量避免复杂的系统配置操作。

2.6数据备份与恢复

在系统使用过程中，由于硬件出现故障或其它原因造成系统暂时性的中断后系统重新启动时，能够保证系统将原有的数据快速恢复，使继续运行下去。在数据库设计时，有软件自动（默认）或人工对重要的数据进行定期的备份，并做有备份日志，系统的功能中专门设计数据备份和恢复功能，使用户能够快速地自动地将数据从故障处恢复。

2.7输入输出要求

输入清晰明白、数据类型要确定，如要求输入时间则要提示是输入YYYY/MM/DD还是YYYY-MM-DD或者YY-MM-DD等，如字符则需要提示最大字符数量是多少；输出要显示先决条件，要给出正确的提示如统计图，则必须给出统计数据是针对哪些数据对象做的统计；查询和统计的口径要统一。

数据管理能力要求，主要是文档的管理，必须给出文档管理的最大数量、存储容量，以及上传下载的平均速度。

2.8易用性要求

用户接口和操作界面设计尽可能考虑人体结构特征及视觉特征，界面力求美观大方，操作力求简便实用，整个系统易于使用。

2.9安全性要求

为确保系统的安全性，系统采用身份认证、数据签名和验证、权限控制、数据传输加密/解密和数据库登陆验证等措施来保障系统具有足够的安全性。运用日志，对进入系统的用户的操作进行记录，可以根据日志进行事后分析，从而找到事故的发生原因、责任者或非法用户。

2.10对兼容性和扩展性要求

（1）为适应将来的发展，系统应具有良好的可扩展性和可维护性。（2）软件设计尽可能模块化、组件化，并提供配置模块和客户化工具，使应用系统可灵活配置，适应不同的情况。（3）数据库的设计尽可能考虑到将来的需要。为业务扩展留下二次开发接口，确保系统具有非常强的平台跨越和应用扩展的功能。（4）硬件平台设计应充分考虑到系统在今后的增容问题，无需重复建设。

2.11访问需求

远程监控系统Web端能够实现7 X 24小时的不间断的工作，用户需要注册才能使用相关功能，用户可以通过IE，Firefox，Safari等不同的浏览器进行浏览，Web服务器也可以放在建设大型电站的客户工作地点或者放在本公司，使用户可以通过WAN或者LAN对Web服务器进行访问。

3 软件开发

3.1 服务器端的程序开发

服务器后台需要启动对厂站端的监控程序，厂站端可以通TCP或者UDP协议根据相应的端口号来实现数据传输，主端负责数据的收集和采集工作，并根据信息的不同，存储到相应的数据库表格中。

传输过程如下：

（1）控制命令。主机端发送相应的控制命令到控制器，控制器接收到相应的命令之后，发送相应的命令信息到厂站端

（2）维护工作数据流。厂站端发送相应的信息到控制器，控制器发送相应的信息到主机端，主机端收集到相应的数据信息后，可以进行相应的查看以及备份等操作。重点：服务器能够根据客户的各种需求生成相应的表格以供客户查询和浏览以及对比分析，同时可以设定相应的控制命令和报警信息。

（3）用例描述：

用例名称：基于调度数据网集中监控变电站；范围：监控厂站端的运行信息；级别：服务器目标；主要参与者：分布于各地的厂站端与主站端的管理员们。

涉众及其关注点：

用户：用户希望能自动、简易、无误、快速地设置查看厂站端的运行情况，能够通过自动化处理解决站内信息的误发、频发、遥测数据不准确等问题，以及根据数据和图表的显示分析其电站的运营状况。因为该产品针对的是各厂站端的运营情况，可操作性就显得格外重要。

（1）前置条件。服务器实现7x24小时的数据监控和采集工作。（2）后置条件。各地的厂站能够根据用户的设定，把相关的参数数据传送到主机端的数据库中进行保存。（3）生成场景：系统启动，管理员输入用户名和密码进入相应的系统，管理员通过各个厂站的ID进行添加和删除操作。厂站端用户要查看自己所属的电站信息，登陆平台后可以查自己电站运营信息。系统搜索可连接的厂站端信息，通过控制器，存储数据信息到服务器。用户登录后，有自己的相应的页面，可以查看电站的信息，每天，月、年的走势图，并根据用户的偏好选择自己喜欢的图形样式，例如条形图，饼形图，线性图等，以及根据客户的需求生成相应的表格。（4）扩展：3a.系统未搜索到连接的厂站端：用户可重新搜索。3b.用户可以删除和添加相应的厂站端：用户可选择上一步重新设置。3c.用户可以象blog一样定制自己要显示的页面，以及查看的功能。3d.用户可以把数据导出成excel的报表格式或者txt格式，以供客户进一步的分析和查阅。（5）特殊注意：由于你所处的位置的不同，与服务器处理机器的速度和监控设备的不同，也许你所看到的数据会与实时有一定差据。

3.2 系统流程图（图2）

图2

3.3 WEB端系统架构（图3）

图3

3.4显示厂站端的概况信息

（1）显示信息功能用于向用户显示厂站端的信息。（2）显示语言支持简体中文显示。（3）显示当前厂站端的容量，当前的功率，发电量的相关信息，以及实时功率。（4）可以显示，年月日相关的信息。并可以把相关的信息以图形方式导出。

显示的信息包括：日期、时间、总发电量、当日总发电量、当前单台逆器的发电功率、当前总发电功率、逆变器类型、逆变器序列号、逆变器固件版本号、逆变器错误信息、监控器的系列号、监控器固件版本号、图表显示当日发电量、历史总发电量、单台逆变器历史发电量、输入输出电压，以及输入输出电流，以及频率等， 减排量、显示发电收益、IP地址、MAC地址、公司Logo。

3.5查看实时信息

实时信息主要包含当前实时采取的数据信息，信息的采集以分钟为单位，有客户进行相应的设定工作，通过这个页面可以更详细的显示相应的数据信息。可以根据不同厂站端进行查看。

3.6查看历史信息

数据信息存储到相应的数据库中，客户可以按照时间段来查看相应的厂站端信息，并能够根据不同的参数来显示相应的图形。

3.7报警信息

系统的警报信息会实时传递给远程的主机端，主机端可以设定相应的警报接收人。当接收到数据信息时候，能够实时反馈，进行相应的关断操作。

3.8界面

本服务器要求系统采用目前通用web服务器架构，具有导航栏，显示区域等部分。能够同时支持IE， Firefox， Safari等通用浏览器。

3.9数据导出

本项主机端的管理员可以根据自己的需要，选择想要的数据进行导出操作。可以导出每天，每周，每月的数据信息。按照excel的格式导出。

3.10设定

通过本栏目可以进行数据相关设定操作（图4）。

（1）添加和删除相关的信息。（2）进行相应的关断操作。（3）设定相应的报警信息的接收人。

图4

4 结语

综合上述，基于调度数据网集中监控变电站远程维护通过服务器收集分布在各地的厂站端的数据，形成规范的管理，提取相就的站内信息，来预测和遥近期厂站端的功能。使得用户可以在世界任何一个地方都可以操作和查看自己的电站以及管理自己的相关的设备。

参考文献：

[1] ABB.EXCOUNT-II Users manual ABB公司，2009，6.

作者简介：高峰（1984-），男，工程师，主要从事电网自动化等方面的研究。