CN103729806A - 一种变电站告警图形网关最小化系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统自动化技术领域的系统及其实现方法，具体涉及一种变电站告警图形网关最小化系统及其实现方法。最小化系统以嵌入式工控机为硬件平台，RedHat Linux 64位操作系统为软件平台，通过IEC61850 MMS规约采集装置数据获取全站数据源，以哈希算法为索引的共享内存实时库和文件型存储为数据存储介质，通过消息总线贯穿于各应用中间，用于不同进程之间的数据交互，在此基础之上部署用于告警直传与远程浏览的告警直传服务和画面刷新服务，为告警转发和远程浏览数据转发提供规范化的数据来源。本发明解决变电站接入数据剧增给主站带来的传输和处理问题，并提出了“告警直传、远程浏览”这一种新型的数据交互方式。

Description

一种变电站告警图形网关最小化系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域的系统及其实现方法，具体涉及一种变电站告警图形网关最小化系统及其实现方法。

背景技术

为贯彻落实《关于全面推进大运行体系建设的工作意见》及技术支撑要求，国调中心指出大运行下变电站建设须遵守“告警直传、远程浏览、数据优化、认证安全”的基本原则，同时发布了《变电站调控信息交互规范》，规定了变电站应支持告警直传和远程浏览功能。在电力系统运行中，传统厂站端和调度主站端的数据传输，只有运动通信一种方式，依赖远动信息点表，通过CDT、101/104规约传输。而国家电网公司“大运行”体系则要求实现调控一体化，调度业务与设备监控业务相融合，由此需要上送大量变电站数据信息，大幅增加了主站系统数据库的存储和处理负担。为此，国调中心提出了“告警直传、远程浏览”这一新的数据交互方式并启动了试点，以解决变电站数据剧增带来的传输和处理问题。

现有变电站告警直传方案采用在变电站侧增加一台设备（建议采用国产硬件和安全操作系统），在该设备上通过DL476/104协议与主站通信，传送告警信息。远方浏览实现方案是采用在变电站部署图形网关，实现与调度端建立链接和安全认证、获取画面文件及数据刷新功能，主站端的远程浏览服务通过DL476协议获取厂站端的CIM/G语言文件和画面刷新数据。新建智能变电站应遵守一体化监控系统相关技术规范，Ⅰ区数据通信网关机和Ⅱ区数据通信网关机应具有告警直传和远程浏览的功能，可直接在数据通信网关机上部署告警图形网关相关功能模块。

南瑞科技在告警直传和远程浏览功能实现方案中提出，采用信号采集模块通过网络103或者IEC61850协议直接收取间隔层中的测控、保护装置的数据，并且存入自己的SCADA系统中。对于告警直传来说，当信号发生变化，信号采集模块采集变化数据发送给告警信号接收模块，该模块负责把相应信号经过分类、优化整合转换为满足调度要求的标准字符串编码，通过TCP与主站告警接收模块建立链接，采用DL476协议把相应字符串上送给主站端。对于远程浏览来说，当主站端发送打开图形请求后，通过TCP与主站数据接收模块建立链接，采用DL476协议上送相应的CIM/G语言图形文件，同时上送图形文件所关联的开关、量测等数据。

现有技术方案是在自身后台监控系统的基础上增加两台工作站，通过独立的通道实现告警直传和远程浏览功能，等同于一套小型的SCADA系统，造成资源浪费、建设成本提高、设备可靠性较差等问题，而且由于依托自身平台和功能模块进行开发，在运行环境、资源消耗和管理方式上受到很大限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种变电站告警图形网关最小化系统，另一目的是提供一种变电站告警图形网关最小化系统的实现方法，本发明解决变电站接入数据剧增给主站带来的传输和处理问题，并提出了“告警直传、远程浏览”这一种新型的数据交互方式。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种变电站告警图形网关最小化系统，其改进之处在于，所述告警图形网关最小化系统包括告警图形网关机，所述告警图形网关机属于变电站站控层设备，所述告警图形网关机向下与站控层网络连接，通过IEC61850 MMS规约采集间隔层测控和保护装置发送的数据；向上与调度数据网连接，通过DL476规约向调度中心传送告警直传与远程浏览数据；

所述告警图形网关机包括嵌入式工控机，所述嵌入式工控机采用RedHat Linux 64位操作系统；所述嵌入式工控机部署功能模块、公共服务模块和SCADA数据库模块，所述功能模块通过消息总线与公共服务模块进行数据交互，并通过变电站IEC61850 MMS规约采集装置数据获取全变电站数据源；所述公共服务模块通过消息总线与SCADA数据库模块进行数据交互，以哈希算法为索引共享内存实时数据库和文件型存储为数据存储介质。

进一步地，所述功能模块包括告警直传转发模块、远程浏览数据转发模块、IEC61850数据采集模块、矢量图形转换模块、系统管理模块和系统配置模块；所述公共服务模块包括告警直传服务模块和画面刷新服务模块；所述SCADA数据库模块包括实时数据库和文件型存储；

所述告警直传转发模块用于按照不同级别调度所关注信号的需求，定制变电站告警信息，采用DL476规约ASCII码数据块的方式转发至调度端前置告警接收模块；

所述远程浏览数据转发模块用于接收调度端发送的画面文件请求，按照DL476规约把G语言文件内容数据块，以及从画面刷新服务程序接收的画面全遥信/遥测数据块和变化遥信/遥测数据块转发至调度端前置数据接收模块；

所述IEC61850数据采集模块用于与全站IED建立MMS连接，逐个使能各IED的报告控制块，接收各IED上送的模拟量、状态量、保护等实时数据信息；

所述矢量图形转换模块用于将变电站监控平台所支持的SVG图形转换为调度支撑平台所支持的CIM/G图形文件，包括图元转换、图形转换和画面数据映射文件的生成；

所述系统管理模块用于监视系统所有进程的运行状态，对于发生故障的进程能够自动恢复，同时对多线程程序进行线程数量管控，实现多线程的启停管理；

所述系统配置模块用于解析全站SCD文件，生成数据采集模块启动所需的IED通讯配置文件及直传告警配置文件。

本发明基于另一目的提供的一种变电站告警图形网关最小化系统的实现方法，其改进之处在于，所述方法包括：

1）在嵌入式工控机上安装RedHat Linux64位操作系统，作为变电站告警图形网关的软件平台；

2）在系统中部署以哈希算法为索引的共享内存实时库和文件型存储，作为告警图形网关数据存储介质；

3）在系统中安装消息总线程序模块，并对其进行配置，包括应用、域、节点及共享内存大小的配置，该总线贯穿于各应用中间，用于不同进程之间的数据交互；

4）在此基础上部署用于告警直传与远程浏览的告警直传服务模块和画面刷新服务模块，为告警直传转发和远程浏览数据转发提供规范化的数据来源；

5）在功能模块中部署告警直传转发、远程浏览数据转发、IEC61850数据采集模块、矢量图形转换、系统管理及系统配置模块，其中告警直传转发和远程浏览数据转发模块向调度主站上送告警和图形数据，数据采集模块采集装置IED数据，存入共享内存实时库中，矢量图形转换将监控平台所支持的SVG图形转换为调度支撑平台所支持的CIM/G文件，系统管理模块管理系统各应用进程，系统配置模块对直传告警信息和采集通讯启动信息进行配置。

进一步地，所述告警直传转发以变电站监控系统的单一事件或综合分析结果为信息源，按照事故、异常、越限、变位和告知五级分类标准（事故是由于电网故障、设备故障，引起开关跳闸（包括非人工操作的跳闸）、保护装置动作出口跳合闸的信息以及影响全站安全运行的其他信号；异常是反映设备运行异常情况的报警信号，影响设备遥控操作的信号；越限是反映重要遥测量超出报警上下限区间的信息；变位是指开关类设备状态（分、合闸）改变的信息；告知是反映电网设备运行情况、状态检测的一般信号），参考Syslog标准化信息格式，经过分类整理、归并、优化处理后，生成标准格式的告警条文，经由告警直传转发模块，以DL476规约文本格式传送到调度主站，调度主站端告警直传服务程序接入后，告警信息分类显示在相应的告警客户端。

进一步地，所述告警直传转发模块与告警直传服务模块和调度主站之间的数据交互包括下述步骤：

a）调度主站和子站之间建立TCP通讯链接，调度主站端发送应用联系请求，告警直传转发模块确认应用联系；

b）告警直传服务模块接收IEC61850数据采集模块发送的告警通知报文，解析告警消息结构体获取信号类型、信号引用名、信号发生时间和信号数值，通过哈希索引接口从数据库查找信号所属厂站名称、电压等级、间隔名称、设备名称、信号名称、信号等级和遥测限值，经过对告警消息结构体和所查询数据库信息进行过滤、优化以及标准化处理，生成标准格式的告警条文；

c）告警直传服务模块通过消息总线的方式将标准格式的告警字符串内容发送至告警直传转发模块；

d）告警直传转发模块接收标准格式的告警字符串，按照与调度主站建立TCP通信连接个数，分发至各级调度主站；

e）调度主站接收到告警信息后，向子站端发送确认报文；

f）若15s内没有告警信息传输，调度主站和子站均发送测试报文，对端给予测试确认；

g）调度主站和子站在传输过程中均发送关闭连接报文，对端给予断开确认。

进一步地，所述远程浏览数据转发以CIM/G语言为浏览画面文件标准，DL476规约为画面数据传送的载体，经由数据转发模块向主站端发送图形文件及所包含的遥信遥测画面刷新数据，调度主站端图形程序接入后，远程浏览到变电站监控图形和画面刷新数据；

远程浏览功能的实现涉及告警图形网关机的IEC61850数据采集模块、画面刷新服务模块及远程浏览数据转发模块；画面刷新服务模块一方面负责通过消息总线与远程浏览数据转发模块交互报文，另一方面根据画面数据映射dat文件从SCADA数据库模块中取画面数据，首次取的是全数据，运行过程中取的是变化数据；数据转发模块负责接收调度端发送的画面文件请求，然后按照DL476规约把CIM/G语言文件内容数据块，以及从画面刷新服务程序接收的全遥测数据块、全遥信数据块、变化遥测数据块、变化遥信数据块转发至调度主站。

进一步地，远程浏览数据转发模块与画面刷新服务模块和调度主站之间的数据交互包括下述步骤：

A、调度主站端发送应用联系请求，数据转发模块确认应用联系，调度主站和子站之间建立TCP通讯链接；

B、调度主站端发起图形文件请求，数据转发模块从G语言文件目录下找到所请求的图形文件，按照DL476规约发送文件内容数据块的方式，把图形文件发送至调度主站端，如果图形文件大于1KB，采取分帧的方式多次发送；

C、同时数据转发模块通过消息总线向画面刷新服务模块发送新建图形报文，画面刷新服务模块初始化画面数据缓冲区；

D、图形文件发送完成后，调度主站发送释放请求，获取图形文件流程结束断开TCP链接，数据转发模块确认释放；

E、调度主站端再一次发送应用联系请求，数据转发模块确认应用联系，调度主站和子站之间建立TCP通讯链接；

F、调度主站发送画面数据请求，数据转发模块通过消息总线向画面刷新服务模块发送请求全数据报文，画面刷新服务模块应答；

G、画面刷新服务模块刷新画面数据缓冲区value值，对于数据类型为遥信yx，从遥信共享内存库取出遥信值，对于数据类型为遥测yc，从遥测共享内存库中取出遥测值；

H、画面刷新服务以全遥信数据、全遥测数据报文对数据转发模块作应答，发送全数据完成后，画面刷新服务发出总召结束报文；

I、在运行过程中，每隔3s遍历一次SCADA数据库模块，与缓冲区数据值作比较；对于遥信量，如果发生变化，刷新数据缓冲区中遥信值区，同时标识该遥信量发生变化；如果差值大于规定的阈值，则判断该遥测量发生变化，刷新数据缓冲区中遥测值区，同时标识该遥测量发生变化，然后画面刷新服务以变化遥信数据、变化遥测数据对数据转发模块作应答；

J、数据转发模块接收到画面刷新服务模块发送的数据应答报文，按照DL476规约以全遥测数据块、全遥信数据块、变化遥测数据块、变化遥信数据块方式，把画面数据发送至调度主站端；

K、调度主站切换画面，画面刷新服务模块会释放掉之前画面数据缓冲区的数据，从SCADA数据库取当前画面数据来刷新画面数据缓冲区，具体过程重复步骤B-J；

L、调度主站出现异常或者关掉远程浏览画面，向数据转发模块发送释放画面远程浏览链路通知，数据转发模块断开TCP链接，同时通过数据总线向画面刷新服务模块发送删除画面请求，画面刷新服务模块响应删除请求，释放掉画面数据缓冲区；

M、画面刷新服务模块异常或被杀掉，在画面刷新服务模块主程序信号异常处理函数中，释放掉当前画面数据缓冲区，同时通过消息总线向数据转发模块发送数据刷新异常的通知，数据转发模块断开与调度主站的TCP链接；

N、远程浏览数据转发模块异常或被杀掉，在远程浏览数据转发模块主程序信号异常处理函数中，断开与调度主站建立联系的TCP链接，同时通过消息总线向画面刷新服务模块发送数据转发异常的通知，画面刷新服务模块释放掉缓冲区内的所有画面数据。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1）系统层次清晰，模块划分明确，各模块之间的耦合性较弱，方便程序的改造和升级；

2）站控层独立布置，系统设计遵循变电站远动数据直采直送的要求，直接接收间隔层装置数据，具备独立的数据采集、处理和发送功能，不依赖于变电站监控后台，保证远动数据的稳定可靠；

3）信号自动分类、优化和整合，遵循调控交互规范，可动态地识别信号类型，按照标准对信号描述及相关属性进行优化和整合，架构先进，开放性好，可扩展性强；

4）采用矢量图形转换技术实现变电站和主站之间的图形交换，实现变电站后台监控图形到调度图形的无缝转换，减轻调度端画图和对点的压力；

5）支持多层级主站接入，采用数据服务和主厂站通讯模块独立的服务架构，实现多个或多级调度的同时接入，支持并发访问多个不同的变电站图形画面，保障多调度主站远程监视的需求。

附图说明

图1是本发明提供的告警图形网关最小化系统架构设计图；

图2是本发明提供的告警直传功能的设计框图；

图3是本发明提供的远程浏览功能的设计框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明的告警图形网关最小化系统以嵌入式工控机为硬件平台，RedHat Linux 64位操作系统为软件平台，通过IEC61850 MMS规约采集装置数据获取全站数据源，以哈希算法为索引的共享内存实时库和文件型存储为数据存储介质，通过消息总线贯穿于各应用中间，用于不同进程之间的数据交互，在此基础之上部署用于告警直传与远程浏览的告警直传服务和画面刷新服务，为告警转发和远程浏览数据转发提供规范化的数据来源。

嵌入式工控机部署功能模块、公共服务模块和SCADA数据库模块，所述功能模块通过消息总线与公共服务模块进行数据交互，并通过变电站IEC61850 MMS规约采集装置数据获取全变电站数据源；所述公共服务模块通过消息总线与SCADA数据库模块进行数据交互，以哈希算法为索引共享内存实时数据库和文件型存储为数据存储介质。

公共服务模块包括告警直传服务模块和画面刷新服务模块；SCADA数据库模块包括实时数据库和文件型存储；功能模块包括告警直传转发模块、远程浏览数据转发模块、IEC61850数据采集模块、矢量图形转换模块、系统管理模块、系统配置模块。总体来说整个告警图形网关最小化系统包括采集、存储、配置、管理、转换、服务、转发功能，告警图形网关最小化系统架构设计如图1所示。其中：所述告警直传转发模块用于按照不同级别调度所关注信号的需求，定制变电站告警信息，采用DL476规约ASCII码数据块的方式转发至调度端前置告警接收模块；

所述远程浏览数据转发模块用于接收调度端发送的画面文件请求，按照DL476规约把G语言文件内容数据块，以及从画面刷新服务程序接收的画面全遥信/遥测数据块和变化遥信/遥测数据块转发至调度端前置数据接收模块；

所述IEC61850数据采集模块用于与全站IED建立MMS连接，逐个使能各IED的报告控制块，接收各IED上送的模拟量、状态量、保护等实时数据信息；

所述矢量图形转换模块用于将变电站监控平台所支持的SVG图形转换为调度支撑平台所支持的CIM/G图形文件，包括图元转换、图形转换和画面数据映射文件的生成；

所述系统管理模块用于监视系统所有进程的运行状态，对于发生故障的进程能够自动恢复，同时对多线程程序进行线程数量管控，实现多线程的启停管理；

所述系统配置模块用于解析全站SCD文件，生成数据采集模块启动所需的IED通讯配置文件及直传告警配置文件。

该告警图形网关机在变电站自动化系统中属于站控层设备，与变电站工作站、监控主机、保护管理机及远动机处于同等位置。告警图形网关机向下连接站控层网络，通过IEC61850MMS规约采集间隔层测控、保护装置发送的数据；向上连接调度数据网，通过DL476规约向调度中心传送告警直传与远程浏览数据。

本发明还提供一种变电站告警图形网关最小化系统的实现方法，包括下述步骤：

1）在嵌入式工控机上安装RedHat Linux 64位操作系统，作为变电站告警图形网关的软件平台；

2）在系统中部署以哈希算法为索引的共享内存实时库和文件型存储，作为告警图形网关数据存储介质；

3）在系统中安装消息总线程序模块，并对其进行配置，包括应用、域、节点及共享内存大小的配置，该总线贯穿于各应用中间，用于不同进程之间的数据交互；

4）在此基础上部署用于告警直传与远程浏览的告警直传服务模块和画面刷新服务模块，为告警直传转发和远程浏览数据转发提供规范化的数据来源；

5）在功能模块中部署告警直传转发、远程浏览数据转发、IEC61850数据采集模块、矢量图形转换、系统管理及系统配置模块，其中告警直传转发和远程浏览数据转发模块向调度主站上送告警和图形数据，数据采集模块采集装置IED数据，存入共享内存实时库中，矢量图形转换将监控平台所支持的SVG图形转换为调度支撑平台所支持的CIM/G文件，系统管理模块管理系统各应用进程，系统配置模块对直传告警信息和采集通讯启动信息进行配置。其中：

一、告警直传功能的设计方案：

告警直传以变电站监控系统的单一事件或综合分析结果为信息源，按照事故、异常、越限、变位、告知五类分类标准，参考Syslog标准化信息格式，经过分类整理、归并、优化处理后，生成标准的告警条文，经由告警直传转发模块，以DL476规约文本格式传送到调度主站，主站端告警服务程序接入后，告警信息可分类显示在相应的告警客户端。

告警直传功能的实现涉及告警图形网关机的信息采集模块、告警直传服务模块及告警直传转发模块。告警直传服务模块一方面接收信号采集模块发送的告警通知报文，解析告警消息结构体获取信号类型、信号引用名、信号发生时间、信号数值，通过哈希索引接口从数据库查找信号所属厂站名称、电压等级、间隔名称、设备名称、信号名称、信号等级、遥测限值，经过对告警消息结构体和所查询数据库信息进行过滤、优化以及标准化处理，生成标准告警条文；另一方面通过消息总线把标准告警条文发送给告警转发模块。告警转发模块负责一方面与调度端告警接收模块建立TCP通信链接，另一方面接收告警直传服务模块发送的标准告警字符串，以DL476规约ASCII码数据块的方式转发至调度端前置告警接收模块，告警直传的方案设计框图如图2所示。告警直传数据交互流程如下：

a）调度主站和子站之间建立TCP通讯链接，调度主站端发送应用联系请求，告警直传转发模块确认应用联系；

b）告警直传服务模块接收IEC61850数据采集模块发送的告警通知报文，解析告警消息结构体获取信号类型、信号引用名、信号发生时间和信号数值，通过哈希索引接口从数据库查找信号所属厂站名称、电压等级、间隔名称、设备名称、信号名称、信号等级和遥测限值，经过对告警消息结构体和所查询数据库信息进行过滤、优化以及标准化处理，生成标准格式的告警条文；

c）告警直传服务模块通过消息总线的方式将标准格式的告警字符串内容发送至告警直传转发模块；

d）告警直传转发模块接收标准格式的告警字符串，按照与调度主站建立TCP通信连接个数，分发至各级调度主站；

e）调度主站接收到告警信息后，向子站端发送确认报文；

f）若15s内没有告警信息传输，调度主站和子站均发送测试报文，对端给予测试确认；

g）调度主站和子站在传输过程中均发送关闭连接报文，对端给予断开确认。

二、远程浏览功能的设计方案：

远程浏览以CIM/G语言为浏览画面文件标准，DL476规约为画面数据传送的载体，经由数据转发模块向主站端发送图形文件及所包含的遥信遥测画面刷新数据，主站端图形程序接入后，可远程浏览到变电站监控图形和画面刷新数据。

远程浏览功能的实现涉及告警图形网关机的信息采集模块、画面刷新服务模块及数据转发模块。画面刷新服务模块负责一方面通过消息总线与数据转发模块交互报文，另一方面根据画面数据映射dat文件从SCADA数据库中取画面数据，首次取的是全数据，运行过程中取的是变化数据。数据转发模块负责接收调度端发送的画面文件请求，然后按照DL476规约把CIM/G语言文件内容数据块，以及从画面刷新服务程序接收的全遥测数据块、全遥信数据块、变化遥测数据块、变化遥信数据块转发至调度端前置数据接收模块，远程浏览的方案设计框图如图3所示。远程浏览数据交互流程如下：

A、调度主站端发送应用联系请求，数据转发模块确认应用联系，调度主站和子站之间建立TCP通讯链接；

B、调度主站端发起图形文件请求，数据转发模块从G语言文件目录下找到所请求的图形文件，按照DL476规约发送文件内容数据块的方式，把图形文件发送至调度主站端，如果图形文件大于1KB，采取分帧的方式多次发送；

C、同时数据转发模块通过消息总线向画面刷新服务模块发送新建图形报文，画面刷新服务模块初始化画面数据缓冲区；

D、图形文件发送完成后，调度主站发送释放请求，获取图形文件流程结束断开TCP链接，数据转发模块确认释放；

E、调度主站端再一次发送应用联系请求，数据转发模块确认应用联系，调度主站和子站之间建立TCP通讯链接；

F、调度主站发送画面数据请求，数据转发模块通过消息总线向画面刷新服务模块发送请求全数据报文，画面刷新服务模块应答；

G、画面刷新服务模块刷新画面数据缓冲区value值，对于数据类型为yx（遥信），从遥信共享内存库取出遥信值，对于数据类型为yc（遥测），从遥测共享内存库中取出遥测值；

H、画面刷新服务以全遥信数据、全遥测数据报文对数据转发模块作应答，发送全数据完成后，画面刷新服务发出总召结束报文；

I、在运行过程中，每隔3s遍历一次SCADA数据库模块，与缓冲区数据值作比较；对于遥信量，如果发生变化，刷新数据缓冲区中遥信值区，同时标识该遥信量发生变化；如果差值大于规定的阈值，则判断该遥测量发生变化，刷新数据缓冲区中遥测值区，同时标识该遥测量发生变化，然后画面刷新服务以变化遥信数据、变化遥测数据对数据转发模块作应答；

J、数据转发模块接收到画面刷新服务模块发送的数据应答报文，按照DL476规约以全遥测数据块、全遥信数据块、变化遥测数据块、变化遥信数据块方式，把画面数据发送至调度主站端；

K、调度主站切换画面，画面刷新服务模块会释放掉之前画面数据缓冲区的数据，从SCADA数据库模块取当前画面数据来刷新画面数据缓冲区，具体过程重复步骤B-J；

L、调度主站出现异常或者关掉远程浏览画面，向数据转发模块发送释放画面远程浏览链路通知，数据转发模块断开TCP链接，同时通过数据总线向画面刷新服务模块发送删除画面请求，画面刷新服务模块响应删除请求，释放掉画面数据缓冲区；

M、画面刷新服务模块异常或被杀掉，在画面刷新服务模块主程序信号异常处理函数中，释放掉当前画面数据缓冲区，同时通过消息总线向数据转发模块发送数据刷新异常的通知，数据转发模块断开与调度主站的TCP链接；

N、远程浏览数据转发模块异常或被杀掉，在远程浏览数据转发模块主程序信号异常处理函数中，断开与调度主站建立联系的TCP链接，同时通过消息总线向画面刷新服务模块发送数据转发异常的通知，画面刷新服务模块释放掉缓冲区内的所有画面数据。

本发明提供的变电站告警图形网关最小化系统及其实现方法，通过在变电站端部署告警图形网关，将大量数据通过文本和图形的方式上传，减少实时数据通信的压力，满足“大运行”和“调控一体化”体系建设的要求。“告警直传”是以变电站监控系统单一事件或综合分析结果为信息源，经过相关的分类标准和规范化处理，生成标准的告警条文，经由变电站图形网关机通过DL476或IEC-104规约直接以文本格式传送到调度主站及设备运维站，分类显示在相应的告警窗并存入告警记录文件。告警信息筛选以监控业务需求为依据，以相关告警分类为标准，应注重信息的完整性与传输的可靠性。“远程浏览”是通过提供远程浏览的手段实现变电站全景信息监视，调度监控值班员或大检修运维人员需要详细检查变电站运行信息，可以通过“KVM、远方终端、图形网关”等方式直接浏览变电站内完整的图形和实时数据。近期可采用KVM、远方终端过渡方式实现远程调阅变电站的监控图形和数据，远期可通过图形网关实现，主站端与变电站图形网关机建立通信链接，通过DL476协议获取厂站端的CIM/G格式图形文件和画面实时数据，实时查看变电站监控后台图形界面。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种变电站告警图形网关最小化系统，其特征在于，所述告警图形网关最小化系统包括告警图形网关机，所述告警图形网关机属于变电站站控层设备，所述告警图形网关机向下与站控层网络连接，通过IEC61850 MMS规约采集间隔层测控和保护装置发送的数据；向上与调度数据网连接，通过DL476规约向调度中心传送告警直传与远程浏览数据；

所述告警图形网关机包括嵌入式工控机，所述嵌入式工控机采用RedHat Linux 64位操作系统；所述嵌入式工控机部署功能模块、公共服务模块和SCADA数据库模块，所述功能模块通过消息总线与公共服务模块进行数据交互，并通过变电站IEC61850 MMS规约采集装置数据获取全变电站数据源；所述公共服务模块通过消息总线与SCADA数据库模块进行数据交互，以哈希算法为索引共享内存实时数据库和文件型存储为数据存储介质。

2.如权利要求1所述的变电站告警图形网关最小化系统，其特征在于，所述功能模块包括告警直传转发模块、远程浏览数据转发模块、IEC61850数据采集模块、矢量图形转换模块、系统管理模块和系统配置模块；所述公共服务模块包括告警直传服务模块和画面刷新服务模块；所述SCADA数据库模块包括实时数据库和文件型存储；

所述告警直传转发模块用于按照不同级别调度所关注信号的需求，定制变电站告警信息，采用DL476规约ASCII码数据块的方式转发至调度端前置告警接收模块；

所述远程浏览数据转发模块用于接收调度端发送的画面文件请求，按照DL476规约把G语言文件内容数据块，以及从画面刷新服务程序接收的画面全遥信/遥测数据块和变化遥信/遥测数据块转发至调度端前置数据接收模块；

所述IEC61850数据采集模块用于与全站IED建立MMS连接，逐个使能各IED的报告控制块，接收各IED上送的模拟量、状态量、保护等实时数据信息；

所述矢量图形转换模块用于将变电站监控平台所支持的SVG图形转换为调度支撑平台所支持的CIM/G图形文件，包括图元转换、图形转换和画面数据映射文件的生成；

所述系统管理模块用于监视系统所有进程的运行状态，对于发生故障的进程能够自动恢复，同时对多线程程序进行线程数量管控，实现多线程的启停管理；

所述系统配置模块用于解析全站SCD文件，生成数据采集模块启动所需的IED通讯配置文件及直传告警配置文件。

3.一种变电站告警图形网关最小化系统的实现方法，其特征在于，所述方法包括：

1）在嵌入式工控机上安装RedHat Linux 64位操作系统，作为变电站告警图形网关的软件平台；

2）在系统中部署以哈希算法为索引的共享内存实时库和文件型存储，作为告警图形网关数据存储介质；

3）在系统中安装消息总线程序模块，并对其进行配置，包括应用、域、节点及共享内存大小的配置，该总线贯穿于各应用中间，用于不同进程之间的数据交互；

4）在此基础上部署用于告警直传与远程浏览的告警直传服务模块和画面刷新服务模块，为告警直传转发和远程浏览数据转发提供规范化的数据来源；

5）在功能模块中部署告警直传转发、远程浏览数据转发、IEC61850数据采集模块、矢量图形转换、系统管理及系统配置模块，其中告警直传转发和远程浏览数据转发模块向调度主站上送告警和图形数据，数据采集模块采集装置IED数据，存入共享内存实时库中，矢量图形转换将监控平台所支持的SVG图形转换为调度支撑平台所支持的CIM/G文件，系统管理模块管理系统各应用进程，系统配置模块对直传告警信息和采集通讯启动信息进行配置。

4.如权利要求3所述的实现方法，其特征在于，所述告警直传转发以变电站监控系统的单一事件或综合分析结果为信息源，按照事故、异常、越限、变位和告知五级分类标准，参考Syslog标准化信息格式，经过分类整理、归并、优化处理后，生成标准格式的告警条文，经由告警直传转发模块，以DL476规约文本格式传送到调度主站，调度主站端告警直传服务程序接入后，告警信息分类显示在相应的告警客户端。

5.如权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述告警直传转发模块与告警直传服务模块和调度主站之间的数据交互包括下述步骤：

a）调度主站和子站之间建立TCP通讯链接，调度主站端发送应用联系请求，告警直传转发模块确认应用联系；

b）告警直传服务模块接收IEC61850数据采集模块发送的告警通知报文，解析告警消息结构体获取信号类型、信号引用名、信号发生时间和信号数值，通过哈希索引接口从数据库查找信号所属厂站名称、电压等级、间隔名称、设备名称、信号名称、信号等级和遥测限值，经过对告警消息结构体和所查询数据库信息进行过滤、优化以及标准化处理，生成标准格式的告警条文；

c）告警直传服务模块通过消息总线的方式将标准格式的告警字符串内容发送至告警直传转发模块；

d）告警直传转发模块接收标准格式的告警字符串，按照与调度主站建立TCP通信连接个数，分发至各级调度主站；

e）调度主站接收到告警信息后，向子站端发送确认报文；

f）若15s内没有告警信息传输，调度主站和子站均发送测试报文，对端给予测试确认；

g）调度主站和子站在传输过程中均发送关闭连接报文，对端给予断开确认。

6.如权利要求3所述的实现方法，其特征在于，所述远程浏览数据转发以CIM/G语言为浏览画面文件标准，DL476规约为画面数据传送的载体，经由数据转发模块向主站端发送图形文件及所包含的遥信遥测画面刷新数据，调度主站端图形程序接入后，远程浏览到变电站监控图形和画面刷新数据；

远程浏览功能的实现涉及告警图形网关机的IEC61850数据采集模块、画面刷新服务模块及远程浏览数据转发模块；画面刷新服务模块一方面负责通过消息总线与远程浏览数据转发模块交互报文，另一方面根据画面数据映射dat文件从SCADA数据库模块中取画面数据，首次取的是全数据，运行过程中取的是变化数据；数据转发模块负责接收调度端发送的画面文件请求，然后按照DL476规约把CIM/G语言文件内容数据块，以及从画面刷新服务程序接收的全遥测数据块、全遥信数据块、变化遥测数据块、变化遥信数据块转发至调度主站。

7.如权利要求6所述的实现方法，其特征在于，远程浏览数据转发模块与画面刷新服务模块和调度主站之间的数据交互包括下述步骤：

A、调度主站端发送应用联系请求，数据转发模块确认应用联系，调度主站和子站之间建立TCP通讯链接；

B、调度主站端发起图形文件请求，数据转发模块从G语言文件目录下找到所请求的图形文件，按照DL476规约发送文件内容数据块的方式，把图形文件发送至调度主站端，如果图形文件大于1KB，采取分帧的方式多次发送；

C、同时数据转发模块通过消息总线向画面刷新服务模块发送新建图形报文，画面刷新服务模块初始化画面数据缓冲区；

D、图形文件发送完成后，调度主站发送释放请求，获取图形文件流程结束断开TCP链接，数据转发模块确认释放；

E、调度主站端再一次发送应用联系请求，数据转发模块确认应用联系，调度主站和子站之间建立TCP通讯链接；

F、调度主站发送画面数据请求，数据转发模块通过消息总线向画面刷新服务模块发送请求全数据报文，画面刷新服务模块应答；

G、画面刷新服务模块刷新画面数据缓冲区value值，对于数据类型为遥信yx，从遥信共享内存库取出遥信值，对于数据类型为遥测yc，从遥测共享内存库中取出遥测值；

H、画面刷新服务以全遥信数据、全遥测数据报文对数据转发模块作应答，发送全数据完成后，画面刷新服务发出总召结束报文；

I、在运行过程中，每隔3s遍历一次SCADA数据库模块，与缓冲区数据值作比较；对于遥信量，如果发生变化，刷新数据缓冲区中遥信值区，同时标识该遥信量发生变化；如果差值大于规定的阈值，则判断该遥测量发生变化，刷新数据缓冲区中遥测值区，同时标识该遥测量发生变化，然后画面刷新服务以变化遥信数据、变化遥测数据对数据转发模块作应答；

J、数据转发模块接收到画面刷新服务模块发送的数据应答报文，按照DL476规约以全遥测数据块、全遥信数据块、变化遥测数据块、变化遥信数据块方式，把画面数据发送至调度主站端；

K、调度主站切换画面，画面刷新服务模块会释放掉之前画面数据缓冲区的数据，从SCADA数据库取当前画面数据来刷新画面数据缓冲区，具体过程重复步骤B-J；

L、调度主站出现异常或者关掉远程浏览画面，向数据转发模块发送释放画面远程浏览链路通知，数据转发模块断开TCP链接，同时通过数据总线向画面刷新服务模块发送删除画面请求，画面刷新服务模块响应删除请求，释放掉画面数据缓冲区；

M、画面刷新服务模块异常或被杀掉，在画面刷新服务模块主程序信号异常处理函数中，释放掉当前画面数据缓冲区，同时通过消息总线向数据转发模块发送数据刷新异常的通知，数据转发模块断开与调度主站的TCP链接；

N、远程浏览数据转发模块异常或被杀掉，在远程浏览数据转发模块主程序信号异常处理函数中，断开与调度主站建立联系的TCP链接，同时通过消息总线向画面刷新服务模块发送数据转发异常的通知，画面刷新服务模块释放掉缓冲区内的所有画面数据。

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