CN104811498A - 一种基于ems系统的变电站远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于EMS系统的远程监控系统，属于远程监控领域。所述基于EMS系统的远程监控系统包括人机界面、远程客户端和远程服务端、EMS系统；所述远程服务端部署在变电站、主站的主调或者备调系统的远程网关机器上，实现向外提供远程画面、数据服务和远程操作服务功能；所述远程客户端和远程服务端之间设有通信连接；所述远程服务端向外提供远程浏览和远程操作服务；所述客户端提供展示和操作界面；所述远程客户端和远程服务端均采用主站系统；所述远程服务端与EMS之间使用服务模块侧主站软总线进行通信；所述远程客户端与人机界面间基于客户模块侧主站软总线进行通信。

Description

一种基于EMS系统的变电站远程监控系统

技术领域

本发明属于远程监控领域，具体涉及一种基于EMS系统的远程监控系统。

背景技术

在大运行体制运行下，国网要求实现变电站信息的远程浏览功能，满足电网调度与变电监控一体化设置，减少监控信息量的要求。目前由于变电站侧使用二次设备的厂家及型号不统一，即使变电站端有已部署好的设备，自动化主站侧也无法同时满足提供给多个厂家不同访问接口的要求，因此需要在主站侧开发发部署变电站代理服务程序，使主站端能与变电站端通过476协议进行信息数据的交互，从而实现对变电站信息的远程监控的功能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于EMS系统的远程监控系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于EMS系统的远程监控系统，包括人机界面、远程客户端和远程服务端、EMS系统；

所述远程服务端部署在变电站、主站的主调或者备调系统的远程网关机器上，实现向外提供远程画面、数据服务和远程操作服务功能；

所述远程客户端和远程服务端之间设有通信连接；

所述远程服务端向外提供远程浏览和远程操作服务；

所述客户端提供展示和操作界面；

所述远程客户端和远程服务端均采用主站系统；

所述远程服务端与EMS之间使用服务模块侧主站软总线进行通信；

所述远程客户端与人机界面间基于客户模块侧主站软总线进行通信。

所述远程客户端通过浏览终端或者iES600人机界面进行远程操作；

所述远程客户端的主站系统采用iES主站系统，展示工具采用iES600人机界面；

在所述iES600人机界面嵌入有g文件展示工具插件。

所述浏览终端、iES600人机界面均与本地代理进行通信；

所述本地代理用于工具和远程服务间数据的路由转发，其通过适配器与远程服务端进行交互；

所述本地代理所在的双网关服务器经调度主站的双网与主站内部连接；与其他主站或变电站的远程服务通过调度数据网或前置交互相连。

当远程客户端请求g文件时，本地代理将文件请求转发到远程服务端；远程服务端接收到g文件请求后将请求g文件返回给本地代理；本地代理接收到后写g文件缓存文件，文件接收完整后通知展示平台文件接收完毕；展示平台进行展示并请求画面数据；本地代理将画面刷新请求转发到目的远程服务端，远程服务端响应请求，并将实时画面数据上送；本地代理接收到画面数据转发给展示平台；展示平台进行实时数据处理。

所述远程服务端的画面文件请求和数据请求过程均遵循变电站模式。

所述远程客户端的展示工具通过调度主网与本地代理进行通信，所述远程客户端的展示工具与远程所有通信经由本地代理进行路由转发。

在所述远程服务端设有地主调度数据网关或地备调度数据网关或者变电站；

在所述远程服务端上设有远程服务模块，其提供文件服务、画面数据刷新服务、远程操作服务和安全权限认证；其在指定端口监听远程客户端连接请求并处理客户端连接、使用476规约与远程客户端交互、响应远程客户端的G文件获取、画面刷新和远程操作、处理来自EMS系统的实时数据；

所述远程服务模块与远程客户端通过单网段或双网段进行通信；

在所述远程服务端上设有转换工具，其对G文件进行转换并存放到指定目录下。

在所述远程服务端设有本地主站系统访问接口，其进行本地量测数据加载、进行操作者的身份验证和操作权限认证、获取本地EMS系统中实时断面数据；

在所述远程服务端上设有核心数据管理接口、规约通信接口，所述核心数据管理接口提供远程服务端的核心数据的管理，所述规约通信接口提供统一的规约通信接口。

在所述远程客户端上设有G文件展示平台插件，其展示g文件、处理来自远方的实时数据，刷新界面、提供画面操作：放大、缩小、平铺窗口、热点跳转、提供电力设备远程操作、使用软总线与代理服务通信，发送客户端请求，接收代理转发的来自远程服务的返回结果。

在所述远程客户端上设有客户端代理模块，其与G文件展示平台插件通信，进行请求和返回结果转发，并使用通信接口与远方服务端进行通信；

在所述远程客户端上设有客户端与服务端规约通信接口，其实现客户端与服务端的规约通信；

在所述远程客户端上设有私有图形转换工具，其将本地EMS系统的私有图形转换为标准的G文件；

在所述远程客户端上设有远程通信接口，提供给远程客户端代理使用的会话管理类。

在所述远程客户端和远程服务端上均设有加密解密接口，使用硬件加密装置对信息进行加密或解密，实现通信双方的密文传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于EMS系统的远程监控系统实现了调控对变电站数据、信号及画面等的远程监视、遥控，满足电网调度与变电监控一体化设置，减少监控信息量的要求；减少调控人员的信息监视工作量，提高人员的工作效率。

附图说明

图1 本发明系统总体结构示意图

图2 本发明实现架构示意图

图3 本发明系统的应用数据流向和模块间关系图

图4 本发明应用远程服务单元分解示意图

图5 本发明应用客户端结构图

图6 本发明私有图形装单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明从远程浏览子系统、模块、接口、进程和数据等角度对系统进行分解，构建了远程浏览应用的设计架构；同时，也描述了该系统中每个模块的设计细节，包括模块对外提供的数据访问接口、模块内部的结构划分，以及模块内部的主要数据结构和处理逻辑。

远程浏览应用实现了可复用的远程浏览服务模块，该功能模块兼顾了主站与变电站后台监控系统对远程服务的要求，满足国网标准，使用电力行业标准476规约进行通信，可作为主站和变电站远程浏览应用公共的服务功能模块。

远程监控系统为基于原有EMS系统的功能增强应用，方便扩展和复用，增强与其他厂家产品的互操作性。对任何请求远程服务的客户端进行浏览权限认证，对任何来自远程的操作依托本地主站系统验证机制进行身份权限认证，确保只有具备相关权限的客户端才能享有远程服务，增强系统安全性控制，对于任意新增模块需具备默认配置启动模式；对于新增的界面检查输入合法性，将输入异常导致系统异常的情况降至最低，提升了系统可靠性。选择开发语言为C/C++，界面设计采用Qt3.3.8。

如图1所示，该远程监控系统分为客户端功能和服务端功能。客户端和服务端均依托于现有的主站系统，两个主站系统可不为同一主站系统。服务端与依托的EMS之间使用软总线进行通信；客户端与人机界面间也基于软总线通信。服务端与客户端间遵循476规约进行通信。服务端向外提供远程浏览和远程操作服务，客户端提供展示和操作界面。

该远程监控系统的远程浏览功能实现的架构如图2所示，主站端侧执行远程客户端功能，通过浏览终端或者iES600人机界面进行远程画面、数据浏览、进行远程操作。客户端主站系统若为iES主站系统，则展示工具为iES600人机界面（其中嵌入了g文件展示工具插件）；若主站为其他厂家系统，则展示工具为与主站系统无光的浏览终端。

本地代理是展示工具与远程服务的中间人，负责展示工具和远程服务间数据的路由转发。本地代理设计灵活，通过适配器可实现与使用标准476规约变电站图形网关以及积成远程服务的交互。

远程服务为了支持远程操作（置入、挂牌、遥控）需要对现有476和交互S语言进行扩展，画面文件请求和数据请求过程遵循变电站模式。

数据流向和模块间关系如图3所示，其中G文件需要预先转换完毕后，才能启动服务模块向外提供服务。

客户端与服务端的数据流向为：

a) 客户端请求g文件，代理将文件请求转发到服务端；

b) 服务端接收到g文件请求后将请求g文件返回给代理；

c) 代理接收到后写g文件缓存文件，文件接收完整后通知展示平台文件接收完毕。展示平台进行展示并请求画面数据；

d) 代理将画面刷新请求转发到目的服务端。服务端响应请求将实时画面数据上送；

e) 代理接收到画面数据转发给展示平台；

f) 展示平台进行实时数据处理。

g) 客户端远程操作部分的数据流向与画面数据刷新相似。如果是遥控或者身份验证信息（用户名和口令）为了保证遥控过程的安全性，遥控内容需要经过专门的安全加密装置进行加密。

远程监控平台应用客户端部署在调度主站侧：

Ø 客户端侧可以是省主/备调、地主/备调或者超高压调度主站。

Ø 本地代理双机热备，本地代理所在的双网关服务器经调度主站双网与主站内部连接；与其他主站/变电站的远程服务经调度数据网/前置交互（可以使单网，也可以是双网，具体需根据现场部署网络情况而定）相连。

Ø 客户端展示工具（可以表现为iES人机界面或者远程监控平台终端）通过调度主网与本地代理通信，客户端展示工具与远程所有通信经由本地代理路由转发。

服务端测试部署：

Ø 服务端可以部署于地主/备调或者变电站。

Ø 服务端侧的远程服务模块部署于远程网关机进行主辅热备，与客户端侧通过单/双网段进行通信。

Ø 服务端侧部署远程服务模块，服务侧的G文件使用转换工具进行转换存放到指定目录下。

远程监控平台应用服务单元结构如图4所示，服务端在功能上需要实现如下功能：

Ø 提供文件服务；

Ø 提供画面数据刷新服务；

Ø 提供远程操作服务；

Ø 安全权限认证；

根据以上的功能需求，将服务端划分为以下功能模块/接口，如表1所示：

表1

客户端总体结构如图5所示，客户端为远程监控平台应用的人机界面部分，是操作者与系统的桥梁。根据用户需求，需要将远程文件展示嵌入到已有人机界面中，由于主站系统有600和600P两种型号，因而将G文件的展示部分做成了独立的G文件展示平台插件。以插件形式嵌入到已有系统的人机界面中实现不同型号主站的G文件展示和操作功能。表2是客户端分解模块/接口说明：

表2

图形转换单元如图6所示，具体描述如表3所示：

模块 / 接口名称	描述
		私有图形转换工具	将本地EMS系统的私有图形转换为遵循国网《电力系统图形描述规范》标准的G文件

表3

具体来说，包括：

远程服务模块rserver

远程服务模块部署在变电站、主站的主调或者备调系统的远程网关机器上，实现向外提供远程画面、数据服务和远程操作服务功能，是远程服务单元的主体。rserver模块依赖于本地主站系统访问接口rtdata，使用rtdata获取与主站相关的所有信息（量测数据、实时断面数据、用户权限等）。

核心数据管理接口subscribe

核心数据管理接口提供服务端核心数据（数据对象、订单）的管理，该接口为虚接口，可以对该需接口进行不同实现以应对不同数据类型的支持。

规约通信接口基类protlbase

服务端通信接口基类提供统一的规约通信接口，规约使用者可使用统一的接口进行规约操作，而无需关心具体的规约类型。

规约通信接口protl476

服务端476规约实现，该接口负责与客户端建立规约链路，并处理规约交互（包括客户端S语言请求、组织请求G文件返回、处理画面刷新请求、定时测试帧、定时变化数据等）。

本地主站系统访问接口rtdata

rtdata接口实现对本地系统模型、实时断面数据访问和用户权限认证功能。为了实现600和600P主站系统对远程监控平台功能的支持，rtdata根据不同主站产品实现了rtdata和rtdata-600p两个具体接口。此接口屏蔽了主站系统的差异性，提供面向600系统的rtdata和面向6000的rtdata-600p具体接口类，rserver不需要区分是600还是600p主站系统，调用统一的接口即可。

加/解密接口encryptdll

由于客户端与服务间的遥控过程和认证信息不能以明文形式传递，需使用硬件加密装置进行加解密后才能进行处理，该接口：

Ø 为明文发送方提供调用加密装置加密方法的API；

Ø 为密文接收方提供调用加密装置解密方法的API。

实现通信双方的密文传输。

G文件解析接口gfileparser

此接口类提供对g文件的解析功能，同时还提供图形绘制虚拟接口。通过对该接口虚拟绘制接口类的继承可以实现其他g文件绘制方法。此接口支持对文件和内存字符串的解析，接口遵循《电力系统图形描述规范》前提下对g文件进行解析，并对个别属性进行了扩展。为了增强兼容性，解析接口解析过程中忽略属性名大小写，对不识别的类型默认为引用电力设备进行处理，使得新图元定义和引用可灵活的进行扩充。

G文件展示平台插件gexploredll

g展示平台插件提供g文件画面、数据展示，画面操作和远程操作界面，是客户端功能的主要表现形式。该插件可嵌入到现有系统人机界面实现G文件展示，也可做成独立的浏览工具。根据用户的具体情况，可进行展示工具自由选择，以满足积成主站系统和其他厂家系统中远程监控平台客户端的要求。

G文件展示工具gexplore/人机界面

G文件展示工具是远程监控平台客户端操作者查看远程画面、进行远程操作的界面程序，是客户端功能的体现形式。该工具基于gfileparser和gexploredll实现。对于主站系统为iES600或者iES600P的应用环境，G文件展示功能嵌入到现有人机界面中，展示工具即为人机界面；而对于主站系统不是iES系列的情形，提供浏览终端工具gexplore。

客户端代理模块proxyserver

客户端代理模块是G文件展示平台与远程服务间通信纽带，proxyserver接收来自G文件展示平台的操作请求，根据请求远程进行路由，与目的远程建立连接后，将G文件展示平台的请求发送到远程服务；同时接收远程服务返回的结果，并将结果发送给G文件展示平台。

为了保证展示平台与请求远程直接数据传输的定向性，proxyserver对展示平台与远程连接进行管理，确保将请求信息发送到正确的远方服务，将服务端返回结果返回给正确的展示平台。

客户端规约通信接口基类clientptlbase

该接口提供客户端规约统一调用接口，为以后的规约扩展、增加提供了统一接口，使得规约调用者不受具体规约类型的影响。

客户端476规约通信接口clientptl476

该接口提供客户端476规约的具体实现，包括与远程服务建立连接，发送S语言请求，接收处理远程返回结果，定时发送测试帧等。

通信接口基类comuproxybase

提供统一通信接口，无论使用的是socket还是其他方式通信方式，比如串口，都使用相同的通信调用方式。

通信接口comuproxy

该接口提供了基于socket的通信接口的封装，包括socket链路建立、关闭、状态管理等。476规约的实现基于该通信接口实现socket链路的管理。

远程通信接口reproxydll

该接口依赖于clientptlbase、clientptl476、comuproxy实现规约管理、通信功能，提供供客户端代理使用的会话管理类。客户端代理proxyserver只需调用该接口中提供的会话管理者和会话对象即可实现对指定远程服务的连接、服务请求和返回数据处理功能。

G文件转换工具

提供私有图形到G文件的转换，600和600p有所差别。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：所述基于EMS系统的远程监控系统，包括人机界面、远程客户端和远程服务端、EMS系统；

所述远程服务端部署在变电站、主站的主调或者备调系统的远程网关机器上，实现向外提供远程画面、数据服务和远程操作服务功能；

所述远程客户端和远程服务端之间设有通信连接；

所述远程服务端向外提供远程浏览和远程操作服务；

所述客户端提供展示和操作界面；

所述远程服务端与EMS系统之间使用服务模块侧主站软总线进行通信；

所述远程客户端与人机界面间基于客户模块侧主站软总线进行通信;

所述远程客户端通过浏览终端或者iES600人机界面进行远程操作；

所述远程客户端的主站系统采用iES主站系统，展示工具采用iES600人机界面；

在所述iES600人机界面嵌入有g文件展示工具插件。

2.根据权利要求1所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：所述浏览终端、iES600人机界面均与本地代理进行通信；

所述本地代理用于工具和远程服务间数据的路由转发，其通过适配器与远程服务端进行交互；

所述本地代理所在的双网关服务器经调度主站的双网与主站内部连接；与其他主站或变电站的远程服务通过调度数据网或前置交互相连。

3.根据权利要求2所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：当远程客户端请求g文件时，本地代理将文件请求转发到远程服务端；远程服务端接收到g文件请求后将请求g文件返回给本地代理；本地代理接收到后写g文件缓存文件，文件接收完整后通知展示平台文件接收完毕；展示平台进行展示并请求画面数据；本地代理将画面刷新请求转发到目的远程服务端，远程服务端响应请求，并将实时画面数据上送；本地代理接收到画面数据转发给展示平台；展示平台进行实时数据处理。

4.根据权利要求3所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：所述远程服务端的画面文件请求和数据请求过程均遵循变电站模式。

5.根据权利要求4所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：所述远程客户端的展示工具通过调度主网与本地代理进行通信，所述远程客户端的展示工具与远程所有通信经由本地代理进行路由转发。

6.根据权利要求5所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：在所述远程服务端设有地主调度数据网关或地备调度数据网关或者变电站；

在所述远程服务端上设有远程服务模块，其提供文件服务、画面数据刷新服务、远程操作服务和安全权限认证；其在指定端口监听远程客户端连接请求并处理客户端连接、使用476规约与远程客户端交互、响应远程客户端的G文件获取、画面刷新和远程操作、处理来自EMS系统的实时数据；

所述远程服务模块与远程客户端通过单网段或双网段进行通信；

在所述远程服务端上设有转换工具，其对g文件进行转换并存放到指定目录下。

7.根据权利要求6所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：在所述远程服务端设有本地主站系统访问接口，其进行本地量测数据加载、进行操作者的身份验证和操作权限认证、获取本地EMS系统中实时断面数据；

在所述远程服务端上设有核心数据管理接口、规约通信接口，所述核心数据管理接口提供远程服务端的核心数据的管理，所述规约通信接口提供统一的规约通信接口。

8.根据权利要求7所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：在所述远程客户端上设有g文件展示平台插件，其展示g文件、处理来自远方的实时数据，刷新界面、提供画面操作：放大、缩小、平铺窗口、热点跳转、提供电力设备远程操作、使用软总线与代理服务通信，发送客户端请求，接收代理转发的来自远程服务的返回结果。

9.根据权利要求8所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：在所述远程客户端上设有客户端代理模块，其与g文件展示平台插件通信，进行请求和返回结果转发，并使用通信接口与远方服务端进行通信；

在所述远程客户端上设有客户端与服务端规约通信接口，其实现客户端与服务端的规约通信；

在所述远程客户端上设有私有图形转换工具，其将本地EMS系统的私有图形转换为标准的g文件；

在所述远程客户端上设有远程通信接口，提供给远程客户端代理使用的会话管理类。

10.根据权利要求1至9任一所述的基于EMS系统的远程监控系统，其特征在于：在所述远程客户端和远程服务端上均设有加密解密接口，使用硬件加密装置对信息进行加密或解密，实现通信双方的密文传输。