CN108848132A - 一种基于云的配电调度主站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云的配电调度主站系统，包括生产控制大区、安全接入区以及管理信息大区；所述管理信息大区架设在云端，生产控制大区和安全接入区部署在现场局点；安全接入区用于各终端设备的数据采集，生产控制大区用于对终端设备的实时监控和控制，管理信息大区用于提供报表展示服务、打印服务、数据库服务、组态配置服务、权限版本管理服务、WEB服务以及各信息系统的管理，本发明不仅能适应局点高效的实时监控同时也解决了局点系统过于臃肿且设备成本高昂的问题。

Description

一种基于云的配电调度主站系统
技术领域
本发明属于电力调度技术领域，尤其涉及一种基于云的配电调度主站系统。
背景技术
配电调度主站系统完成配电系统的运行的监视和控制，是整个配电系统生产指挥协调中心。配电调度主站，是一个由计算机，通信网络，计算机软件构成的集成系统。基本功能为数据采集与监视控制功能（SCADA）,实现配电系统基本数据的采集和控制，即四遥功能，作为一个配电调度自动化系统核心。其主要包括SCADA子系统，应用计算子系统，系统维护子系统，web发布子系统，调度员培训子系统，系统网络管理子系统。
然而传统的配电调度主站是一个在现场局部办公范围内实施的功能充分并且完整的“胖”系统，即所有的软硬件可能部署在一个单独的现场局点内，实时数据库服务，历史数据库服务、配置数据库服务、画面等组态配置服务糅合在一起，设置在生产控制大区。这种把数据配置，实时运行，历史数据，信息管理等功能融合一起的主站系统，通常称作 “胖”配电调度主站系统。在一个现场范围内，根据终端设备规模等等，设置为数不等的计算机服务器。该组计算机，安装软件模块或者功能，分布在不同的计算机服务器中。典型就是数据库配置信息，实时数据运行，历史数据存储，甚至信息管理web，报表等等大体都分布在同一站点现场局中。生产控制大区(I区)，通常设计主备冗余大型数据库软件（oracle，mssql等等数据库），与此同时，管理信息大区(III区)也要设计主备冗余大型数据库，这些众多服务需要自己去考虑多个数据库的主备工作状态和同步工作。甚至，大型规模的主站系统，大量历史数据需要存储或备份，还要自己考虑设计编程来对数据库磁盘整列服务器高效访问，成本十分高昂。还有一种方案是将SCADA系统或者WEB SCADA系统，或者非实时性的数据采集系统，全部设置在云系统之上，解决了配置信息，组态信息，历史数据的安全备份。云系统上不建立实时库，不存在实时画面展示，更不提供很多高级软件应用。云系统主要提供一些报表与web展示，历史数据查询功能，app客户端或许有一些较弱的画面功能。某些高级应用功能，特别是动态带电着色，潮汐计算，AGC/AVC等特色功能基本不涉及，无法支持。框架原理设计上，没有必要也无法提供现场实时监控的画面和告警等实时功能，只能适应非应急，反应较慢的非实时监控系统，如远程抄表系统，光伏监控等等场合。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于云的配电调度主站系统，不仅能适应局点高效的实时监控同时也解决了局点系统过于臃肿且设备成本高昂的问题。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种基于云的配电调度主站系统，包括生产控制大区（1区）、安全接入区（2区）以及管理信息大区（3区）； 所述管理信息大区架设在云端，生产控制大区和安全接入区部署在现场局点；安全接入区用于各终端设备的数据采集，生产控制大区用于对终端设备的实时监控和控制，管理信息大区用于提供报表展示服务、打印服务、数据库服务、组态配置服务、权限版本管理服务、WEB服务以及各信息系统的管理。
传统典型的配电主站将系统分为三个工作区（即生产控制大区、安全接入区以及管理信息大区），在传统方案里实时数据库服务，历史数据库服务、配置数据库服务、画面等组态配置服务设置在生产控制大区，本发明中将这些配置服务以及历史数据存储迁移到到了管理信息大区，在生产工作大区只保留实时监控和控制，将其设置在工程现场本地局点为了保证和提高实时监控的效率与效果，生产工作大区的数据库采用实时数据库，即内存数据库；并且将管理信息大区设置在云端，在本文中我们将这样的配电主站系统称为“瘦”配电主站调度系统，这样做的好处是在解决了实时监控和控制的高效性的同时，对于大数据量或海量数据的配电主站调度系统，其不再需要自行设计配置数据库或历史数据库的同步与备份，也不再考虑数据库磁盘阵列服务器存储。这些工作，现在全部交给云系统去实现，云系统提供更为备份稳定，安全可靠，快速访问的数据库系统。传统的“胖”配电主站系统，这些都需要开发者考虑并严谨设计，甚至还需要考虑数据库磁盘阵列服务器来存储数据，设计从数据库磁盘阵列快速访问索引数据。
进一步的，所述生产控制大区包括实时监控以及终端设备控制模块， 所述安全接入区包括数据采集模块，管理信息大区包括报表服务模块、打印服务模块、Web服务模块、组态配置模块以及信息管理系统。
进一步的，管理信息大区给系统中各模块对象配置全局唯一的objectID，所述objectID中含有各模块对象之间的父子隶属关系信息，并且对于现场局点分配相应的工作区编号，所述objectID中包含现场局点的工作区编号信息，这样在各种软件模块数据交互时，可以objectid获得现场局工作区编号，从而快速查询与访问各类数据区。
进一步的，管理信息大区中所包含的实时数据库配置文件，画面组态文件，历史数据文件均按照工作区号分区各自单独存储，这样的现场局工作分区各类数据表，访问效率比原来很多数据量集合在一起不区分工作区存储的数据表，快速而高效读取和写入。特别是web，历史数据查询等等涉及查表与数据访问速度更快。
本发明所达到的有益效果是：本发明不同于传统的“胖”配电主站系统，也不同于一般的非实时数据采集与监控系统，本发明利用云系统自身的冗余和备份安全可靠，继承传统配电主站的1、3区概念，实现了配置数据库，组态文件，历史数据库信息，版本软件功能设置在信息管理3区并迁移到云系统，同时对生产控制大区(I区)的大大瘦身，只保留实时数据访问，展示，转储等功能，不再有任何的诸如oracle数据库软件。这样的架构，一方面继承传统配电调度主站实时性优点，又有易于未来扩展形成海量数据规模。同时，配电主站软件方面，相对很少修改，很容易迁移到云系统。在公有云或者私有云部署都可以方便快速实施。
附图说明
图1为传统“胖”配电调度主站架构图；
图2为本发明的系统框架方案拓扑图；
图3为本发明的功能模块分布图。
具体实施方式
为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
参照图1到图3，一种基于云的配电调度主站系统，包括生产控制大区（1区）、安全接入区（2区）以及管理信息大区（3区）； 所述管理信息大区架设在云端，生产控制大区和安全接入区部署在现场局点；安全接入区用于各终端设备的数据采集，生产控制大区用于对终端设备的实时监控和控制，管理信息大区用于提供报表展示服务、打印服务、数据库服务、组态配置服务、权限版本管理服务、WEB服务以及各信息系统的管理。
在传统典型的配电主站也是将系统分为三个工作区（即生产控制大区、安全接入区以及管理信息大区），要么把所有的工作区全部部署在现场局点，虽然能够实时监控，但是局点系统过于臃肿，设备成本高昂，要么把所有工作区全部署在云端，无法做到实时监控。
在传统方案里数据库服、实时数据库服务，历史数据库服务、配置数据库服务、画面等组态配置服务设置在生产控制大区，本发明中将这些以及历史数据存储迁移到到了管理信息大区，在生产工作大区只保留实时监控和控制，将其设置在本地局点为了保证和提高实时监控的效率与效果，生产工作大区的数据库采用实时数据库，即内存数据库；并且将管理信息大区设置在云端，在本文中我们将这样的配电主站系统称为“瘦”配电主站调度系统，这样做的好处是在解决了实时监控和控制的高效性的同时，对于大数据量或海量数据的配电主站调度系统，其不再需要自行设计配置数据库或历史数据库的同步与备份，也不再考虑数据库磁盘阵列服务器存储。这些工作，现在全部交给云系统去实现，云系统提供更为备份稳定，安全可靠，快速访问的数据库系统。传统的“胖”配电主站系统，这些都需要开发者考虑并严谨设计，甚至还需要考虑数据库磁盘阵列服务器来存储数据，设计从数据库磁盘阵列快速访问索引数据。
所述生产控制大区包括实时监控以及终端设备控制模块， 所述安全接入区包括数据采集模块，管理信息大区包括报表服务模块、打印服务模块、Web服务模块、组态配置模块以及信息管理系统。
进一步的，管理信息大区给系统中各模块配置全局唯一的objectID，所述objectID中含有各模块之间的父子隶属关系信息，并且对于现场局点分配相应的工作区编号，所述objectID中包含现场局点的工作区编号信息，这样在各种软件模块数据交互时，可以objectid获得现场局工作区编号，从而快速查询与访问各类数据区。
进一步的，管理信息大区中的实时数据库配置文件，画面组态文件，历史数据存储等等按照工作区号分区各自单独存储，这样的现场局工作分区各类数据表，访问效率比原来很多数据量集合在一起不区分工作区存储的数据表，快速而高效读取和写入。特别是web，历史数据查询等等涉及查表与数据访问速度更快。
传统的配电调度主站系统，包括一个实时数据库。实时数据库（内存数据库）本身并不是数据库系统，访问效率随着数据量规模变大，而变得低下，如果模拟量，数字量等等点数达到百万级别，甚至千万级别，实时库的设计，就尤为重要和麻烦棘手。但是，在本发明中，提供了4种（A、B、C、D）现场局设计方案，每一种方案，并不需要实时库规模多大，而是通过多个现场工作区的累加（以江苏省为例，将南京、苏州、无锡等城市各看作一个现场工作区），来达到数百万点的规模效应。这样，每一运行实时库的规模不需要多大，实时库的访问也因规模较小快速而高效。
方案A，包括计算机节点1、2主备，实时数据库 (oms)，界面显示，智能告警，数据入库转储，权限版本管理等程序模块，主备机完全相同，只是主备状态差异。前置通讯协议模块与前置机单独计算机节点分开设置，并且前置机也主备工作状态。，支持客户端/服务器(C/S模式)，web客户端(B/S模式)
方案B，包括计算机节点1、2,可以是主备机模式，也可以是客户端/服务器(C/S模式)，甚至还可以设置成web客户端(B/S模式)。
方案C,只包括一台计算机节点，不再设置主备机工作状态，也不再设置客户端/服务器(C/S模式)和 web客户端(B/S模式)，前置机单独设置，不再有主备工作状态。这样，通信协议负担重和实时运行模块分别设置计算机节点运行。
方案D,只包括一台计算机节点,同方案C类似，前置通信模块和其他实时运行模块集成在一起（前置机和主机使用同一台服务器），用在一些数据规模比较小，重要性不是特别强的场景。
在本发明方案中，数据库配置时（位于云端的数据库，），按照现场工作区号，场站号，一次设备，二次设备点等对象模型修改模型隶属关系，也可以虚拟关系而不需要修改。传统数据库配置工具，所有配置信息产生一个全部数据点配置信息在内的多个文件，实时库读入信息时，实时库就因此非常庞大。而本发明中，按照每一个现场局生成了每一个现场局工作区配置信息的对象点配置信息文件。每一个现场局工作区运行时，会独自或者组合自动下载属于自己工作区的数据库配置信息，组态画面信息文件，以及版本文件，这些全部是从信息管理3区以文件方式获取下载。现场局工作区计算机节点在权限版本管理程序中，自动更新和手动更新2种模式。比较管理信息大区和实时运行1区的程序版本和实时库配置和组态画面文件信息版本差异，自动或手动方式下载这些文件至生产控制大区现场局工作区计算机节点。
数据库模型配置信息与组态画面文件生成，与现场局工作区编号有关系，现场局工作区编号设置成全局唯一的现场局工作区编号，然后生成本现场局号的各类配置文件与组态文件。但是，各现场局，共有一套软件版本程序。这样，也可以很方便对现场局统一软件版本维护与升级。
在现场局工作区中，所有的数据库配置与画面组态，权限管理，相关实时运行版本软件，全部是从信息管理3区以文件方式获取下载。同时，现场局工作区的实时运行过程中，对于需要存储的数字量，模拟量以及其他所有需要转储的数据，全部数据点经过选择配置后上传到管理信息大区(III区)的相应现场局工作区编号数据库表中存储。管理信息大区(III区)的历史数据存储，按照工作区号各自单独存储。这样的现场局工作分区各类数据表，访问效率比原来很多数据量集合在一起不区分工作区存储的数据表，快速而高效读取和写入。特别是web，历史数据查询等等涉及查表与数据访问速度更快。
综上所述，本发明在对现场局点进行瘦身的同时通过云端满足了海量数据的存储，降低了软硬件实施成本的同时却没有损失效率，并且大大方便了日后的系统更新与日常维护，提高了工作效率。
传统“胖”配电调度主站配置信息一览表，本发明中，所有计算机服务器机器皆采用双网通讯，网络地址见表1。
表1传统”胖”配电调度主站实例配置信息一览表
机器名 描述 A网IP B网IP 所在区
db1a 数据库服务器1 172.20.99.1 172.21.99.1 生产控制大区
db1b 数据库服务器2 172.20.99.2 172.21.99.2 生产控制大区
srv1a SCADA服务器1 172.20.99.3 172.21.99.3 生产控制大区
srv1b SCADA服务器2 172.20.99.4 172.21.99.4 生产控制大区
fep1a 前置服务器1 172.20.99.5 172.21.99.5 生产控制大区
fep1b 前置服务器2 172.20.99.6 172.21.99.6 生产控制大区
bus1 I区信息交换总线服务器 172.20.99.50 172.21.99.50 生产控制大区
ap2a 采集服务器1 172.20.99.7 172.21.99.7 安全接入大区
ap2b 采集服务器2 172.20.99.8 172.21.99.8 安全接入大区
db3a 数据库服务器3 172.20.99.101 172.21.99.101 管理信息大区
db3b 数据库服务器4 172.20.99.102 172.21.99.102 管理信息大区
srv3a SCADA服务器3 172.20.99.103 172.21.99.103 管理信息大区
srv3b SCADA服务器4 172.20.99.104 172.21.99.104 管理信息大区
fep3a 前置服务器3 172.20.99.105 172.21.99.105 管理信息大区
web3 Web服务器 172.20.99.107 172.21.99.107 管理信息大区
bus3 III区信息交换总线服务器 172.20.99.150 172.21.99.150 管理信息大区
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于云的配电调度主站系统，其特征在于，包括生产控制大区、安全接入区以及管理信息大区； 所述管理信息大区架设在云端，生产控制大区和安全接入区部署在现场局点；安全接入区用于各终端设备的数据采集，生产控制大区用于对终端设备的实时监控和控制，管理信息大区用于提供报表展示服务、打印服务、数据库服务、组态配置服务、权限版本管理服务、WEB服务以及各信息系统的管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于云的配电调度主站系统，其特征在于：所述生产控制大区包括实时监控以及终端设备控制模块， 所述安全接入区包括数据采集模块，管理信息大区包括报表服务模块、打印服务模块、Web服务模块、组态配置模块以及信息管理系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于云的配电调度主站系统，其特征在于：管理信息大区给系统中各模块对象配置全局唯一的objectID。
4.根据权利要求3所述的一种基于云的配电调度主站系统，其特征在于，所述objectID中含有各模块对象之间的父子隶属关系信息。
5.根据权利要求3所述的一种基于云的配电 调度主站系统，其特征在于：对于现场局点分配相应的工作区编号，所述objectID中包含现场局点的工作区编号信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于云的配电调度主站系统，其特征在于：生产控制大区还设有内存数据库。
7.根据权利要求5所述的一种基于云的配电调度主站系统，其特征在于：管理信息大区中所包含的实时数据库配置文件，画面组态文件，历史数据均按照工作区号分区各自单独存储。
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