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调度自动化系统联网方式探讨
摘 要:随着我国经济的快速发展,为提高电网的运行水平,使电网更加安全、经济地运行,需要调度自动化系统处理更加庞大的实时数据。本文分析了调度自动化系统广域网络的概念,研究了广域网系统的连接以及系统间采用的协议及实现方式,提出了确保电网网络安全的措施。
关键词:调度自动化系统;广域网连接;联网方式;协议
随着电网改造的深入进行,调度自动系统实时传输的数据剧增,过去点对点的数据交换方式已远远不能满足现状的要求,为保障电网的安全运行,实现调度自动化系统在生产过程中现代管理的重要作用,在省调和地调两级调度实现省调实时系统的数据交换已成为调度自动化系统发展的必然。
1 调度自动化系统广域网络的概念
调度自动化系统广域网是利用电力通信网络的专用通道,联系全省各地及重要电厂的调度自动化系统,以实现信息和数据的实时双向交换、各地调监控系统和相关管理信息数据的共享,这就构成了一个范围广、可靠性高的实时数据交换网络,是调度机构进行现代化改革和管理的主要技术手段之一。近年来随着计算机、通信和控制等学科技术领域的成熟和逐步完善,相关的技术为电网调度自动化系统的发展开辟了广阔的应用前景。
2 广域网系统的连接
为了能够顺利实现电网调度自动化系统实时调度和互联,建议以省调作为广域网系统的中心主站来配置中心路由器,并以此接入省调的实时系统局域网。同时系统的网络服务器配置在省调端,通过省调的交换机接入省调局域网与省调SCADA/EMS系统进行数据比较和传输。
地调端可以采用经路由器后接入SCADA/EMS系统的方式,也可以采用先接入SCADA/EMS系统的前置子网,再经前置通讯服务器后进入SCADA/EMS系统的主网。或者首先由通道接入终端服务器,再经前置子网进行前置通讯服务器的方式。这几种方式都可以实现数据的通讯,不同点在于若直接接入SCADA/EMS系统的主网,则其中任何1台工作站都可以作为联络工作站工作,这样数据交换的效率就更高了一些,而采用接入前置子网时,通常使用前置通信服务器兼做联网工作站。
变电站的远动终端,即远动分站的作用是按规约完成远动数据的采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能。传输通道是将远动分站的信息传到远动主站前置机的通信设备。调度自动化主站,即远动主站的作用是将远动分站的信息以标准规约的形式传到调度站,满足调度端对数据的实时性要求。调度室内设备的主要作用是向调度人员提供实时的电网信息,以满足调度员对电网安全、经济运行的管理。调度自动化主站对于无人值守变电站的实时监控起着重要的桥梁作用,它是变电站信息传递给调度员的纽带,它的正常运行与否,对于电网的安全运行有着极高的重要性,所以设计出能可靠、安全运行的调度自动化主站,对于电网的安全运行有着同样的重要性。
3 SCADA/EMS系统间采用协议及实现方式
3.1 TASE.2
由于TASE.2协议基于英文定义,变量只允许使用英文字母、数字和下划线等少量符号,如果只有简单双方通信,TASE.2之间的信息约定只要双方统一即可。但在电网调度自动化系统联网的实施中,不仅要考虑省调与地调的互联,而且还要考虑备调与地调的互联,以及未来各地调的互联。因此,相关单位制定了操作性极强的地调EMS联网信息定义规范。该规范明确了各地调作为TASE.2服务端时与省调、备调的信息定义规范,确定了地调需上送的信息范围以及不同类别的遥测、遥信命名规则。该规则的落实,便于全省范围交换信息的统一规范管理。
3.2 TASE.2功能
TASE.2的功能就是将多个SCADA/EMS联为广域网,然后在它们之间进行资源共享。我们对省调和地调的SCADA/EMS系统进行了分析和研究,建议采用省调高端的接入模式,在该模式下读、写回调及读、写确认不是直接访问SCADA/EMS的数据库,而是访问SCADA/EMS服务器的一个数据缓冲区,在该缓冲区由TASE.2的服务工作站的一个网络客户程序来维护,它通过发送请求给SCADA/EMS中的一个“数据服务程序”来读取SCADA/EMS的实时数据库,并将数据缓冲暂存在TASE.2服务工作站的一个数据缓冲区;通过网络服务程序发送请求给SCADA/EMS中的“数据服务程序”,将其中一个数据缓冲区的某些数据写到SCADA/EMS的实时数据库中。
制定接口规范的目的是规范系统间的数据接口,保证系统的安全性,是本系统成功实施的关键环节。应在考虑当地EMS系统安全稳定运行的前提下再考虑数据的存取。本通信接口遵循如下原则:
标准性:满足不同厂家EMS系统的数据读取写入;
高效性:获取数据应满足速度要求;
可行性:实现方和使用方的操作可行性;
易维护性:系统接口的设计客户端使用应尽可能简单,维护方便;
易接入性:使用接口时,接入过程尽量简单。
SCADA系统接口规范包括的主要内容为SCADA参数数据、实时数据、计划值、历史数据、遥控命令、升降命令、设点命令。该接口支持多用户访问、主备机切换、满足变化数据要求、速度指标要求、可验证和管理用户权限。
3.3 系统功能实现方式
在设计中应考虑到本地数据库和远方数据库的不同寻址方式。首先要在省调中心联网服务器端建立发送数据索引总表、接收数据索引总表、SCADA/EMS节点表,并在各地调端分别建立各自的发送数据索引表、接收数据索经表,再通过联网工作站的TASE.2服务程序将发送/接收数据索引表与SCADA/EMS数据库中的数据描述建立对应关系。由于目前各地调的SCADA/EMS系统主要由鲁能积成电子的IES500系统和南瑞的WNT-8000系统组成,子系统的组成比较简单,有利于调度自动化广域网的实现。
以读取当地EMS系统数据为例,在对数据交换环节进行初始化后,调用Read_Scd函数获取SCADA系统相关参数。读取函数需要带入读取参数类型READ_IN_PARA,该函数返回读取结果状态READ_RET_INFO和结果数据集buf,并设置结果数据集的结果数据个数num。
因系统对数据库的数据结构为三字段描述,即部件类型标示符、部件标示符、部件参数标示符,只有在确定所要访问的电网数据的描述标示符后才可据此建立数据对应列表进而实现数据交换。通过TAES.2的服务程序访问SCADA/EMS系统的实时数据库时,必须先在一个称做软总线的SB模块进行注册后方可再进行数据的读写。TAES.2服务程序做为一个独立功能的模块同时也是一个可执行文件,可以在系统中任意机器上做到即插即用。
4 电网网络安全
省调、备调与地调间的EMS联网采用电力调度数据网实现,Tase.2通信服务器通过多网卡跨接于EMS系统与调度数据网之间,为确保各EMS系统安全,应考虑在省调和地调调度数据网接入点的两侧部署纵向加密认证装置或其他安全防护措施。同时应该加强Tase.2通信工作站的用户名和口令管理,关闭TELNET、FTP等与运行无关的端口和服务,防止他人入侵系统。
电力调度的实时/历史数据和管理信息数据必须有较高的安全性以保障电网的安全生产,建议从以下2点予以考虑。
(1)数据安全性。在实际应用中利用TAES.2协议的权限控制分别对省与地、地与地两端服务器的双边协议表进行设计,对各种类型的信息设置不同权限等级的共享,在服务器端就可以根据双协议表对来自客户端的请求进行合理性的检查。
(2)网络安全。通过操作系统、数据库对访问用户进行限制外还重点使用防火墙进行网络安全的防护。设计的防火墙应既有包过滤的功能,又能在应用层进行代理。可以从数据链层、IP层、TCP层到应用层都施加安全控制,对出入的数据进行透明加密、解密。
5 结论
通过对系统连接方式、接口方式和网络安全等方面我们可以看出建设满足要求的电网调度自动化系统不但需要满足企业的标准和要求,而且必须充分考虑到现存系统的情况和相关专业技术的发展方向。规划系统网络时应考虑到网络的整体性,注意系统软硬件平台和标准的统一并向集成化的方向发展,调度自动化系统的建设涉及到许多新技术和新标准,我们有必要进行更深入的分析,提高其运行的可靠性和准确性,为建设智能电网奠定基础。
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