本發(fā)明涉及一種用于SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

隨著供電安全要求的提高及人工費(fèi)用的增加，當(dāng)下的供配電項(xiàng)目一般都要求安裝SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)接入的設(shè)備發(fā)生變化時(shí)，需要廠家派工作人員重新調(diào)整配置參數(shù)以接入設(shè)備，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)整，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種適用于供配電領(lǐng)域的自適應(yīng)SCADA監(jiān)控方法，其所要解決的問題是：使SCADA監(jiān)控系統(tǒng)自適應(yīng)地接入設(shè)備。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種適用于供配電領(lǐng)域的自適應(yīng)SCADA監(jiān)控方法，能夠自適應(yīng)接入新設(shè)備，自適應(yīng)接入新設(shè)備的步驟為：

（1）通訊管理機(jī)中建立設(shè)備地址映射表，該映射表中記錄了空閑的設(shè)備地址，每個(gè)空閑設(shè)備地址對(duì)應(yīng)一個(gè)秒信息；

（2）當(dāng)有新設(shè)備接入時(shí)，從設(shè)備地址映射表中選取1個(gè)空閑設(shè)備地址，通訊管理機(jī)在該空閑設(shè)備地址對(duì)應(yīng)的秒信息所代表的秒時(shí)刻發(fā)出對(duì)時(shí)命令；

（3）等待接入的新設(shè)備收到對(duì)時(shí)命令后，各自內(nèi)部執(zhí)行一隨機(jī)數(shù)延時(shí)操作，假設(shè)新設(shè)備A最先結(jié)束延時(shí)，新設(shè)備A結(jié)束延時(shí)后發(fā)出確認(rèn)命令，然后將所選取的空閑設(shè)備地址寫入新設(shè)備A中，新設(shè)備A開始正常運(yùn)行；

（4）其它新設(shè)備接收到新設(shè)備A發(fā)送的確認(rèn)命令后，進(jìn)行自動(dòng)退讓；

（5）跳至步驟（2），直至所有的新接入設(shè)備都獲取了地址。

進(jìn)一步地：新安裝設(shè)備內(nèi)建有通訊參數(shù)配置表，通訊參數(shù)配置表中順序記錄有若干條配置方案，在新設(shè)備安裝后、所述步驟（2）執(zhí)行前先進(jìn)行新安裝設(shè)備的通道參數(shù)識(shí)別：按通訊參數(shù)配置表內(nèi)的排列順序依次對(duì)新安裝設(shè)備配置，新安裝設(shè)備每次配置后都嘗試接收總線上的數(shù)據(jù)，如果能夠無噪音地接收總線的數(shù)據(jù)則將該次配置的參數(shù)寫入新安裝設(shè)備，否則進(jìn)行下一輪配置；若通訊參數(shù)配置表內(nèi)所有的配置都嘗試失敗則報(bào)警。

進(jìn)一步地：SCADA監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自適應(yīng)退讓永久故障設(shè)備，退讓時(shí)提示用戶確認(rèn)，以確定為永久故障而非臨時(shí)故障；自適應(yīng)退讓后，通訊管理機(jī)通知SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件退出設(shè)備的列表，并動(dòng)態(tài)調(diào)整SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)。

進(jìn)一步地：SCADA監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)根據(jù)當(dāng)前所連接的設(shè)備動(dòng)態(tài)構(gòu)建設(shè)備數(shù)據(jù)模型，然后以設(shè)備數(shù)據(jù)模型為基本圖元單位、以廠站為主接線圖單位、以水平方向擴(kuò)展的模式動(dòng)態(tài)構(gòu)建主接線圖。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下積極效果：（1）本發(fā)明在不需要修改當(dāng)前SCADA監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以自適應(yīng)地接入各設(shè)備并調(diào)整監(jiān)控系統(tǒng)，通過本方法，優(yōu)化了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的配置流程，可在接入設(shè)備和接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期實(shí)時(shí)運(yùn)行，強(qiáng)化了電力系統(tǒng)的安全；（2）本發(fā)明使用秒信息與空閑的設(shè)備地址相對(duì)應(yīng)，由于各種接入規(guī)約都有廣播對(duì)時(shí)幀，且時(shí)間格式中都包含秒信息，因此具有廣泛的適用性，無論設(shè)備使用何種規(guī)約都能準(zhǔn)確地接收到秒信息；（3）本方法自適應(yīng)退讓了故障設(shè)備，提高了通道利用率，提升了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新速度。

附圖說明

圖1為自適應(yīng)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的模型圖。

圖2為新安裝設(shè)備通道參數(shù)識(shí)別的流程圖。

圖3設(shè)備自適應(yīng)接入順序圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案：

供配電監(jiān)控系統(tǒng)通過采集供各種二次智能設(shè)備信息，實(shí)時(shí)地檢測(cè)電氣設(shè)備的運(yùn)行工況。

如圖1所示，一個(gè)典型的供配電監(jiān)控系統(tǒng)包含三部分：智能設(shè)備、通訊管理機(jī)和運(yùn)行有監(jiān)控軟件的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。各種接入的智能設(shè)備主要為各類電力儀表、繼保和電表等，按接入狀態(tài)可分為已接入的設(shè)備和安裝后等待接入的設(shè)備。通訊管理機(jī)負(fù)責(zé)采集智能設(shè)備數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控軟件。監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)為用戶提供各種人機(jī)運(yùn)維功能，主要包括主接線圖、通訊工況圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)查詢等。

監(jiān)控系統(tǒng)配置的主要工作包括：配置接入智能設(shè)備的通訊參數(shù)、配置通訊管理機(jī)的通道參數(shù)以及繪制各種主接線圖等。傳統(tǒng)模式下，這些配置信息只能依靠手動(dòng)構(gòu)建，因此一旦所接入的智能設(shè)備發(fā)生變化，必須由廠家人工協(xié)助修改相應(yīng)的配置內(nèi)容，實(shí)時(shí)性差，且易出錯(cuò)。

本實(shí)施例中提出了一種適用于供配電領(lǐng)域的自適應(yīng)SCADA監(jiān)控方法，其基于常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件模型，不需要額外增加硬件成本。

在供配電領(lǐng)域中，一條現(xiàn)場(chǎng)總線上會(huì)以相同的通道參數(shù)接入多臺(tái)設(shè)備。如使用RS485通訊接口時(shí)，所有的設(shè)備要求設(shè)定相通的波特率和奇偶校驗(yàn)設(shè)置。

當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行擴(kuò)容或修改時(shí)安裝了新的設(shè)備后，首先需要進(jìn)行通道參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別：

新安裝設(shè)備內(nèi)建有通訊參數(shù)配置表，通訊參數(shù)配置表中順序記錄有若干條配置方案，如RS485的通訊參數(shù)配置表中的配置方案按優(yōu)先級(jí)排列如下：

1）波特率：9600，校驗(yàn)方式：偶

2）波特率：4800，校驗(yàn)方式：偶

3）波特率：9600，校驗(yàn)方式：無

4）波特率：4800，校驗(yàn)方式：無

5）波特率：2400，校驗(yàn)方式：偶

……

在新設(shè)備安裝后，應(yīng)當(dāng)先設(shè)定通道參數(shù)，未設(shè)定通道參數(shù)的設(shè)備處于“自適應(yīng)通道參數(shù)”狀態(tài)，需要進(jìn)行通道參數(shù)識(shí)別：如圖2，按通訊參數(shù)配置表內(nèi)的排列順序依次對(duì)新安裝設(shè)備進(jìn)行配置，新安裝設(shè)備每次配置后都嘗試接收總線上的數(shù)據(jù)，如果能夠無噪音地接收總線的數(shù)據(jù)則將該次配置的參數(shù)寫入新安裝設(shè)備，并退出“自適應(yīng)通道參數(shù)”狀態(tài)，進(jìn)入“自適應(yīng)接入”狀態(tài)，否則進(jìn)行下一輪配置；若通訊參數(shù)配置表內(nèi)所有的配置都嘗試失敗則報(bào)警，請(qǐng)求工作人員人工配置通道參數(shù)。

如圖3，新接入設(shè)備進(jìn)入“自適應(yīng)接入”狀態(tài)后，開始參與由通訊管理機(jī)觸發(fā)的自適應(yīng)接入流程：

（1）通訊管理機(jī)中建立設(shè)備地址映射表，該映射表中記錄了空閑的設(shè)備地址，每個(gè)空閑設(shè)備地址對(duì)應(yīng)一個(gè)秒信息；

（2）當(dāng)有新設(shè)備接入時(shí)，從設(shè)備地址映射表中選取1個(gè)空閑設(shè)備地址，通訊管理機(jī)在該空閑設(shè)備地址對(duì)應(yīng)的秒信息所代表的秒時(shí)刻發(fā)出對(duì)時(shí)命令；

（3）等待接入的新設(shè)備收到對(duì)時(shí)命令后，各自內(nèi)部執(zhí)行一隨機(jī)數(shù)延時(shí)操作，假設(shè)新設(shè)備A最先結(jié)束延時(shí)，新設(shè)備A結(jié)束延時(shí)后發(fā)出確認(rèn)命令，然后將所選取的空閑設(shè)備地址寫入新設(shè)備A中，新設(shè)備A開始正常運(yùn)行；

（4）其它新設(shè)備B和C通過共享總線接收到新設(shè)備A發(fā)送的確認(rèn)命令后，進(jìn)行自動(dòng)退讓；

（5）跳至步驟（2），直至所有的新接入設(shè)備都獲取了地址，此時(shí)，廣播對(duì)時(shí)命令不再返回確認(rèn)幀，最后通訊管理機(jī)通知監(jiān)控軟件新加入了哪些設(shè)備，并開始構(gòu)建動(dòng)態(tài)參數(shù)。

智能設(shè)備接入通訊管理機(jī)時(shí)，依據(jù)設(shè)備類型會(huì)采用不同的規(guī)約，如繼保使用IEC103規(guī)約，儀表設(shè)備使用modbus-rtu規(guī)約，計(jì)量設(shè)備使用DL645規(guī)約等，這些規(guī)約幀結(jié)構(gòu)差異較大。但各種接入規(guī)約都有廣播對(duì)時(shí)幀，且時(shí)間格式中都包含秒信息。一般情況下，通訊管理機(jī)發(fā)送廣播對(duì)時(shí)命令后，等待通訊超時(shí)時(shí)間后發(fā)送其他命令。為了控制自適應(yīng)設(shè)備檢測(cè)時(shí)間間隔，也因?yàn)楹芏嘁?guī)約的地址0是廣播地址，因此約定0秒表示僅對(duì)時(shí)、不檢測(cè)自適應(yīng)設(shè)備，余下59個(gè)秒信息用于地址映射。目前的現(xiàn)場(chǎng)總線接入的設(shè)備數(shù)量一般不超過30，因此地址范圍足夠使用。

智能設(shè)備的隨機(jī)數(shù)延時(shí)時(shí)間必須小于通訊管理機(jī)超時(shí)時(shí)間，否則會(huì)導(dǎo)致識(shí)別異常，該參數(shù)為系統(tǒng)參數(shù)，統(tǒng)一約定。

智能設(shè)備依次經(jīng)歷“自適應(yīng)通道參數(shù)”和“自適應(yīng)接入”狀態(tài)后進(jìn)入“正常運(yùn)行”狀態(tài)，開始正常通訊。

采用本方法的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)還基于本方法實(shí)現(xiàn)如下功能：

1、故障設(shè)備的自適應(yīng)退讓：

傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中，因參數(shù)是固化的，因此參數(shù)配置時(shí)需要考慮日后設(shè)備的預(yù)留問題，但因相應(yīng)的設(shè)備還不具備，會(huì)導(dǎo)致通訊頻繁中斷，通訊效率較低。

本實(shí)施例中的方法不僅不需要預(yù)先配置將來擴(kuò)容的產(chǎn)品，而且在SCADA監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備后將進(jìn)行退讓，保證了整個(gè)通道通訊的順暢，提高了通訊效率。退讓時(shí)提示用戶確認(rèn)，以確定為永久故障而非臨時(shí)故障。自適應(yīng)退讓后，通訊管理機(jī)通知SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件退出設(shè)備的列表，并動(dòng)態(tài)調(diào)整SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)。

2、通訊管理機(jī)和監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)模型自適應(yīng)調(diào)整：

常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)，參數(shù)是固定的，所以其數(shù)據(jù)模型也是固定的。本方法在運(yùn)行過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)的設(shè)備調(diào)整，因此其參數(shù)模型和數(shù)據(jù)模型也需要?jiǎng)討B(tài)構(gòu)建。

為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)模型，本方法以設(shè)備數(shù)據(jù)模型為基本單位進(jìn)行構(gòu)建。所述設(shè)備數(shù)據(jù)模型內(nèi)建在通訊管理機(jī)和監(jiān)控軟件中，可以依據(jù)行業(yè)使用習(xí)慣，在項(xiàng)目初期構(gòu)建。

智能設(shè)備自適應(yīng)接入時(shí)，將主動(dòng)給通訊管理機(jī)發(fā)送“確認(rèn)幀”，無論使用的是何種接入規(guī)約，該幀結(jié)構(gòu)格式固定，主要包括接入設(shè)備的型號(hào)、數(shù)據(jù)模型編號(hào)，描述等信息，用于通訊管理機(jī)和后臺(tái)動(dòng)態(tài)構(gòu)建參數(shù)。

自適應(yīng)退讓時(shí)，僅需要明確設(shè)備編號(hào)，無需明確數(shù)據(jù)模型，就可以完成參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

監(jiān)控軟件的大部分功能是基于內(nèi)部數(shù)據(jù)模型動(dòng)態(tài)構(gòu)建的，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)查看、通訊工況等，因此一旦數(shù)據(jù)模型調(diào)整完畢，上述功能也自動(dòng)相應(yīng)調(diào)整完畢。

3、監(jiān)控軟件主接線圖的自適應(yīng)調(diào)整：

主接線圖用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)直觀地顯示整個(gè)系統(tǒng)工況，常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)中，主接線圖皆依據(jù)工程手工繪制，難以自動(dòng)調(diào)整。

基于本方法的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)前所連接的設(shè)備動(dòng)態(tài)構(gòu)建設(shè)備數(shù)據(jù)模型，然后以設(shè)備數(shù)據(jù)模型為基本圖元單位、以廠站為主接線圖單位、以水平方向擴(kuò)展的模式動(dòng)態(tài)構(gòu)建主接線圖。

基于本方法動(dòng)態(tài)構(gòu)建的主接線圖同設(shè)計(jì)院的圖紙十分相近，因此圖模選擇時(shí)，應(yīng)盡量同設(shè)計(jì)院圖紙保持一致，方便用戶使用。

關(guān)于初始化實(shí)施時(shí)全站的初始化流程：

理論上說，一個(gè)項(xiàng)目的初始構(gòu)建過程也可以基于上述的自適應(yīng)方式，但由于初始狀態(tài)時(shí)接入的設(shè)備較多，需要較長(zhǎng)時(shí)間的自適應(yīng)周期。

為了解決上述問題，初始狀態(tài)可允許整個(gè)系統(tǒng)退出自適應(yīng)狀態(tài)，然后手動(dòng)地批量添加設(shè)備，當(dāng)所有設(shè)備添加完畢后，再使能自適應(yīng)功能，完后后續(xù)的查缺補(bǔ)漏。

在正常運(yùn)行過程中，如果通訊狀態(tài)良好，且設(shè)備不經(jīng)常發(fā)生變化，也可以關(guān)閉自適應(yīng)功能，簡(jiǎn)化系統(tǒng)運(yùn)行工況。