下载本文档
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
电网调度自动化前置通信数据模型的构建
0前置通信子系统电力调度自动化系统的电气系统安全运行发挥着越来越重要的作用。开发出第4代调度自动化系统是一套支持EMS、集控中心系统、配电网管理(DMS)系统、广域监测预警系统(WAMS)和公共信息平台等多种应用的电网调度集成系统。作为调度自动化系统的数据源和通信枢纽,前置通信子系统始终是各种应用不可或缺的重要组成部分,其内涵和外延都有了较大变化。研制和开发适合多种应用的、开放的前置通信子系统,为多种应用提供统一的数据采集和数据通信服务是调度自动化系统的重要课题。前置通信子系统硬件通常采用标准化、商用化设备,不同厂家系统差别不大。而前置应用软件却有所不同,反映出不同厂家前置通信子系统在功能和性能上的较大差异。前置应用的核心是前置实时库,一个设计合理、访问高效的前置实时库可以优化前置应用软件流程,丰富前置应用软件功能,提高程序运行效率,在很大程度上决定了前置通信子系统的功能和性能。本文主要讨论调度自动化前置通信子系统实时库的设计和实现方法。1预算编制1.1数据服务流程电网调度自动化系统有多种应用,如EMS、集控中心系统、DMS、WAMS和公共信息平台等,它们的前置通信子系统却有相似之处,数据处理流程可以归结为图1所示。链路通信模块负责和各种硬件设备进行数据通信及通信路由的选择,协议处理模块对各种通信协议进行解释和数据预处理,数据服务模块则为后台各应用发布数据采集信息和提供数据通信服务。前置实时库数据结构设计应面向数据采集和通信,优化数据预处理流程,最大限度地满足前置通信子系统功能和性能的需求。1.2多包设备及协议的包根据前置通信子系统功能特点,前置应用数据模型划分为5个包,每个包又由若干个类组成,包图如图2所示。a.设备包,包含服务器配置、设备配置2个类。b.厂站包,包含厂站、通道2个类。c.协议包,包含多个通信协议类。d.量测包,包含前置遥信定义、前置遥测定义、前置遥脉定义、前置遥信转发、前置遥测转发5个量测类。e.注册包,包含注册厂站、注册遥测、注册遥信、注册计划值4个注册类。1.3静态参数和动态数据类的数据成员包括静态参数和动态数据。静态参数是指用户一旦设置后就保持不变的信息,而动态数据则是在系统运行期间反映系统内部活动状态的信息。1.3.1静态参数定义描述前置通信子系统赖以运行和通信的硬件设备。如服务器配置类静态参数包括集群方式(单机、双机、3机、4机)、网络配置(单网、双网、3网、4网);动态数据包括前置工况(在线、离线)等。1.3.2厂站、通道类描述前置通信目标对象和路径。厂站既是调度自动化系统的信息源头,又是调度自动化系统控制的终极目标。厂站类静态参数包括厂站类型(RTU、变电站、控制中心、保护子站(装置)、配网子站(装置)、相量测量单元等)、容量(遥测、遥信、遥控等);动态数据包括厂站工况(投入、故障、退出)、值班机ID(值班通信端口所在服务器名)等。通道类继承了厂站类容量等属性,静态参数包括厂站ID(所属厂站名)、通道类型(专线、网络、虚拟、天文钟、电话拨号)、通信方式(客户、服务器)、IP地址(支持双网的目标网络终端有2个IP)、协议类型;动态数据包括通道工况(投入、故障、退出)、值班标志(值班、备用)等。1.3.3iec113协议对象协议解析和转换是前置通信子系统的中心任务。采取抽取通信协议互操作特征,为每种协议定义一个类,如IEC101协议类静态参数包括通道ID(所属通道名称)、遥信起始地址、遥测起始地址、遥控起始地址、遥调起始地址、源地址字节数、公共地址字节数、信息体地址字节数等。当一个通道选用IEC101协议后,便为该通道复制一个采用国家标准的IEC101协议对象。在与不同厂家产品互联时,通过调整协议对象表里的参数来解决互操作性问题,而不必修改协议处理程序。协议包集成了IEC系列、CDT、DL476-92、IEEE1344等众多国内外流行的远动和计算机通信协议类。1.3.4静态参数定义描述了与目标对象进行双边数据通信及数据预处理时所需要的参数。如遥测类静态参数包括通道ID(所属通道名,可以同时属于多个通道)、分发通道ID、点号、TASE.2网络名、死区值、归零值、是否过滤突变、基值、系数、满度值、满码值等。1.3.5第三方用户管理作为第三方系统TASE.2通信网关机时采用的一种“按名通信”接口方式,即前置子系统通过自动或手动方式从第三方系统读取可选通信对象名称,生成注册界面供用户按名注册,并将注册后生成的本地数据库记录ID自动返回给第三方系统。双方按注册ID传送信息,在低层采用扩充的DL476-92协议进行通信,在高层则提供给用户按名通信的界面,通信过程对用户透明。第三方系统侧用户免维护。1.4类连接类的关联如图3所示。虚拟通道不涉及通信设备和协议,其量测对象来自于其他通道分发。2预先确定的实现2.1构建前置实时库前置通信过程一方面要求有很强的时效性,即必须在一定的时间内完成数据的传输和预处理;另一方面还要求有很强的可靠性和吞吐性能,即使在流量很大时,也不能丢失数据。前置向后台应用提供预处理后的数据,极大减轻了后台CPU的负担。“雪崩”试验表明,按名(比较数据库关键字)访问、基于文件映射方式的平台实时数据库管理系统可以较好地支持后台应用,但对前置应用的支持却捉襟见肘,存在效率缺陷;而按地址直接访问的前置共享内存库(共享内存数据缓冲区)虽然在一定程度上牺牲了灵活性和方便性,却可以大幅降低CPU负载。共享内存是最快的可用进程间通信(IPC)形式,按地址直接访问数据是效率最高的访问方法。基于这一思想,在共享内存构建按地址(指针)直接访问数据的前置实时库(实时数据缓冲区),以满足前置通信子系统实时性和可靠性的需求。利用商用数据库管理系统(如Oracle)通用、灵活等诸多优点定义和保存前置应用数据模型。系统初始化时,通过数据库服务器下装或磁盘文件映射生成由平台实时数据库管理系统支撑的数据库(简称平台实时库),再根据平台实时库内容创建前置共享内存实时库。2.2系统初始化时,系统可创建通道,实现了应用程序的数据及运动数据库的互通互联在共享内存构造实时数据通信模型就是把用数据库关键字表达类间(具体讲是对象实例间)的关联(关系)转变为用指针表达。指针充分利用了“预先”查询的结果,提高了应用程序访问前置实时库的效率。实时数据通信模型如图4所示。一个厂站可能有多个通道,每个通道有多个量测对象,通信介质和通信协议也不尽相同。系统初始化时,根据数据库定义在共享内存创建厂站对象通道对象设备对象、协议对象、量测对象的正向关联指针,同时也建立反向指针,方便检索和回溯。在系统运行期间,当前置共享内存管理进程从消息总线上读到数据库设置变化的信息后,及时更新实时数据通信模型的相关部分,保证实时数据通信模型和数据库定义一致。2.3实时数据缓冲区2.3.1多主体参与的业务解决数据缓冲问题通信收发、报文显示、变化数据、保护事件、下行命令(如遥控、遥调、召唤数据)等公共数据缓冲区虽然涉及的数据对象不同,但都反映了前置应用数据动态传递的过程,不需要用户定义。进程分别通过读写指针直接访问数据对象,并根据访问的结果移动读写指针,采用信号量技术同步多个进程对读写指针的并发操作。从抽象数据结构的观点看,都属于生产者与消费者问题。a.一个生产者和多个消费者。如一个通信进程往通道接收缓冲区里写通信源码,协议处理进程从接收缓冲区里取数进行解析和数据预处理,同时又可能有多个显示进程从接收缓冲区里取数显示,接收缓冲区管理类库为每一个取数进程都分配了一个独立的读指针,各进程取数互不干扰。b.多个生产者和一个消费者。如多个协议处理进程将变化数据对象写入主/备变化数据缓冲区,前置发布信息进程从主变化数据缓冲区读取数据对象,并将备用变化数据缓冲区“超时”的数据对象发向后台。主/备变化数据缓冲区的双保险机制进一步保证了不丢失变化信息。c.动态分配机制。报文显示数据缓冲区采用动态分配机制:当用户选定某个通道显示汉化报文后,显示进程首先查看是否已存在该通道报文显示数据缓冲区,若存在,则记下当前本进程的读指针,并开始读指针计数;若不存在,则新申请该通道报文显示数据缓冲区,协议处理进程开始汉化报文并放入该报文显示缓冲区,进行写指针计数;当该通道的所有报文显示窗口都关闭(手动或自动关闭)时,自动释放该报文显示缓冲区。2.3.2数据优化和寻址厂站、通道、通信设备、服务器工况等动态数据都是反映系统运行状态的统计值,数据访问周期可以控制,将这类动态数据保存在平台实时库以便充分利用支撑平台所提供强大的基于平台实时库的通用画面功能。而实时通信数据预处理量大而频繁、时效性强且不能丢失,故放入共享内存实时库,通过基于共享内存数据缓冲区的专用界面显示和操作。预处理数据缓冲区里数据对象的数值和质量码是经过工程值转换和极性转换等遥测、遥信数据预处理后的结果,运算参数来源于数据库中定义的量测对象静态参数。前置发布信息进程定时(或响应召唤)从预处理数据缓冲区取数,向后台发布全数据信息。根据应用不同,预处理数据缓冲区有2种数据结构。a.结构数组队列。对于EMS、集控中心、配电网管理、公共信息平台等系统,各厂站的通信对象数目不同,并经常发生变化。为了优化共享内存管理和控制,采用动态分配共享内存,即通过队列指针为各厂站的通道数据缓冲区链接不同数目的共享内存数据块(64个遥测数据结构为1遥测块,128个遥信数据结构为1遥信块)。当某厂站通信量发生变化后,通过队列指针增加或回收所属通道的数据块,各通道数据空间相互独立,互不影响。数据对象地址由通道号和记录号组成。协议处理进程在读取通道(信)源码时即可获得通道号,而记录号的生成方法按通信协议不同分为2种:按地址(功能码)传送信息对象协议,记录号=信息对象地址(功能码)-该类信息对象地址(功能码)起始值;按名称传送信息对象协议,在建立实时数据通信模型时,将定义的量测对象放入对应通道结构数组里第1个keyid(关键字)为负1的数组元素,该数组元素下标即是记录号。在TASE.2通信初始化时,将TASE.2网络名和记录号定义在回调函数中的同一个数据结构里,前者用来进行数据通信,后者用做访问前置实时库,该过程对用户透明。应用进程代入地址(通道号和记录号)参数来调用前置共享内存管理类库提供的API(ApplicationProgramInterface)访问预处理数据缓冲区。API数据访问过程对应用进程透明,API数据访问过程如图5所示。b.二维数据表如图6所示。广域监测预警系统通过相量测量单元(PMU)对系统进行高密度的同步相量采集,PMU采集的数据具有高密度(25~100帧/s)及带时标等特点,所以数据预处理缓冲区采用二维数据表。图6PMU二维数据表可以存储100条顺序记录,按照25帧/s计算,可以存储4s的动态数据。YC*NUM、YX*NUM为存放NUM个相量测量(遥测)值、数字(遥信)量的数据对象结构。寻址方法采用哈希方程,即把关键码值直接映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找速度。哈希函数为记录号=(SOC%4)*(FNOM/PERIOD
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 二零二四年度防水工程设计施工合同3篇
- 2024年度防腐材料研发与产业化合同
- 2024年度二手购房交易税费承担合同3篇
- 2024年度大数据分析与处理协议2篇
- 二零二四年度砂石场物流配送合同:砂石场与物流公司之间的砂石场物流配送协议2篇
- 2024年公司股份买卖合同标准文本
- 二零二四年度旅游服务合同服务内容与执行标准3篇
- 2024工程承包合同模板(合同版本)
- (2024版)某快递公司快递服务合同(2024版)
- 2024二手车库买卖合同协议
- 汽车零部件编号规则
- 数控机床主轴结构与调整课件
- 煤矿一通三防煤矿一通三防培训教案
- 最新液化气站风险分级及隐患治理体系手册
- SAP HANA 定制化平台(TDI)方案
- 中医诊疗养生中心招商加盟手册
- 桥梁拆除施工方案模板
- (学前教育原理)大作业:你身边的蒙氏幼儿园的教育现状是怎样的?你怎样理解蒙台梭利教育思想的精髓?
- (中金)银行业分析框架ppt课件
- 《色彩搭配》PPT课件(教学)
- 《颈椎病病人的护理》PPT课件(完整版)
评论
0/150
提交评论