变电站设备状态监测系统介绍
变电站设备状态监测系统介绍
1、系统概况
Powerhn400变电站一体化状态监控系统是领步电气集团为智能变电站设备状态监控和变电站综合自动化而开发的一套跨平台的多功能的监控系统。它采用Windows/Linux/Unix跨平台设计，底层数据模型完全基于CIM公共信息模型，从系统的架构上采用完全开放的体系结构，任何一个模块都可随意扩展、各个模块之间完全松散耦合，为搭建一个个性化的监控系统提供一个坚强稳定的系统平台。
我们知道，数字化变电站是电网运行数据的采集源头和命令执行单元，是智能电网的基础和重要环节。在智能电网中，变电站的发展目标是通过全网运行数据分层分级的广域实时信息统一断面采集，实现变电站智能柔性集群及自协调区域控制保护，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用；设备信息和运维策略与电力调度实现全面互动，实现基于状态监测的设备全寿命周期综合优化管理；变电站主要设备逐步实现智能化，为坚强实体电网提供坚实的设备基础；在全面实现数字化变电站的基础上，进一步拓展变电站自动化系统的功能，逐步向智能化变电站转变。
在智能电网大发展的环境下，无论从变电站的数字化状态监测还是站内信息资源整合来看，变电站状态监测一体化都是智能化变电站发展的必然趋势。
领步电气的变电站一体化状态监测系统，基于自主研发的状态监控平台基础上，以变电站一次设备状态监测信息为主体，通过整合变电站内多个系统的基础数据，包括设备台帐、设备状态数据、实时采集数据，建立基于电网设备的数据集成和基于专业类别的数据集成，同时对各种状态监测信息进行有效组合加以可视化表现手段，实现从全局观测变电站内各类状态信息全景，以及设备状态分专业汇总和分析。
2、系统组成模块
1)用户登录：用户登录界面。
2)退出登录：当前用户退出登录，系统正常运行。
3)修改密码：用户修改密码界面。用户的密码通过加密存放在数据库。
4)修改信息：修改用户的其他信息。
5)退出系统：监控系统退出。
6)历史数据维护：对历史数据进行维护，包括导入导出、删除、修改等操
作。
7)配置维护：包括两个方面，一是对系统功能页显示进行配置，二是对CIM
库中的所有表的显示字段进行配置。
8)用户管理：进行系统的安全管理。
9)实时数据维护：对CIM数据库和系统数据库进行维护。
10)图元编辑：对图元进行编辑。
11)图形监视：通过系统图、饼图、棒图的界面对系统进行监控。
12)设备管理：对系统中的设备进行管理，包括电力系统设备和监控设备。
13)报警监视：监视报警信息。
14)日志查询：用于查询系统日志。
15)报表设计：用于设计新的报表样式，可以通过模板方式存储，以备下次
使用。
16)报表浏览：浏览建成的报表。
17)放电分析：局放图形分析界面。
18)前置监视：监视前置通讯的状态。
19)节点监视：监视监控系统各个节点的运行状态。
20)内存监视：监视计算机内存使用情况。
21)声音测试：测试报警声音，对报警声音进行配置。
22)图形编辑：编辑监控系统的各个监控页面。
23)量测量设计：对量测系统进行设计，包括通讯单元（RTU）、遥测、遥信、
遥控、遥调等。
24)本地资源管理：管理的资源包括图形文件、图元库文件、图像文件、声
音文件、模型字典定义文件。
25)Web功能：在浏览器上展现数据库结构、报警信息、日志信息、图形监
控、曲线、放电3D图、报表等系统信息。
3、系统特点
3.1多种方式的数据接入和输出管理，并全面支持IEC61850协议
支持变电站常用的各种规约及设备厂商内部规约，统一经过转换写入公共信息模型CIM实时库。
全面支持过程层设备、间隔层设备通过IEC61850接入本系统。
支撑平台提供基于CIM XML、SQL 、SVG、文件等接口方式，可以方便的将各种状态监测数据提供给第三方系统，实现信息资源共享；
实现数据接入的动态加载管理、统一接口的接入组件、接入过程监控、动态更新数据的监测发现机制。
3.2站端全面遵循IEC61970/IEC61968规范
为了实现系统的通用性和扩展性，作为一个智能变电站一体化状态监控系统，该系统从数据的存储与管理就严格的遵循IEC61970和IEC61968规范。它以IEC61970 公用信息模型CIM作为数据存储及交换标准，将CIM映射成关系数据库表的结构，完全按照IEC61970/IEC61968规范对各种数据进行封装，最终将数据保存到数据中心的数据表中。
3.3采用统一的、通用的实时库+历史库访问、存储及管理方式
内存数据库就是将数据放在内存中直接操作的数据库，它利用内存的读写速度比磁盘快、内存是随机访问而磁盘是顺序访问这两个特点，将数据保存在内存中，在内存中模仿建立表结构和索引结构并针对内存特性进行优化，相比从磁盘上访问，内存数据库能够提高应用的性能。
由于各个公司的内存数据库都是自己设计的异构数据库，在进行系统之间信息共享时在通用性和访问方式上存在技术瓶颈和商业瓶颈，我们在该系统的实时库的设计中完全采用关系数据库的完整结构和访问模式，即规范了数据的结构、又规范了访问方式，同时又可以充分利用实时数据库的访问速度高的传统优势。它利用标准的SQL 接口对完全位于物理内存中的数据存储区进行操作。
在构造完成一个完整的基于CIM的数据库结构以后，根据访问速度和存储
需要，将部分数据表进行裁剪，放置于内存中，其它部分仍然放置在硬盘上，这种裁剪可以通过配置文件进行操作。
3.4完全基于图库模的一体化设计
新一代的图模库一体化设计是完全基于CIM、CIM SVG的、以制图为中心的数据模型及数据库构造系统。图形组态系统是兼容swing、基于MVC(Model-View-Controller)体系结构的图形组件。只要在画图的过程中就可以直接支持数据库表的创建，拓扑的建立，以及图形和模型的导入和导出，还可自定义的很多模板，如典型设备设为模板，但增加类似设备的时候，直接加载该模板，定义相应的属性即可，生成的数据库表也是自动创建的。
3.5采用RBAC思想设计安全管理模块
基于角色访问控制的要素包括用户、角色、许可等基本定义。基于角色的访问控制（Role-Based Access Control）作为传统访问控制（自主访问，强制访问）中，权限与角色相关联，用户通过成为适当角色的成员而得到这些角色的权限。这就极大地简化了权限的管理。
在一个组织中，角色是为了完成各种工作而创造，用户则依据它的责任和资格来被指派相应的角色，用户可以很容易地从一个角色被指派到另一个角色。角色可依新的需求和系统的合并而赋予新的权限，而权限也可根据需要而从某角色中回收。角色与角色的关系可以建立起来以囊括更广泛的客观情况。
3.6直观、全面的实时监控和信息展示
通过一次接线图、站内设备总体运行状态等不同角度的视图，第一时间实时展现变电站一次设备状态监测信息；
通过对各种数据的集成，以设备为中心进行组合展示，全面展示设备关联信息，用以更加全面的对变电站状态信息进行分析管理。
利用两维和三维图形，以形象直观的图形如箭头、饼图、等高线、圆柱体等显示变电站实时的各种参数；以移动、改变大小、改变颜色、闪光等方式显示变电站设备正常和异常运行状态，用于变电站设备状态监视和报警。
4、系统的架构
●电力系统一次设备状态监测系统采用分层分布式设计，纵向分为前置输入层、数据
模型层、公共服务层、应用服务层、总线服务层等。
●数据模型层是系统的核心，系统内的应用采用紧密耦合方式，在公共服务层上直接
耦合应用服务层，数据模型层提供java、C++、SQL接口与各个应用模块接口。
●对外系统采用总线服务模式，提供CIS定义的各种公共服务和各种数据类型的服务。
5、系统的应用展望
5.1 系统的应用展望
1)本系统采用最先进的架构设计，不但适用于小型的监测、监控系统，而且使用大型
的监测、监控系统。本系统再应用层面扩展后可以适用于变电站设备监测系统、变
电站综合自动化、调度自动化、调配一体化、配电自动化、电力设备远程诊断主站
系统等。
2)本系统对外提供标准的CIS服务接口，符合当前大系统集成的主流，具有扩展方便、
配置灵活、容易集成等特点。
3)本系统可以方便的应用于大型的集群服务器，配置相关的网络管理软件、负载均衡
软件、任务调度软件，数据同步软件、容灾处理软件等，可以完成大型、超大型的
数据集群处理的任务。
5.2 需要完善的内容
为便于大系统的集成，该系统需要在以下几个方面进行完善：
1)系统接入部分：通过各种接口，接入各个子站系统数据、外系统数据、异构数
据库的数据等，能够支持CIM/XML、SVG、E语言、SCL、IEC61850、
IEC60870-5-101/104、CDT、DNP3.0等；
2)在数据库部分进行大数据读写、存储、查询、统计、计算的优化处理，使得整
个系统的性能上一个新台阶；
3)在对外提供的服务上，完善CIS的各种标准化服务，提高服务效率和充分验证
服务的准确性。
4)完善数据处理功能，提供多种多样的数据处理工具。
5)充分进行数据存储的一致性和唯一性实验，多服务器存储的并发访问。
6)充分进行集群服务器协同工作的负荷管理和任务调度的实验。
7)系统紧密层添加C++ 接口，便于内部系统的集成和模块挂接。
5.3 状态监测主站功能图
四方华能电网控制系统有限公司
2012年2月13日