盧朝暉，孟立會
(河北電力調度通信中心，河北 石家莊 050021)
摘 要：闡述了在MIS系統端二次開發應用SCADA數據信息的處理過程，并通過在河北南網MIS系統開發、應用實踐工作中的體會，對電力系統中有關實時數據信息的定義，數據文件的傳輸、存儲及應用等幾個關鍵環節進行了剖析，提出了具體解決問題的方法。
關鍵詞：SCADA數據信息；多線程技術；FTP協議；實時數據庫
Secondary Treatment and Use of SCADA Data Information at MIS System End
Abstract：The treatment process of SCADA data information for the secondary development use in MIS system end is described in this article. Through the experience of development and application of MIS system in Southern Hebei Power Network, the authors realize some important points，such as the real time data definition, data document transmission, storage and application, and some key links. They also propose concrete methods to solve problems.
Key words：SCADA data in formation；multithreading technology；FTP protocol；real-time database
在電力系統中，電網實時數據首先是為電網調度服務的，但出于電網調度安全的考慮，SCADA網絡系統與其它網絡系統之間都采用了隔離手段，河北省南部電網(以下簡稱河北南網)的SCADA系統是2001年從加拿大SNC-LAVALIN公司引進的ECS(Energy Control System)系統的一個子系統，ECS系統與其它系統之間采取了比較完善的隔離方法，它與MIS系統是通過在ECS系統端保留的通信網關服務器進行連接的。河北南網的SCADA系統是一個技術先進、應用成熟的系統，其專業性很強，運行也很穩定，但它的應用卻只局限于調度部門，不能滿足調度以外的其它生產部門以及管理和決策人員的需要，因此在MIS端以SCADA數據信息為數據源的二次開發應用就顯得十分重要。
1 SCADA數據信息在MIS系統端的應用
目前河北南網對于SCADA數據信息的應用主要有電網實時信息顯示系統、調度日報查詢系統和SCADA數據信息的綜合統計查詢等3部分。電網實時信息顯示系統主要包括河北省電力調度中心直調電廠和變電站的廠站接線圖、綜合數據畫面和重要數據的實時曲線畫面；調度日報查詢系統用于在河北電力信息網上發布每天的發電、供電、檢修情況和電網運行參數等信息；SCADA數據信息的綜合統計查詢主要用于基于SCADA歷史數據庫的各種統計報表的生成。
SCADA數據信息在MIS系統端的應用，為河北省電力公司各管理部門及時掌握電網實時信息提供了有效手段，同時也為電網數據的統計分析提供了基礎數據。
2 MIS系統與SCADA系統的網絡連接方式
河北南網的SCADA系統與MIS系統的網絡連接如圖1所示，其中SCADA系統的通信節點作為通信網關服務器，為1臺Compaq Alpha Server DS206/500MHz服務器，它共配有3塊網卡，其中前2塊網卡連接到SCADA系統A、B雙以太網上，第3塊網卡與MIS系統連接。在MIS系統端對于SCADA信息的應用是以通信節點上的各種類型的數據文件作為應用的數據源，采用穩定可靠的信息傳輸、存儲技術將SCADA系統中的實時數據導入MIS系統中。在MIS系統，對SCADA數據進行信息化的處理和開發以滿足各種應用功能的要求。
3 SCADA數據信息的獲取及文件結構
河北南網SCADA數據文件的生成，采用了Client-Server形式的一組進程。首先，Server進程通過對實時SCADA內存數據庫點索引的檢索而得到SCADA數據庫中所有點，包括遙測、遙信、非遙測，計算點的動態信息:點值和點狀態，同時得到靜態信息：點名、組名、點的RTU號和點號、點類型、點描述、點在數據庫的ID號。這些信息形成一個專用共享的數據區，數據區的動態信息實時刷新，周期為5～20 s，然后由Client進程檢索Server產生的共享數據區形成一個包括點名、組名、RTU號、點號、點類型、點描述的索引文件和一個包括RTU號、點號、點值、點狀態的實時數據文件傳送給MIS系統。
4 數據信息的傳輸
4.1 基于FTP服務器傳輸方式的選擇
數據信息的傳輸是在不同操作系統之間進行的，SCADA系統的運行環境是UNIX操作系統，MIS系統的應用環境是Windows操作系統。在不同的系統之間傳輸數據文件，較成熟的方法是利用FTP文件傳輸協議。河北南網的數據信息傳輸便采用了FTP協議，選擇在SCADA系統端的通信節點上建立FTP服務，用于兩系統間數據文件的傳輸，在具體應用中又考慮到以下2個因素。
a. 基于UNIX操作系統的FTP服務器運行比較穩定，安全性更高。
b. SCADA系統與MIS系統之間功能相互獨立，開發和應用方便靈活。
4.2 文件傳輸的實現
文件傳輸根據不同的應用選擇不同的方法，對于實時性要求不高的應用，可考慮用定時觸發的簡單命令行方式或編寫比較簡單的應用程序來實現，例如每天只傳輸一次的調度日報文件的傳輸，可以采用這種方式。
在電力系統應用中，SCADA信息在MIS系統中最基本的應用是在MIS系統中建立起電網實時信息系統，對于這種實時性要求較高或傳輸頻率較高的應用系統，數據信息的傳輸不僅僅是簡單的文件拷貝。因此在對文件傳輸模塊進行設計時，不僅要解決好文件傳輸與數據處理等的并發，同時也要考慮到系統的容錯能力等因素。編程方法采用多線程技術編寫文件傳輸模塊，實踐證明，采用多線程技術的FTP程序，不僅很好地解決了文件傳輸與數據處理的并發，而且在系統容錯性方面也解決了FTP服務器運行出現異常而自己重新啟動和人為的網絡臨時中斷或其它故障中斷。
這樣在故障恢復時，MIS端的應用系統就可以自動恢復正常，而不需人為干預，保證了應用系統運行的實時性和可靠性。同時文件傳輸模塊應具備日志記錄功能，例如可以自行判斷網絡的連接狀態，并做相應的記錄，根據日志文件可以改善網絡性能和提高運行的可靠性。
4.3 FTP服務器的權限設置
通過在FTP服務器上設置不同的用戶訪問權限，可以使不同的應用訪問不同的FTP目錄，這樣不同的應用系統之間互相隔離，提高了MIS端各應用系統的安全性。
5 數據的存儲
5.1 實時信息的存儲
河北南網SCADA信息在MIS系統端的存儲主要有實時數據庫和歷史數據庫，兩者通過臨時數據庫實現實時數據庫向歷史數據庫的導入，臨時數據庫和歷史數據庫均以時間字段為索引建立數據表，各數據庫之間的關系如圖2所示。
5.1.1 實時數據庫
實時數據庫用于存儲當前電網運行的各種參數，包括遙測點值、遙信點值、非遙測點值、計算點值，這些數據按周期刷新，一般刷新周期為10～20s，刷新頻率高、數據量大，通常采用內存緩沖區作為存儲介質。在電網實時信息顯示系統中，根據實時數據庫對所顯示的廠站畫面和實時曲線畫面進行數據刷新。
5.1.2 臨時數據庫
臨時數據庫將需要保存到歷史數據庫中的數據臨時保存在關系數據庫中，它的數據更新方式如下。
a. 采樣增添數據按照歷史數據庫的保存周期，以增添的方式，將實時數據庫的數據采樣數值添加到臨時數據庫中，一般為1～15min，根據不同的應用可以設定不同的采樣周期。
b. 定時導出數據臨時數據庫保存當日的數據信息，在每天零點時將臨時數據庫前一天的數據導入歷史數據庫，同時將臨時數據庫中前一天的數據清空。
在河北南網的電網實時信息系統中，臨時數據庫是按照每15min一個采樣點、每天96個點進行采樣的，臨時數據庫中的數據主要用于當日曲線的顯示。
5.1.3 歷史數據庫
歷史數據庫是對重要電網參數信息的存儲，它保存在關系數據庫中，用于顯示歷史曲線，也可用歷史數據庫的信息做各種類型的統計分析報表。
5.2 調度日報數據信息的存儲
在MIS系統端，報表轉換程序從每天的調度報表文件中讀取的各行列的數據，按照一定的格式重新整理后寫入到關系數據庫中保存起來，再用瀏覽器方式進行調度日報的查詢、顯示。
6 系統完善
對于SCADA數據信息的處理應提出一個全面的數據傳輸、存儲及發布的解決方案，建立SCADA信息數據庫，使所有的應用以這個統一的數據庫為基準數據庫，而不是建立多個結構、功能重復的數據庫，以保證數據信息的唯一性。另外，在保證數據的安全性、可靠性方面可根據應用的需要在SCADA端保留主、備2臺通信服務器，在 MIS端也要充分考慮到數據庫服務器的主、備等安全工作模式，并注意做好數據的備份，解決好數據信息存儲年限問題。
參考文獻
�。�1］Richard C.Lernecker，Tom Archer. Visual C++6寶典［M］.北京：電子工業出版社，1999.
�。�2］吳文傳，張伯明，徐春暉，等.調度自動化系統實時數據庫模型的研究與實現［J］.電網技術，2001，(9).
