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NS2000 变电站综合自动化系统 NS2000 变电站综合自动化系统 NS2000 计算机监控系统 NS2000 计算机监控系统 技术使用说明书 国电南瑞科技股份有限公司 2004 年年 7 月月 NS2000 计算机监控系统 技术使用说明书 NS2000 计算机监控系统 技术使用说明书(资料版本号:V2.21R5)(资料版本号:V2.21R5)编 写:丁编 写:丁 杰 周邺飞 窦仁辉 王海峰 王杰 周邺飞 窦仁辉 王海峰 王 阳 倪益民阳 倪益民 夏士兵夏士兵 沈晓彦沈晓彦 张海滨张海滨 代代 攀攀 陈爱林陈爱林 何思源何思源 许祖锋 审 核:江许祖锋 审 核:江 平 批 准:奚后玮 日 期:2004 年 7 月 平 批 准:奚后玮 日 期:2004 年 7 月 NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 目 录目 录 第一章第一章 概述概述.1 第二章第二章 系统结构及软硬件配置系统结构及软硬件配置.5 2.1 系统体系结构.5 2.2 系统硬件配置说明.5 2.3 系统软件环境.7 2.4 系统软件结构.8 第三章第三章 支撑平台系统支撑平台系统.9 3.1 数据库管理软件.9 3.2 网络管理系统.11 3.3 图形管理系统.12 3.4 报表系统.17 3.5 系统管理.19 第四章第四章 数据采集和监控系统（数据采集和监控系统（SCADA）功能）功能.21 4.1 概述.21 4.2 数据采集.21 4.3 数据处理.23 4.4 脚本计算.29 4.5 报警系统.29 4.6 历史数据处理.31 4.7 控制操作.31 4.8 事故追忆.32 4.9 保护描述.32 第五章第五章 继电保护及故障管理信息功能继电保护及故障管理信息功能.33 5.1 故障录波器描述.33 5.2 数据采集.33 5.3 控制功能.33 5.4 告警功能.33 5.5 数据处理与转发.34 5.6 管理与报表功能.34 5.7 分析功能.34 5.8 安全机制.35 5.9 远程诊断与修改功能.35 第六章第六章 高级应用软件高级应用软件.37 6.1 NSVQC 电压无功自动调节系统技术说明.37 6.2 小电流接地选线.46 6.3 变压器经济运行.46 NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 第七章第七章 设备管理设备管理.47 第八章第八章 综合通讯控制系统综合通讯控制系统.49 第九章第九章 操作票及防误闭锁操作票及防误闭锁.51 第十章第十章 技术指标技术指标.53 10.1 系统容量.53 10.2 系统响应指标.53 10.3 可靠性指标.54 10.4 负荷率.54 10.5 工作环境和电源.54 第十一章第十一章 控制台控制台.55 11.1 控制台操作界面区域图.56 11.2 系统配置.57 11.3 系统应用.58 11.4 数据检索.59 11.5 当前任务.60 11.6 用户登录管理.61 11.7 登录状态显示.62 11.8 典型数据.63 11.9 日期.64 11.10 告警信息.65 11.11 网络信息.66 11.12 控制台启动.67 第十二章第十二章 操作界面操作界面.68 12.1 操作界面区域图.69 12.2 操作界面菜单栏.70 12.3 操作界面工具栏.74 12.4 操作界面平面控制栏.76 12.5 操作界面.77 第十三章第十三章 报表管理报表管理.84 13.1 报表运行管理.85 第十四章第十四章 保护管理保护管理.94 14.1 保护管理界面区域图.95 14.2 菜单栏.96 14.3 工具栏.102 14.4 保护对象树.104 14.5 表格栏.105 14.6 状态栏.106 NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 14.7 操作流程.107 第十五章第十五章 波形分析波形分析.109 15.1 波形分析界面区域图.110 15.2 操作界面菜单栏.111 15.3 波形分析工具栏.119 15.4 通道列表区.120 15.5 波形显示区.121 15.6 头文件内容显示区.122 15.7 状态栏.123 第十六章第十六章 登录信息检索登录信息检索.124 16.1 登录信息检索界面区域图.125 16.2 信息类型栏.126 16.3 信息内容栏.127 第十七章第十七章 历史数据检索历史数据检索.128 17.1 历史数据检索界面区域图.129 17.2 菜单栏.130 17.3 工具栏.135 17.4 对象树.136 17.5 事件表选择工具栏.138 17.6 事件表栏.139 第十八章第十八章 实时数据检索实时数据检索.140 18.1 实时数据检索界面区域图.141 18.2 工具栏.142 18.3 数据显示栏.145 第十九章第十九章 NSVQC 电压无功自动调节系统使用说明电压无功自动调节系统使用说明.146 19.1 观看显示.146 19.2 操作.146 第二十章第二十章 NS2000 变站调度电话系统使用说明变站调度电话系统使用说明.148 20.1 各部分功能的详细内容.148 20.2 一些主要功能模块的要求与图例.148 第二十一章第二十一章 操作票管理操作票管理.152 21.1 操作票管理界面区域图.153 21.2 菜单栏.154 21.3 工具栏.161 21.4 操作票窗口.162 21.5 状态栏.162 21.6 操作票管理操作流程.162 NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 21.7 操作界面操作票菜单栏.165 第二十二章第二十二章 闭锁规则管理闭锁规则管理.170 22.1 规则管理界面区域图.171 22.2 菜单栏.172 22.3 工具栏.177 22.4 规则管理窗口.177 22.5 状态栏.178 NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 1第一章第一章 概述概述 变电站计算机监控系统软件随着计算机科学领域的发展而在不断地提高。从早期单任务 DOS 平台 16 位编程，到多任务多线程分布式操作系统 UNIX，WINDOWS NT 32 位编程；从使用五花八门的各种图形板驱动编写字符型、半图形、全图形，到基于多窗口、多屏幕与设备无关的 MS WINDOWS 及 X WINDOWS/MOTIF 人机会话界面；从运行人员操作定制的专功能键盘到使用鼠标、菜单、按钮，无不体现着软件技术的发展给监控软件在总体结构、人机界面、系统功能等方面带来的革命性影响。监控软件的发展经历了几个阶段，早期的系统是面向具体应用的，也就是针对某个应用，定制开发一套系统。随着经验的积累，对应用要求的不断总结，提出一套较抽象的软件功能，从而进入了面向过程的应用。随着应用实体的不断抽象，特别是面向对象设计方法学的普遍流行，出现了面向现场设备的面向对象的监控系统。目前在 IT 行业迅猛发展和变化的情况下，迫切要求软件能够具有更好的可重用性、可扩展 性及高可靠性。应用软件趋于复杂，代码量大大增加，软件开发也从个体手工作坊式向团队开发发展。随着 INTERNET/INTRANET 的普及，提出了跨平台分布式应用的要求，需要一种既能够具有软件复用，又符合分布式计算应用要求的新的软件开发方法。组件模型技术正是顺应了这些要求而出现。组件是一种可重用的软件构件，它是预先构建的一段封装起来的应用程序代码，可以和其它一些组件及手写代码组合在一起，快速生产一个定制应用程序，应用程序开发者通过一组外部性质值来定制组件以适合应用的特殊要求。组件模型定义组件的基本体系结构，规定组件接口的结构和该组件与组件容器及其它组件交互的各种机制。NS2000 变电站计算机监控系统采用组件对象模型(COM)COM)技术和面向对象技术进行系统设计，软件采用 C+、TCP/IP、OLEDB、SQL、DCOM、ActiveX 等国际标准，具有很好的开放性。该系统可广泛应用于各种电压等级的变电站和集控中心。主要特点有：1.采用组件对象模型 COM，开放性、扩充性好 COM 是由 MICROSOFT 提出的组件对象模型，它是构造二进制兼容软件组件的规范。COM 采用面向接口编程方法。Windows NT 从 4.0 版开始支持 DCOM，DCOM 增强了 COM 的分布处理性能，支持多种通信协议，加强组件通信的安全保障，它使得局域网上不同计算机间的 COM可以进行通信。DCOM 的主要技术特点有：位置独立性、语言平台独立性、可连接的管理、可伸缩性、高效的网络性能、网络安全性。COM+是由组件模型（COM）发展而来。在 Windows 2000 版本中，微软把 COM、DCOM 和 MTS 集合在一起称为 COM+，它是基于 MTS 和 COM 扩展的一组服务。COM 和 MTS 的许多基本概念对 COM+仍然适用。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 2COM 以微软占统治地位的操作系统作支持(WINDOWS NT/2000 操作系统都内置COM/DCOM)，加以微软的强大技术后盾，也得到越来越多厂家和系统的支持。2.商用和实时统一、面向设备对象和图模库一体化的数据库管理系统 实时数据库是一个使用 ATL 产生的多线程公寓模式的进程外 COM 服务器，提供一致的读写 接口。运用多线程技术可以保证访问数据的即时响应。对数据库的访问采用 COM 顾客端形式操纵数据库中的数据。服务器采用对象化的设备描述方法，构造的主要对象有：开关、刀闸、变压器、线路、母线、电容、电抗、电压互感器、电流互感器等及其设备组。数据库采用商用数据库和实时数据库相结合的方式，采用统一的对外数据库接口，其它组件在访问数据时，只要指明所要访问的数据对象，不必关联数据存在于实时数据库还是商用数据库。实时数据库按照分布式的要求进行设计，具有 Client/Server 和 Producer/Consumer 模式，自动实行全网所有机器数据的同步。工程数据如画面、报表、采集量参数作为对象存入数据库，在任一台节点上的数据对象的修改，自动更新到网上所有其它节点。为了保证 COM 服务器内多线程共亨数据时不发生冲突及保持数据的一致性,读/写操作遵循以下规则：当一个线程正在写数据时，其它线程不能读或写数据；当一个线程正在读数据时，其它线程不能写数据，但可读数据；在有读写请求时，写请求优先。3.具有标准、直观方便的多层多平面的图形界面和组态界面 提供功能丰富、操作方便的图形编辑器。每一画面可根据实际需要分为不同的图层、不同平 面。用户可控制各图层、平面的显示。多个窗口之间可互相拷贝画面，方便图形的制作。图形还可放大后制作，加强细节的表现力。图形编辑器提供编辑记忆功能，用户可以进行多次 Undo/Redo操作。通过图形制导录入数据的功能，可直观地通过图形上的设备，如开关、变压器、母线等及其设备组，把相应的遥信、遥测及其它参数录入到数据库。具有网络拓扑功能，能对设备进行动态着色，确定设备的带电情况。支持动态潮流显示、功率圆图显示及各种仪表显示，可以无级缩放，平滑漫游，具有导航功能。工具自带丰富的电力系统图符库，支持 Active X 控件，可使用丰富的第三方图形元件。支持三维动画显示，形象反映现场设备状态；支持按设备组的前景连接和替接，保证画面前景与 I/O 测点位置无关。支持 3D Max、Autocad、Photoshop 等第三方图形格式。直观的保护图形界面，较方便地显示、修改和下装保护定值。能用波形显示和分析按 IEEE标准 COMTRADE 格式存储的故障录波数据。4.网络、节点等多种冗余配置，采用同步及异步两种调用方式 通过 DCOM 通讯，应用之间直接跨节点调用接口。为了满足网络冗余的实时性，采用适当 措施，可以做到双网无扰动的快速切换。支持网络流量平衡，提供快慢道保证重要信文的优先发送。采用同步及异步两种调用方式，为应用之间的联络提供灵活的手段，保证系统运行的可靠性和稳定性。重要网络节点可互相冗余，定期进行握手，主从数据同步，网上版本验证，根据节点生存时间及生存状况，自动进行切换。5.智能化报警，提供按设备、时间等多种查询、确认方法 提供各种类型的事件报警记录、复归记录、用户登录记录、控制操作记录、系统自诊断记录。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 3事件类型包括：事故、故障、状变、越限、保护事件等；基于优先级的语音报警和采用多媒体技术自动提供专家事故处理指导。可按设备、事件类型、事件级别、发生时间等条件进行综合查询。提供按对象、逐条、全部三种报警事件确认方法，可自动或手动确认。提供具有操作级别控制的对象投退、报警屏蔽/使能和对象检修/解除检修操作；提供直观的光字牌显示及查询。不同级别的光字牌可定义不同的颜色；提供按不同设备不同光字级别查询光字牌的手段及多种光字牌确认方法。具有对象光字报警提示功能，用对象树图标的颜色区分有无光字报警。6 按照 IEC1131-3 标准设计的可视化顺控流程 按照 IEC-1131-3 标准设计的梯形图和被广泛应用的顺控流程图两种方式实现顺控和闭锁描述，完成单设备控制、群控及全站范围内的控制逻辑闭锁。以图形方式组态显示和操作可以达到安全、醒目、方便、可靠的目的。执行后的流程回放，便于事后分析事故处理的历史记录及控制失败的详细原因。调试图形化显示，支持单步执行方式，执行的流程支持按大步显示。对流程可以进行加锁、解锁。支持流程执行异常陷阱处理。编译顺控流程后，下载至逻辑单元装置执行，可使控制正确、高效执行。7.历史数据优化保存及还原 遵循 SQL、ODBC、OLEDB、ADO 开放接口标准的历史数据库是建立在商用关系型数据库 基础上，支持冗余磁盘阵列(RAID)及双历史站，可长期保存实时数据、现场发生的各种事件及操作记录，可统计遥测量的最大、最小、平均值，遥信量动作次数。支持事故追忆显示、事故重演和历史曲线显示，事故追忆数据采用压缩算法进行保存和还原。采用 Excel 风格的电子表格方式组织、显示报表，支持运行日志、月、年统计及特殊统计等各种表格。报表以文本、棒图、饼图等图形直观显示，图文并茂；通过年月日选择，检索历史报表；支持各种公式计算。可自动打印或召唤打印。通过关系型数据库的复制功能，无需编程，就可将实时系统实时历史数据映象到MIS 系统服务器的数据库中，做到与 MIS 系统无缝连接。8.提供功能强大、直观的脚本语言 实现计算功能，设计一套方便、功能强大的公式系统，公式系统的引用量可以是常量、实时 量、历史量、时间量，支持数值计算符和逻辑计算符，支持函数，可用鼠标输入，也可手动输入，进行错误检查。对历史量可统计某测点在某段时间内按步长统计的最大、最小、平均、总和，某测点在某段时间内出现的最大、最小值的时间。公式只在定义时分析编译，计算时直接使用。9.具有操作票模板的智能操作票 可在线编辑、打印操作票。操作票按模板方式管理，开新操作票时，只需对操作票模板中的 对象进行编辑，就可生成一新操作票。操作票制作过程完全图形化。数据库中的数据分在线运行和模拟运行两种方式，在模拟操作时完全不影响在线运行。10.内嵌电压无功控制等高级应用软件模块 在性能完善的监控系统基础上，针对变电站的应用需求，开发一些高级自动控制功能，可以 大大减轻变电站值班人员的决策和操作负担，目前开发的高级应用功能有：NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 4a、电压无功控制功能 在总结上百个工程应用基础上提出的电压无功自动控制系统(VQC)能够根据变电站的运行 变化情况，通过自动的调节分接头和投切电容器或电抗器，来满足用电户对电压的需求和供电部门对无功控制的要求，或者给运行人员提供调节操作提示。b、小电流接地选线功能 能够在系统发生小电流接地时，选出最有可能接地的线路进行报警并可进行开关试跳操作，或者给运行人员作操作提示。c、自动减载功能 能够在变电站主变的负荷接近临界状态时，停止对一些不重要的线路供电，保证重要线路的 用电负荷，或者给运行人员作操作提示。d、主变经济运行控制功能 能够在变电站负荷较轻的时候自动退出一台主变，而在负荷较重的时候自动投入一台主变。11.Internet/Intranet 上的 WEB 浏览及远程诊断 通过企业内 Intranet 方式（通过路由器组成广域网）和公众数据交换网 Internet 方式（通过电话线 MODEM 拨号、ISDN 或 DDN 方式），使用 EXPLORE 或其它商用浏览器，实现远程浏览实时画面、报表、事件记录、保护定值、波形和系统自诊断情况。安装配置防火墙软件，确保访问安全性。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 5第二章第二章 系统结构及软硬件配置系统结构及软硬件配置 2.1 系统体系结构 2.1 系统体系结构 系统采用多主机分布式结构配置，典型的配置如下图 2.1 所示。其中网络可以是单网配置，亦可以是双网配置。变电站内分为变电站层和间隔层。对 500kV、220kV 每一个间隔设置一通讯单元，110kV以下为一电压等级或几个电压等级设置一通讯单元。通讯单元负责收集该间隔的数据，再转发给后台和远动机。通讯单元负责两种网络之间报文的转换和对自身间隔层装置的查询。间隔层通讯采用现场总线方式，通讯单元和变电站层之间采用以太网通讯。专门设置远动机，负责调度信息的收集和转发。图 2.1 系统配置图 2.2 系统硬件配置说明 2.2 系统硬件配置说明 系统主网采用单/双 10/100M 以太网结构，通过 10/100M 交换机构建，采用国际标准网络协议。SCADA 功能采用双机热备用，完成网络数据同步功能。其它主网节点，依据重要性和应用需要，选NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 6用双节点备用或多节点备用方式运行。主网的双网配置是完成负荷平衡及热备用双重功能，在双网正常情况下，双网以负荷平衡工作，一旦其中一网络故障，另一网就完成接替全部通信负荷，保证实时系统的 100%可靠性。SCADA 服务工作站 SCADA 服务工作站 负责整个系统的协调和管理，保持实时数据库的最新最完整备份；负责组织各种历史数据并将其保存在历史数据库服务器。当某一 SCADA 工作站故障时，系统将自动进行切换，切换时间小于 30 秒。任何单一硬件设备故障和切换都不会造成实时数据和 SCADA 功能的丢失，主备机也可通过人工进行切换。操作员工作站操作员工作站 完成对电网的实时监控和操作功能，显示各种图形和数据，并进行人工交互，可选用双屏。它为操作员提供了所有功能的入口；显示各种画面、表格、告警信息和管理信息；提供遥控、遥调等操作界面。前置通信工作站前置通信工作站 负责接收各厂站（或用户）的实时数据，进行相应的规约转换和预处理，通过网络广播给后台机系统，同时对各厂站发送相应的控制命令。信息采集包括对 RTU（模拟量、数字量、状态量和保护信息）、负控终端等的采集。控制的功能包括遥控、遥调、保护定值和负控终端参数的设定和修改。双前置机工作在互为热备用状态，当其中一台工作站故障时，系统将自动进行切换。远动工作站远动工作站 负责与调度自动化系统进行通信，完成多种远动通讯规约的解释，实现现场数据的上送及下串远方的遥控、遥调命令。五防工作站五防工作站 五防工作站主要提供操作员对变电站内的五防操作进行管理。可在线在通过画面操作生成操作票；在制作操作票的过程中，进行操作条件检测；可在画面上模拟执行操作票；系统可提供操作票模板，在生成新操作票时，只需对操作票模板中的对象进行编辑，就可生成一新操作票。系统还具有操作票查询、修改手段及按操作票按设备对象进行存储和管理功能。可设置与电脑钥匙的通讯。保护工程师站保护工程师站 保护工程师工作站主要提供保护工程师对变电站内的保护装置及其故障信息进行管理维护的工具。保护工程师指运行管理、维护人员以及保护设计、调试人员。保护工程师站关心的信息包括保护NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 7设备(故障录波器)的参数，工作状态，故障信息，动作信息。故障录波综合分析提供保护工程师故障分析的工具，作为事故处理、运行决策的依据。故障录波综合分析不仅分析录波数据，还综合考察故障时的其它信号、测量值、定值参数等，提供多种分析手段，产生综合性的报告结果。管理工作站管理工作站 根据用户制定的设备管理方法，设备管理程序对系统中的电力设备进行监管，比如根据断路器的跳闸次数提出检修要求，根据主变的运行情况制定检修计划，并自动将这些要求通知用户。Web 服务器 Web 服务器 Web 服务器为远程工作站提供 SCADA 系统的浏览功能。安装配置防火墙软件，确保访问安全性。远程工作站远程工作站 通过企业内 Intranet 方式（通过路由器组成广域网）和公众数据交换网 Internet 方式（通过电话线MODEM 拨号、ISDN 或 DDN 方式），使用 EXPLORE 或其它商用浏览器，实现远程浏览实时画面、报表、事件记录、保护定值、波形和系统自诊断情况。说明：因采用多进程、多线程操作系统，因而也可以在一台计算机上运行多个应用模块。可根据现场实际情况进行节点的灵活配置。如当地监控因工作量较少，只需一台计算机即可完成所有功能 2.3 系统软件环境 2.3.1 操作系统 2.3 系统软件环境 2.3.1 操作系统 采用 Microsoft 公司的 Windows 2000 专业及服务器的最新版本。Windows 2000 操作系统平台具有以下特点：Windows 2000 是一个跨平台的操作系统，可采用 PC 机与工作站相结合的异构型系统，取得最 佳的性能价格比，同时又保护了用户的软件投资。安全性好。达到了美国政府认可的 C2 级别。微软公司的分布式互联网络应用结构（即 Microsoft Distributed internet Application,或 Windows DNA）为企业应用环境提供了框架结构。Windows 2000 操作系统集成了计算机软、硬件技术的最新发展方向，具有丰富的第三方软、硬件支持，用户在主机及外设选型时有充分的选择余地，系统的备品备件也易取得，各种新设备输入方便。Windows 2000 具有易学、易于维护的特点，提供良好的二次开发平台。Windows 2000 具有强大的网络功能，支持客户/服务器通信方式和流行的多种通信协议。方便的NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 8实现 Internet/Intranet。2.3.2 系统软件 2.3.2 系统软件 数据库系统采用 SQL Server 2000 或由用户指定的其它商用数据库等均可。系统采用面向对象的程序设计方法，全部用 Visual C+编写。采用报表和数据库组态工具，生成图文并茂的图形报表和组态界面。操作风格与Microsoft的Excel完全兼容提供多媒体功能，具有语音报警和图像显示功能。2.3.3 测试与诊断 2.3.3 测试与诊断 Windows 2000 操作系统提供的测试软件有：可对硬件进行测试，如声卡、网卡等，并有故障记录。测量各进程的时间分配、系统等待排队、占用率等。可测试 CPU 的负载率，内存的占用率，并以动态曲线形式显示网络负载率等。2.4 系统软件结构 2.4 系统软件结构 该系统是一开放的系统结构，功能模块可自由组合。系统软件结构如图 2.2 所示。其中，只有数据库组件是必须的，其余应用组件可以根据应用需要任意组合。数据库组件应用组件1双以太网DCOM应用组件2应用组件n数据库组件应用组件1应用组件2应用组件n数据库组件应用组件1应用组件2应用组件n节点1节点2节点n 图 2.2 系统软件结构简图 数据库组件是一个使用 ATL 产生的多线程公寓模式的进程内和进程外 COM 服务器，提供一 致的读写接口。应用组件包括系统控制台、数据库组态、图元编辑、图形编辑、图形调用和操作界面、报表管理、实时数据浏览、告警窗、事件浏览、保护操作界面等。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 9第三章第三章 支撑平台系统支撑平台系统 NS2000 计算机监控系统采用了当今计算机领域最新的技术，在系统的开放性、标准化、面向 对象和数据共享方面做了大量的工作，易于扩充、维护，并易于与其它系统互连以及其它商用软件的使用。NS2000 计算机监控系统的支撑平台系统主要由五个部分组成：商用和实时统一的数据库管理系统、网络管理系统、图形管理系统、报表系统、系统管理系统。3.1 数据库管理软件 3.1.1 商用和实时统一的数据库管理系统 3.1 数据库管理软件 3.1.1 商用和实时统一的数据库管理系统 计算机监控系统是实时性要求很强的系统，必须有一套快速的、完整的数据库管理系统与之相适应，以满足各种应用的要求。数据库管理系统应具有以下功能：数据的快速存取。数据的组织。数据之间关系的建立。电网数据模型的建立 标准的访问接口。为了满足实时性的要求，计算机监控系统必须提供一套实时数据库管理系统来提供快速的实时数 据的存取，实时数据库管理系统必须具有分布式网络功能，具有 Client/Server 模式，能管理全网分布式的数据库，保护全网数据的一致性。但是，只有实时数据库管理系统是不够的，因为一般实时数据库管理系统都是自行研制开发的，速度虽然很快，但接口的标准化程度不高，不一定完全符合各种通用的数据库接口国际标准，这样的系统一般是比较封闭的。目前，广泛采用商用数据库已成为工业界数据库应用的潮流，有了商用数据库的管理，才能方便地实现信息的共享，现有的商用软件才可以直接使用，与其它系统的互连才能按照标准方式进行，系统才能真正具有完全意义上的开放性。但如果全部直接采用商用数据库，又难以满足电力系统实时性的要求，所以本系统采用实时数据库管理系统和商用数据库管理系统相结合的方法。商用数据库采用目前比较流行，具有 Client/Server 模式的SQL-Server 关系型数据库，主要用于数据库建模、历史数据存储、告警信息的登录、管理信息的保存、以及数据库一致性的检查、一致性和完整性的保证等。实时数据库因设计成商用数据库的快速 Cache,使用户在使用时完全透明，根本感觉不到有两套数据库管理系统的存在。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 10实时数据库管理系统设计采用面向对象，具有 Client/Server 和 Producer/Consumer 模式，具有极快的实时响应性，能很好的满足电力系统实时性的要求，同时它还是一个网络数据库管理系统，它可以管理分布在网络中各个节点上的所有分布式数据库，使得系统可以灵活配置、功能随意组合。两种数据库在系统中有机地结合在一起。本系统对两种数据库进行统一管理，向用户提供统一的访问接口和人机界面，用户访问数据库时，只要指出访问的数据对象，就可检索到相应的数据，而无需指明所访问的数据在实时库，还是在商用库中，是在本地机器还是在异地机器上，两种数据库对用户完全是透明的。支持数据库的数据一致性和完整性，使任何机器在任意时刻都可以看到所有数据，且各台机 器看到的数据是一致的。数据库中数据按照电力系统中的设备作为对象来进行组织，摒弃原始的按库、厂名、测点名方式来访问数据，每一数据都属于设备的一个属性。这样的描述更符合电网的实际情况，也便于将来功能的扩展。变电站中物理对象进行抽象和模拟后，主要包括：断路器、刀闸、变压器等基本设备对象，以及遥测、遥信、脉冲等测点对象，还有保护设备、历史与日志记录、数据统计与计算和画面，声音等辅助对象。测点属于变电站基本设备的属性，而统计值、计算值、历史值则属于测点的属性。数据库主要完成数据的计算、统计、报警、追忆、事件的登录、网络的拓扑、数据一致性的维护，并向其它应用提供访问接口。数据库可与其它系统接口。数据库有很好的可扩展性，便于将来系统的升级更新。数据库具有运行方式和模拟方式，以保证各自运行的独立性。3.1.2 数据库组态 3.1.2 数据库组态 数据库组态界面提供用户建立数据库模型的图形化界面。本系统数据库模型的建立一大特点可通过在图形绘制的过程中，以图形制导的方式，建立数据库。但也提供了常规通过数据库组态界面进行数据库定义的手段，数据库界面中还可以定义那些图形上不需要，无法在图形界面上定义的数据。数据库界面不同于以往的设备测点名定义方式，设备的定义方式和图形定义方式一样，也是面向设备的。数据库界面输入的数据分为五类：控制类数据，该类主要包括一些常用的控制信息，这类信息一般不随系统的改变而改变，如域名表、表名表等。字典类和保护信息表，这些用户可以修改配置，输入方式和数据库表格内容一样。节点配置和功能配置信息，用来配置网络上运行的机器和每台机器上运行的功能。设备信息，定义设备的一些信息，定义方式和图形界面定义相似，采用由设备到设备属性的制导 方式，在设置设备过程中不出现四遥表。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 11逻辑节点配置信息，用来配置间隔层装置的信息及与数据库的连接关系。逻辑节点的配置面向每一个具体的装置，对某一个具体的保护或测控装置，设定一个对象，对象 中包含它所包含的各种信息。通讯单元也为一个独立的逻辑节点，节点中包含它下面所连的各个逻辑节点的通讯状态信息，每一个逻辑节点的状态信息要定义与之相关的逻辑节点的节点号（以实现该逻辑节点通讯状态信息不通时，设置与该逻辑节点相关联的数据的异常状态）。在系统级设置一虚逻辑节点，它包含各通讯装置的通讯状态，同样要定义与之相关联的逻辑节点号。同时逻辑节点组态生成各数据与后台数据库之间的对应关系。内容主要包括：单双网的设置，网络地址的设置和通讯口号的设置。逻辑节点的节点号设置。从逻辑节点的遥信、遥测、遥脉、遥控（调）到数据库数据关联的设置。分接头档位到遥信或从遥信到分接头档位的转换，档位遥信可以是 BCD 码、进位档（13 档）、单节点。设置每一档位的最大和最小值，以判断档位的数值是否合理（主要因为档位遥信不同时到达）。保护事件到遥信的转换，可选择是否产生 SOE。遥信、遥测的合成。3.1.3 数据库检索和数据库接口 3.1.3 数据库检索和数据库接口 整个数据库的索引方式采用厂站设备组设备名测点名属性名。数据库单独成一个进程，应用功能不能直接访问数据库的数据，而是通过 COM 接口来取得相关数据。对各种应用提供统一的接口。接口按照下面检索的层次进行提供。数据库检索界面按厂站设备组设备名测点名属性名来实现。3.2 网络管理系统 3.2 网络管理系统 网络通信以独立进程运行，以 COM 接口方式与其它应用接口，它接收网络数据，送给数据需求方，其它应用把要求发送的数据提交给网络，由网络层负责发送。这样网络独立成系统，与主系统有相应的隔离性，做到网络硬件升级换代时，系统软件不受影响，整个系统其它软件不需要做任何改动，就能运行于新的网络环境中，只有做到这样才能做到网络升级时，整个系统的运行不受影响。支持单网通信和双网通信。双网结构完成负荷平衡和热备用双重功能。平时自动计算网络流量，做到流量平衡。同时监视两条网络的状态，一条网络发生故障时，迅速切换到另一条网络上，同时报警提示用户注意，增加通信的可靠性。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 12在线生成、修改系统各种参数时，自动通过网络向网络上所有节点传送相关数据，保证数据的一致性。每一机器在重新启动时，自动和 SCADA 服务主机进行同步。SCADA 服务机一般配置成主备方式，可自动或人工进行切换。一般不指定某台机器为主机，某台机器为备机，由其自身竞争确定。自动检测对方机器运行工况，在必要时进行双机切换。间隔层通讯机送往当地计算机的数据（主要指四遥）采用报文编号方式进行广播。由编号来保证数据可靠到达，数据的完整由网络通讯层自动完成。数据同步由各操作员站将所操作的数据结果发送给 SCADA 服务主机，再由 SCADA 服务主机进行全网同步。原则上各台机器上均有一套完整的数据库。但对某些应用它可能只需少量实时数据，该机器可以不运行数据库，它需要数据时通过网络向 SCADA 服务机申请。SCADA 服务机负责历史数据的存储和查询。网络通讯支撑全系统的 GPS 对时。与间隔层的通讯采用 IEC-60870-5-103 通讯规约，后台之间的通讯根据需要自行定义所需报文的类型。可进行机器进程与进程之间或线程与线程之间的通讯，对网络上的进程和线程编号统一管理。具有报文监视窗口，可选择来往节点、任务，可对报文进行统计，供系统调试监测报文收发状况。监测来往报文并自动删除死报文。定时广播报文，检测各节点的状态。3.3 图形管理系统 3.3 图形管理系统 图形系统由以下三个部分组成：1、设备图元编辑、画面编辑 2、图形显示操作，3、控制台。它们分工明确，但相辅相成，共同构成图形系统的体系结构。各子系统的主要功能如下：3.3.1 设备图元编辑、画面编辑子系统 3.3.1 设备图元编辑、画面编辑子系统 主要工作包括图元的制作、图元属性的定义、图元连接点的维护、画面分类的管理、画面属性的定义、画面图元的增、删、属性定义、一次设备的维护、静态拓扑结构的生成与维护和数据完整性、一致性的检查。1.基本图元 图元是作图的基本元素，它包含动态和静态两大部分，静态图元的显示、属性由用户指定后不再NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 13改变，而动态图元的显示、属性是与数据库中的某个值相关联，其显示、形状随数据库中值的变化而变化。静态图元分以下几类：直线水平或垂直方向线段，有不同的线型、线宽。椭圆圆或椭圆，有不同的填充模式、线型、线宽。文字有不同的字体。多线段多段折线，有不同的线型、线宽。多边形多线段构成的多边形，有不同的填充模式。矩形有不同的填充模式。弧有不同的填充模式。位图有不同的颜色，是一组图素。网格表格线。立方体有不同的填充颜色、顶部阴影颜色和底步阴影颜色。静态图元的一般属性如下：填充模式有空心、图案、空心等。线型有实线、虚线、点划线等。线宽由细到粗的若干种线宽。颜色有 65536 种颜色可选择。旋转方向可选择旋转角度。字体对于文字有字体、大小等属性。基本动态图元分以下几类：数值数据库中的数据或字符串，可以水平或垂直显示。时间数据库中的时间变量显示成时间字符串或以常用图形时钟显示。状态由数据库中的多个状态按某种需要显示不同的图形符号。棒图由数值的大小决定矩形区域的高低。表形图由数值的大小决定表形指针的角度。潮流由数值的正、负来决定潮流箭头的方向。NS2000 计算机监控系统技术使用说明书 14圆形图由数值的大小决定圆形图弧的角度。蛛网图由一组数据的相对值表示偏离标准的图示。饼图由一组数据显示每个数据占图形区的百分比。曲线趋势曲线：定时采样一个数据作为曲线的一个点。历史曲线：由一组随时间变化的数据来描述曲线的多个点。X-Y 曲线：二维曲线点的每对坐标值，由数据库内的一对数据来描述。敏感点画面的可操作区，可能是调画面操作，也可能是发送某个信息给应用程序。列表前景由前景和背景组成，显示成多行多列表格。时间前景显示所要求的时间。其它动态图元根据数据库中的数据，以动画或动态范围可变的方式显示。2.设备图元 按照面向对象的思想，将电力系统中的元件看成对象，用对象来构筑厂站图，通过厂站图来建立网络库，这就是面向对象的同步生成系统：即图、模、库同步生成。通过图形前景的定义，以图形制导的方式自动生成数据库定义。系统应提供一个缺省的设备图元元件库，元件库包括：开关、刀闸、接地刀、小车开关、发电机、变压器、电抗器、电容器、线路、CT/PT、母线等常用电力系统元件。为方便实现挂牌操作，提供各种类型的标牌。画图就是用元件库中的元件以搭积木的方式生成厂站图。设备图元管理分为设备图元组，设备图元组由不同的设备图元组成。如开关组可包含各种类型、各种状态的开关、刀闸，变压器组包含两卷变、三卷变、自耦变。3.设备图元编辑功能 设备图元符号的编辑功能能给用户提供设备图元编辑的工具，用户可以按名调用符号。设备图元是全局的，定义的设备图元可以在每个不同的画面中使用。定义设备图元用户可以用已绘制的基本图元进行组合，指定设备图元名后存入设备图元库。设备图元组较方便地设置各类装置设备的设备图元组，。4.画面基本编辑功能 作图工具提供丰富的编辑功能，以加快作图的速度，且更方便用户。选