SCADA.EMS.DMS一体化系统主站技术方案.pdf

《SCADA.EMS.DMS一体化系统主站技术方案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SCADA.EMS.DMS一体化系统主站技术方案.pdf（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 SCADA/EMS/DMS 一体化系统主站 技术方案综述 目录 第一章 主站系统的现状及新技术的发展.1 1.1 概述.1 1.2 电力企业控制中心应用系统现状.1 1.3 电力企业控制中心的技术发展.3 1.3.1 CORBA 中间件技术.3 1.3.2 国际标准 IEC 61970 CIM/CIS 与企业集成总线（UIB）.4 1.4 建设一体化系统主站的技术关键.4 1.4.1 基于中间件技术的分布式运行平台.4 1.4.2 遵循 CIM 标准的数据库平台.5 1.4.3 基于 CIM 的图-模-库一体化的人机交互平台.5 1.5 建设一体化系统的意义.5 第二章 一体化系统的特点及结

2、构.6 2.1 设计原则.6 2.1.1 可扩展性和灵活性原则.6 2.1.2 标准化和互操作性原则.6 2.1.3 先进性和实用性原则.6 2.1.4 安全性和可靠性.6 2.2 技术特点.6 2.2.1 基于中间件技术的一体化平台.6 2.2.2 遵循国际标准 IEC 61970 CIM/CIS 的数据库平台.6 2.2.3 分层构件化的分布式系统设计.7 2.2.4 基于 CIM 标准的图-模-库一体化技术.7 2.2.5 强大的网络互联和数据共享能力.7 2.2.6 Web 报表和 Web 浏览技术.7 2.2.7 面向对象的模块化电力应用软件包.7 2.2.8 面向电力市场.7 2.

3、3 体系结构.7 第三章 一体化系统的设计方案.9 3.1 概述.9 3.2 硬件及操作系统平台.9 3.3 数据库平台.10 3.4 网络平台.10 3.5 应用平台.11 3.6 一体化系统方案.13 第四章 一体化系统功能概要.15 1 第一章 主站系统的现状及新技术的发展 1.1 概述 能量管理系统作为电力系统控制中心用于电网监视、控制和优化的计算机系统总称，其目的是用最小成本保证电网的供电安全性。美国 EPRI 指出，采取以下措施可在不影响系统安全性的同时使运行成本有效降低：1)开发控制中心中包含在 EMS/DMS 内或支持 EMS/DMS 的经济的、实时的软件；2)实现控制中心和发

4、电厂间数据的无缝通讯；3)帮助运行人员培训。到目前为止，作为调度自动化系统的 SCADA/EMS 的发展已经历经三代。第一代系统为 70 年代基于专用机和专用操作系统的 SCADA 系统，第二代系统为 80 年代基于通用计算机和集中式的 SCADA/EMS 系统，部分 EMS 应用软件开始进入实用化，第三代系统为90 年代基于 RISC/UNIX 的开放分布式 EMS 系统（含 SCADA 应用），采用的是商用关系型数据库和先进的图形显示技术，EMS 应用软件更加丰富和完善，第三代系统已经有十年的发展历史。近几年来，随着城市化发展和人民生活质量的提高，发、输电与配电不平衡发展的矛盾日益突出，表

5、现为供电质量和供电可靠性的脆弱。随着国家对城市配电网和农村电网改造力度的逐步深入，人们对配电自动化与配电管理系统的认识有了进一步的提高。配电自动化与管理系统的发展开始进入全面铺开和实用化发展的阶段。电力系统规模不断扩大，电网管理自动化水平不断提高，电力企业由集中“管制”走向“取消管制”的电力市场化进程不断加快。在这种形势下，电力企业越来越面临着这样的问题：原有的电网能量管理系统是否能够适应电力市场交易以及安全调度的需要，如何改造才能适应电力市场化进程的需求？新建的电网能量管理系统怎样才能以最小的投资跟上迅速发展的计算机软硬件水平更新换代的步伐，同时能够满足不同时期建设、不同厂商开发的各个应用系

6、统之间的系统互连、信息共享、软件互操作的要求？面对 Internet 飞速发展的步伐，新一代电网能量管理系统的建设应该如何应对才能满足快速变化着的环境的需要？1999 年，国际电工委员会（IEC）TC57 WG13 工作组针对 EMS 发布了“IEC 61970 Energy Management System Application Program Interface(即 EMS-API)”规范，针对EMS、DMS、TMR（电量计量系统）等各种自动化应用系统互联的需要制定了“IEC 61968 System Interfaces For Distribution Management”标准。

7、新的国际标准的确立和应用，必将为电力企业建立一体化的自动化集成系统提供技术上的保证，同时有利于企业内各“自动化孤岛”的互连，和不同应用软件的“即插即用”的实现。由于计算机通信技术、网络技术、数据库技术、面向对象技术、INTERNET 技术以及软件标准化技术取得了飞速发展，以安全为主的一体化经营的电力生产、输送、分配和消费过程，开始逐步走向以安全和经济为同等目标的开放电力市场。面向电力市场的新一代调度自动化系统的技术和运行条件已经具备。1.2 电力企业控制中心应用系统现状 目前，电力企业中各业务部门为满足特定的需要，分别安装和开发不同的应用系统，如实现电网实时监控和运行调度自动化的 SCADA/

8、EMS 系统；实现配电自动化和配电管理的 2 SCADA/DMS 系统；实现自动绘图、存储电力系统结构进行电力设备管理的 AM/FM/GIS（自动化管理/设备管理/地理信息系统）；实现电能量的自动采集、分析与计费功能的电能量采集与计费系统（TMR）；实现开放的电能量竞价的电能量交易系统（TMS）；辅助资源管理和经营管理决策的企业资源规划系统（ERP）等等。这些系统分别承担着电力企业的发、输、配电网运行和控制、维护、管理、规划、用户服务、计划编制等任务。然而，这些应用系统关心电力对象的不同方面，对电力对象有自己专门的建模方法，相互之间很少设计成能够进行自由的数据交换，使得各个应用系统在信息上成为

9、相对孤立的“自动化孤岛”，不易与其他功能区域交换数据或在企业范围内实现集成。此外，电力应用系统深受计算机工业发展状况的影响，由于各应用系统开发时间不同，建设模式也不同，因此目前电力企业网中的系统具有以下共同的异构特征：1)多种计算机硬件平台，如：RISC 计算机、PC 机等；2)多种操作系统平台，如：UNIX、Windows NT、LINUX 等；3)多种数据库平台，如：Oracle、Sybase、Informix、SQL Server 等；4)多种开发语言，如：C、C+、Java、PowerBuilder 等。为了使不同厂家、不同时期建设的电力企业自动化应用系统能够做到数据共享、软件互连，目

10、前国内系统通常的做法是：1）跨部门收集各个应用系统的数据；2）针对专门需要开发点对点的系统接口（如图 1.1 所示）；电力市场交易系统-TMS能量管理系统SCADA/EMS配电管理系统SCADA/DMS企业资源规划系统-ERP水电调度自动化系统-RDS电能量计量系统-TMR设备管理系统AM/FM/GIS企业信息管理系统-MIS 图 1.1 电力企业应用系统现状 以上方法缺点是缺乏一种标准的数据库访问接口，同时新建的系统虽然暂时避免了成为“自动化系统的孤岛”，但是不会建立一种企业自动化系统共享的、高效的分布式数据平台，其结果是给未来的电力企业市场竞争，增加了更多的“自动化孤岛”。3 1.3 电力

11、企业控制中心的技术发展 1.3.1 CORBA 中间件技术 目前电力企业各个应用系统均为独立的设计模式，不同的供应商有自己一套专门的数据模型。为实现应用系统间的资源共享，用户只有进行相当复杂的点对点集成、繁琐的数据格式转换。1990 年 11 月，对象管理组织（OMG）在对象管理体系指南一书中首次提出“公共对象请求代理结构”，以后被人简称为 CORBA。CORBA 标准的提出，是软件界的一场革命。中间件技术（又称构件技术、组件技术）可以实现灵活的接口定义、执行模块运行时刻的激活，支持独立于平台和编程语言的对象重用，使开发出的软件具有面向对象、可重用、可移植及可互操作性等特点。分布式对象计算领域

12、主流技术之一的 CORBA 中间件体系结构能够实现 EMS 应用模块在异构环境中的互联、互操作以及信息共享，是满足电力企业自动化系统一体化应用集成的唯一核心技术。我们知道，分布式软件开发需要解决一系列的兼容问题，主要包括以下五点：1)跨硬件平台，即应用软件可以分布在大型机、UNIX/NT 工作站、服务器、笔记本等各种机型的硬件平台上；2)跨操作系统，即应用软件的开发要满足各类 UNIX 系统，以及 Windows NT 系统和 Linux 系统上运行的需要；3)跨语言，由于目前能够实现应用功能的编程语言多种多样，因此，分布式应用软件的实现不应局限于特定的编程语言；4)跨协议，为了使应用软件运行

13、时具有数据、方法共享性，操作透明性，集成应用软件时要考虑不同协议带来的问题；5)跨版本，分布式软件的开发，要能够适应软件版本不断更新的需要。目前为止，CORBA 是用来解决上述问题的唯一方案。CORBA 的第一个版本于 1991 年发布，最早的分布式系统大多是用 C 语言编写，产生了移植问题，随着面向对象技术的日益成熟，1995 年基于 C+映射的 CORBA2.0 版问世，通过提供标准的 IIOP 协议（Internet Inter-ORB Protocol）使得不同供应商的 ORB 上所开发的系统组件间可以互操作。CORBA2.2 版本中，由于用 POA（可移植的对象是适配器）代替 BOA

14、（基本的对象适配器），克服了服务器端的可移植性。1999 下半年-2000 年末发布的 CORBA3.0 版本从 Internet 集成、服务质量控制和 CORBA 组件结构方面丰富了CORBA 分布式系统的安全性、实时性。CORBA 技术是综合了面向对象技术、分布式计算技术、多层体系结构和接口技术的一种综合技术，针对目前电力企业自动化系统领域存在的支撑平台的非开放性和专有性，采用CORBA 技术实现应用系统的互操作，是解决未来应用系统集成和互操作的首选方案。基于CORBA 技术规范的应用系统互连如图 1.2 所示。4 中间件平台封装层封装层封装层封装层封装层封装层封装层封装层交易管理系统PT

15、MS能量管理系统EMS配电管理系统DMS企业资源规划ERP设备管理系统AM/FM地理信息系统GIS电能量计量系统-TMR水库调度自动化系统-RDS 图 1.2 一体化应用系统的互连趋势 1.3.2 国际标准 IEC 61970 CIM/CIS 与企业集成总线（UIB）90 年代初，美国电科院（EPRI）在电力企业的能量管理系统和配电自动化领域开展了称为 CCAPI（控制中心应用程序接口）的数据通讯和数据抽取工程，并建立了公用信息模型（CIM），该模型是电力企业 EMS 系统中建立的一套全面的数据类型的描述。CCAPI 专业组的目标是开发一套框架，以便电力企业运行环境里的应用软件达到“即插即用（

16、Plug and Play）”。IEC 技术委员会第 13 和第 14 工作组（WG13 和 WG14）从事于使电力工业的全部电网一侧的数据结构和应用程序的接口（API）标准化，WG13 集中在 EMS 应用程序接口的工作，WG14 集中在认识和建立与配电管理系统（DMS）要求的标准化接口和电力企业的应用系统集成总线 IEC 61968 UIB。CCAPI 专业组已经提交了 CIM 模型给 IEC 作为一种建议的标准，并被 IEC 所采纳。1999 年末，IEC 61970 CIM/CIS 作为 IEC 标准被推荐给全世界的 EMS、TMS、DMS、TMR 生产厂家和电力公司。2000 年 1

17、1 月，由国际上知名的电力自动化厂商 ABB、SIEMENS、GE Hallis、AlSTOM ESCA 开始了基于 CIM 模型的第一次 EMS 系统互操作试验，2001 年 5 月，上述四厂家又进行了第二次 EMS 系统的互操作试验，尽管以上试验非常简单且这些厂家提供的产品要达到 IEC 61970 CIM/CIS 规定的基于 CORBA 平台的系统互操作还有很长的路要走，但是这已经给我们了一个信号，今后电力应用系统的互连和电力应用软件的即插即用的时代很快就会来到。2001 年 1 月和 2001 年 7 月，由国调通信中心组织的国内主要的电力自动化厂商参加的 EMS-API 互操作试验会

18、议分别达成了近期内加快国内 EMS、DMS 等电力自动化产品按照 CIM 标准进行互操作的协议，东方电子以其业内率先遵循 IEC 61970 CIM/CIS 标准开发的新一代 DF8003 系统参与了这次互操作试验，并提供了基于实时中间件平台的应用系统互联的公用信息访问接口（CDA/DAF）和与非 CIM 标准的系统进行信息共享和互操作的CIM/XML导入器/导出器，为企业自动化系统的互连提供了符合国际标准CIM的丰富的APIs接口。1.4 建设一体化系统主站的技术关键 1.4.1 基于中间件技术的分布式运行平台 电力企业一体化系统的建设包括两层的含义，一是数据一体化，即企业的众多系统的数 5

19、 据模型接合到一个较小的、更合理的使其能够提供决策支持的数据集合；二是提供一种公用的方法进行自动通讯。基于中间件技术的分布式运行平台可以看作是应用系统与不同得计算机软/硬件体系之间的一个中间件软件包，它可以有效的将上层应用和底层系统隔离开，同时建立跨平台的开发平台和运行的环境，使上层应用不必修改代码就可以移植到不同的操作系统之上，从而使得上层应用可以在不同的硬件体系和操作系统之上实现互连、互通、互操作。基于 CORBA 体系结构的分布式运行平台，可以确保电力企业自动化系统的无缝集成，实现企业资源的优化配置和共享度，满足电力企业不断发展的应用需求扩展的需要。1.4.2 遵循 CIM 标准的数据库

20、平台 随着电力企业自动化系统集成需求的增长和互联的要求，CIM 作为控制中心应用程序一体化（集成）的标准对象模型将变得越来越广泛，电力企业自动化产品的生产厂家必须提供它们的私有对象模型和 CIM 之间的标准映射。CIM 作为一种标准的数据交换模型将大大减轻电力系统应用程序间的相互依赖和互操作性。公用信息模型/组件接口规范（CIM/CIS）的采用将使 EMS、DMS、TMR、TMS、MIS等真正走向开放和标准化，使企业的自动化系统一体化平台的建设有了共同遵循的国际标准。随着 CORBA/DCOM 标准和技术的不断发展，以及 IEC 61970 CIM/CIS 标准的不断丰富和完善，新一代电力企业

21、一体化系统（EMS、TMR、TMS、DMS、RDS、AM/FM/GIS等）将是今后电力企业自动化系统发展的趋势。1.4.3 基于 CIM 的图-模-库一体化的人机交互平台 图-模-库一体化技术在 SCADA/EMS 系统中的运用，使得自动化系统管理员和调度员更易于维护系统和使用系统，拉进了开发者和使用者的距离。SCADA/EMS/DMS 一体化系统中的图-模-库一体化必须建立在面向对象的、统一标准的技术规范基础上，应用系统才能实现平滑交互，CIM 提供了统一的模型定义。1.5 建设一体化系统的意义 建设电力企业应用系统一体化系统的意义可从用户和开发商两方面来分析。从用户的角度来看，它具有以下优

22、点：1)易于系统的扩展和升级；2)易于系统的互连和应用软件的互操作；3)减少投资的费用和提高系统的性价比；4)减少维护费用。从开发商的角度分析，具有以下优点：1)降低开发的费用；2)缩短系统的开发周期；3)提高系统的可维护性；4)便于系统的升级和模块化改造。6 第二章 一体化系统的特点及结构 2.1 设计原则 2.1.1 可扩展性和灵活性原则 根据SCADA/EMS/DMS 系统实时性、分布式计算，以及与其它系统互连的要求，设计上应采用基于中间件技术的开放分布式系统设计思想，使得应用程序建立在构件化的基础之上，便于新的应用模块在不同软/硬件环境上的扩展。2.1.2 标准化和互操作性原则 随着电

23、力企业信息化步伐的加快，电力控制中心互连系统的需求增多。在未来的电力市场环境下，电力市场交易系统需要 EMS 系统提供电力系统安全性分析。IEC 61970 CIM/CIS国际标准，定义了 EMS、DMS、PTMS、TMR 等系统的公用的数据模型和标准的组件接口规范，为各个应用系统之间公用数据的存取和访问提供了统一的国际标准，从而为分布式系统平台之上建立可互操作的应用软件模块奠定了基础。2.1.3 先进性和实用性原则 随着电力市场的开展，传统的 EMS 应用软件将发生重大的变化，如发电计划已经为电力市场交易管理系统所代替，等等。SCADA/EMS/DMS 应用软件设计应做到先进性与实用化相结合

24、，为电力企业发展提供可靠的技术保证。2.1.4 安全性和可靠性 SCADA/EMS/DMS 系统是实时系统，必须提供 724 的可靠保证。同时，SCADA/EMS/DMS 系统作为电力企业数据源广泛与其他应用系统进行互连，以及提供Internet 服务等，系统安全性十分重要。2.2 技术特点 在新的电力市场环境下，XX 电力公司新一代系统应体现以下技术特点：2.2.1 基于中间件技术的一体化平台 系统应充分考虑到了 SCADA/EMS/DMS/TMR 对开放性、可扩展性、可移植性、易维护性、可靠性和安全性的要求，为 XX 电力公司提供一套易于维护和使用、遵循国际标准、采用面向对象技术、开放分布

25、式的开发和运行平台。2.2.2 遵循国际标准 IEC 61970 CIM/CIS 的数据库平台 目前调度自动化主站系统处于群雄割据局面，为了使新一代的调度自动化系统满足日益增长的系统网络数据交换和数据共享的需要，国际电工委员会近十年逐渐完善了能量管理系统的应用程序接口标准和模型定义工作，并号召 EMS 生产厂家积极采用（兼容）该标准。7 新系统的设计应从系统支撑平台、数据库、人机界面几个方面，参考 IEC 61970 的标准，以电力设备为对象创建了统一的电力系统数据模型，为能扩展和软件更新提供了开放的、强大的底层支持功能。2.2.3 分层构件化的分布式系统设计 新系统应采用分层设计技术，整个系

26、统应由系统支撑（计算机硬件、操作系统、数据库管理系统、网络）层、通用平台层、专用平台层、应用平台层、应用软件层组成，提高系统的开放性、可扩展性和可维护性。2.2.4 基于 CIM 标准的图-模-库一体化技术 新一代SCADA/EMS/MS 系统应参考 IEC 最新推出的 CIM 标准中设备模型定义的基础上，结合国内的具体情况，使用户可以按照各自的应用需求，在维护一套图形系统和设备参数下，满足各自应用的需求。该技术应用大大方便了用户的系统维护。2.2.5 强大的网络互联和数据共享能力 电力企业计算机系统纵横向互连是当前应用发展的必然。所谓横向互连是指局域网间的互联，如与 MIS 系统、TMR 系

27、统等系统的互连；而纵向互连是指城域网或广域网的互连，如与集控站、RTU、上下级调度中心的互联等。具有强大的网络互连能力是新一代系统应具备的一个重要特点。2.2.6 Web 报表和 Web 浏览技术 Web 应用技术的运用，使得应用系统走向开放和通用。大多数系统提供了 We b 浏览功能，而基于 Web 的报表功能应作为新一代自动化系统所应具备的 Internet 功能。2.2.7 面向对象的模块化电力应用软件包 随着 C+语言的不断丰富和完善，使得系统的应用开发更为灵活和快捷。基于面向对象技术编制的构件化、模块化应用程序，减少了系统代码的公用性，大大提高了系统的可扩展性和稳定性。2.2.8 面

28、向电力市场 开放电力市场是电力体制改革的方向。新一代系统应充分考虑为未来的电力市场技术支持系统提供交易安全的支持功能。2.3 体系结构 SCADA/EMS/DMS 一体化系统的体系结构如图 1.3 所示。8 CompaqSun通用平台（基于扩展ORB核心的中间件）基于IEC 61970 CIM/CIS的数据库中间件平台IBMHPSolaris UNIX Tru64 UNIX AIX UNIX WindowsNT图形界面前置通讯Web报表Web浏览器调度员培训仿真系统（DTS）操作系统各种硬件通用平台数据库平台应用平台电力应用软件培训仿真电子商务工具LINUXOther PC网络互连通讯GISA

29、GCNASDMIS DMSSCADATMRTMS交易员培训仿真系统（PTS）图 1.3 面向电力市场的 SCADA/EMS/DMS/TMR/TMS 系统体系结构 第一层：分布式系统运行和开发中间件平台，也称通用平台层。该软件包有效的将上层应用和底层系统隔离开，同时建立在不同的计算机体系结构和操作系统之上的该分布式系统运行平台,为上层应用的设计和运行提供一种开发平台和运行的环境。第二层：基于 IEC61970CIM/CIS 的面向对象关系数据库中间件平台层。它采用国际电工委员会（IEC）制定的能量管理系统应用程序接口标准（EMSAPI）和面向对象的电力设备模型定义，是面向电力系统应用的完备且完善

30、的数据库管理系统，可以为数据采集与监控（SCADA）、电网分析软件（NAS）、自动发电控制（AGC）、配电管理系统（DMS）、调度管理和智能操作票系统（DMIS）、交易管理系统（TMS）、电能计量系统（TMR）、地理信息系统（GIS）和调度员培训仿真系统（DTS）等监控、电力市场系统提供充分的支持。专用平台层的建立，使得应用软件的“即插即用”成为可以实现的目标。第三层：应用平台层，它是为 EMS 和其它系统（配电自动化系统、电能量计量系统、水调自动化系统、企业管理信息系统）提供通用的应用接口和功能的总称。应用平台层的建立使得电力企业的自动化系统不再是一个个“孤岛”，使企业内部的信息和数据交流具

31、有了可靠的、安全的、高效的统一平台。第四层：电力应用软件层，该层包括丰富的能量管理系统应用软件、配电管理系统应用软件、电能量计量应用软件和电力市场交易管理系统软件。第五层：培训仿真层，该层为 EMS 和 TMS 系统的镜象层，包括调度员培训仿真系统和交易员仿真培训系统。9 第三章 一体化系统的设计方案 3.1 概述 SCADA/EMS/DMS 一体化系统主站是计算机硬件系统、软件系统和网络系统的集成。系统的集成，平台是关键。正确的选择平台非常重要，主要表现在：1)有利于把握整个系统的投资方向，避免投资风险和投资浪费；2)有利于把握整个系统的技术发展方向，减少技术风险和应用开发风险；3)在统一的

32、平台环境下，有利于发展企业自身的信息产业；4)有利于采用先进的平台体系结构和开发工具，提高应用软件的质量和效率；5)有利于平台与应用之间的整体集成，统一标准、统一系统风格、统计界面，提高系统可用性。XXSCADA/EMS/DMS 一体化系统在方案设计时，应着重考虑一下平台的建设：1)硬件及操作系统平台 2)数据库平台 3)网络平台 4)应用平台 本章着重从上述几方面向用户提出个平台的设计原则，供参考。3.2 硬件及操作系统平台 目前，计算机系统硬件主要分为两大体系结构，一是基于 RISC 体系结构的 64 位计算机，如：Compaq Alpha 系列、HP 9000 系列、Sun Ultra

33、系列、IBM eServer 系列等。二是基于 CISC 体系结构的 32 位计算机，如基于 Intel 微处理器的各种 PC 计算机。计算机操作系统与硬件是密不可分的。对应不同的硬件，操作系统也可大致划分为两大类，即 Unix 操作系统和 Windows 操作系统。业界著名 Unix 操作系统有：Compaq Tru64 Unix、HP-UX、Sun Solaris、IBM AIX 等。作为企业级操作环境，Windows NT 操作系统应用广泛。Linux 操作系统作为一种免费的 Unix 操作系统而流行，主要用于网站。Unix 操作系统的第一个版本发表于 1969 年，由于它的开放性、可移

34、植性和多用户、多任务等特点，深受用户欢迎。Unix 已经成为业界公认的操作系统标准，IEEE POSIX 就是基于 Unix 制定的操作系统规范。Windows NT（New Technology）是由 Microsoft 公司于 1993 年推出的网络操作系统。它具有 32 位结构、支持多任务、可移植性，支持对称多处理、多协议等特点。它所提供的图形用户界面和管理工具具有易用性特点。选择计算机硬件及操作系统因遵循以下原则：1)开放式设计，易于同其他异构系统互连；2)支持客户/服务器结构；3)支持多种网络协议；4)较高的系统性能价格比；5)产品具有良好的连续性。电力企业电网调度自动化系统要求具有

35、高实时性、高可靠性、高可扩展性等特点。作为关键应用，可采用 Unix 或 Windows NT 操作系统。一般地，大、中以上级地调多考虑采用 10 Unix 操作系统，而尤其采用 Compaq Tru64 Unix 者居多。这主要由于 Compaq Alpha 是 64位计算领域的领导者，其领先的性能深受电力企业青睐。Windows NT 操作系统以其强大的功能和易用性，特别是运行于低成本环境 PC 上的特点而被中低用户普遍采用。3.3 数据库平台 SCADA/EMS/DMS 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。商用数据库作为系统平台的组成部分，成为开

36、放系统的重要标志。目前广泛使用的小型数据库平台主要包括：Access、Visual FOX Pro 等，大型数据库平台主要包括：Oracle、Informix、Sybase、DB2、SQL Server 等。选择数据库平台应遵循以下原则：1)客户/服务器体系结构；2)符合 ANSI SQL 标准；3)良好的系统可扩展性；4)系统性能与并发控制；5)分布式处理和应用开发。Oracle 公司是世界上数据库管理系统及相关产品的最大供应商。Oracle 是最早（1985年）实现真正的客户/服务器体系结构的数据库系统。Oracle 公司推出的 Oracle 8i 数据库管理系统具有以下主要特点：1)适应

37、于任何环境的数据库产品线 2)丰富强大的应用开发工具套件 3)商业智能等决策支持工具 4)面向数据库建设全过程的数据仓库 因而得到全球最广泛的应用。在我国，企业信息资源管理系统也也来也多的采用 Oracle 产品，因此，采用 Oracle 数据库管理系统有利于企业内部标准化、通用化建设，满足企业信息化迅速发展的需求。成立于1984年的Sybase公司，是全球最大的独立软件厂商之一。其数据库产品Sybase具有可靠性高、容量大、接口标准、效率高、安全性好等特点，成为企业级信息解决方案之一。Sybase 的优越性在于：1)可编程数据库；2)事件驱动的触发器；3)多线索等。Oracle、Sybase

38、 等商用数据库管理系统是 SCADA/EMS/DMS 系统必不可少的组成部分。3.4 网络平台 网络平台是网络系统的中枢神经，它由传输设备、交换设备、接入设备、网络互连设备、布线系统和测试设备等组成。SCADA/EMS/DMS 一体化系统是一个基于分布式客户/服务器计算方式的网络系统，而网络是 IT 业发展最为迅速的领域之一。因此，网络平台的设计应遵循如下设计原则：11 1)标准化及规范化；2)先进性及成熟性；3)安全性及可靠性；4)可管理性及可维护性；5)灵活性及可靠性；6)优化的性能价格比。目前，交换式快速以太网已成为流行的局域网解决方案，这是因为：1)速度快，减少通讯瓶颈，满足网络应用对

39、带宽的要求；2)基于标准，快速以太网使用了以太网 MAC 层上定义的 CSMA/CD 协议；3)产品成熟，性能价格比高。与此同时，千兆以太网由于能够在网络层以千兆速率对数据进行转发和路由，具有对多协议的可操作性，以及使用相同的 CSMA/CD 协议，可与现有的 10/100Mbps 以太网完全兼容，因此，开始用于主干网。SCADA/EMS/DMS 系统运行多种应用，应考虑采用三层交换技术（3LS）实现VLAN，通过建立虚拟网络，提高网络效率，降低和控制广播风暴。如今 Internet 已成为自动化系统的组成部分，网络安全应由网络平台提供多种特性，如远程访问安全、访问控制、数据加密的安全策略，保

40、证实时系统的可靠性和数据的安全性。3.5 应用平台 应用平台主要包括在分布式网络上开展的各种应用。在 SCADA/EMS/DMS 一体化系统中包括前置通讯、实时数据处理、数据库访问、事项与报警、人机会话、应用分析等等。如何建立基于客户/服务器模式的应用平台，对于 SCADA/EMS/DMS 一体化系统尤为重要。一般地，基于客户/服务器模式的应用表现为两层特征，如图 3.1 所示。图 3.1 两层客户机/服务器结构 两层 C/S 结构的应用、业务逻辑一般在客户端。这种两层的设计不适合，如：大规模并发、大规模复杂、大规模分布、系统高可用性、系统高可靠性等关键任务。这是因为，随着业务量的增加，新业务

41、的开展，网络的通讯量尤其是广域网上的通讯量会大大地增加。两层 C/S 模式应用对网上的流量没有控制能力，因而会引发网络通讯的阻塞，导致应用通讯大规模失败。而一旦出现这种情况，大量的应用请求重发将进一步恶化网络的通讯质量。因此，如何合理地运用网络资源将成为一个必须考虑的问题。先进的客户/服务器结构表现为三层结构，即用户直接操作的表示层；进行业务处理的应用服务器层和数据/资源层，如图 3.2 所示。关系型数据库 服务器 客户机 客户机 SQL 数据 数据 SQL 12 图 3.2 三层客户机/服务器结构 采用三层客户/服务器结构的应用系统具有以下特点：1)适合于大规模实时应用系统 从图 3.3 中

42、可以看出，当应用节点较少的时候，采用二层结构是一个非常好的选择，开发和维护费用很低，但是随着应用复杂程度的提高，应用节点的增加，采用二层结构的应用开发和维护费用急剧增加，相反，采用三层结构体系虽然需要较高的初始投资，但随着应用复杂程度的增长，成为一种更加经济的选择。图 3.3 二、三层客户/服务器结构费用比较 2)减少网络开销 对于三层应用体系，同一次交易，应用服务器与终端客户只有一次交互，而应用服务器与数据库服务器则可能有多次交互；如果是两层结构，客户端与数据库服务器则需要多次交互。一般应用服务器与数据库服务器都有高速网络联接，其信息交互对网络压力不大，而客户端与应用服务器/数据库服务器的网

43、络通道则比较复杂，信息交互时的交互时间以及网络压力都比较大，所以交互的次数越多，两层结构耗时就比三层结构多，应用越复杂，三层的性能优势就越明显。3)消除数据库瓶颈 虽然数据库的并行系统不能有很大的并发度，应用服务器却无此限制。当应用服务器成为瓶颈时，可以任意增加应用服务器数目；当数据库瓶颈不可逾越时，可以有应用服务器数据库服务器应用服务器客户机 13 上的应用来实现将分类过得数据访问不同的数据库形式，从而在一定程度上能够消除数据库服务器的瓶颈。4)保证数据的完整性和一致性 在三层应用体系中，由于同时采用了通信中间件，确保了处理过程的完整性和一致性。5)容错与负载均衡 系统能够自动监测错误，并进

44、行修复工作；并且利用消息调度机制，动态调节用户对系统的访问，使系统能够安全、稳定的运行。3.6 一体化系统方案 这里给出两个典型的方案，方案（一）一体化程度最高，因此对系统的设计要求也非常高，但投资成本和维护成本最低，最符合当今技术的发展方向。方案（二）一体化程度较低，灵活性较高，可适应管理体制的变化。根据自身的需求和未来的发展需要，方案（一）和方案（二）可以通过有机的结合获得其他优化的方案。方案（一）和方案（二）的设备配置并不代表我公司产品要求的最低配置，服务器和工作站节点配置可视应用而变，如：某些应用服务器可采用工作站，数据采集节点与 SCADA应用服务器可整合在一起等。方案（一）具有如下

45、特点：1)采用集群技术，SCADA/EMS 和 SCADA/DMS 共享一套数据库服务器；2)冗余的前置采集通讯服务器承担 RTU 和 FTU 的通讯；3)冗余的 SCADA 服务器承担输电网和配电网所有的监控对象的实时处理；4)电网高级应用和配网高级应用分别配置各自的应用服务器；5)分别设置输电网调度员工作站和配电网调度员工作站 6)分层双快速以太网+千兆以太网结构；7)系统基于 Unix 系统（部分工作站可采用 PC+Windows NT）。以采用 Compaq Alpha Server/Station 为例，如图 3.4 所示的配置投资估算：800 万元。方案（二）具有如下特点：1)SC

46、ADA/EMS 和 SCADA/DMS 分别采用集群技术，独享一套数据库服务器；2)SCADA/EMS 子系统中，前置和 SCADA 分别配置相应的服务器承担 RTU 通讯和实时任务处理；3)SCADA/DMS 子系统中，前置和 SCADA 共享同一套服务器承担和 FTU 的通讯和实时任务处理；4)电网高级应用和配网高级应用分别由各自的服务器承担；5)分别设置输电网调度员工作站和配电网调度员工作站 6)分层双快速以太网，通过三层交换，建立 SCADA/EMS 与 SCADA/DMS 的虚网；7)系统基于 Unix 系统（部分工作站可采用 PC+Windows NT）。以采用 Compaq Al

47、pha Server/Station 为例，如图 3.5 所示的配置投资估算：1000 万元 上述方案的可伸缩性较强，根据 XX 的实际需求和发展规划，在此基础上可进一步优化配置结构。14 SCADA服务器（2）AlphaServer DS20EEMS应用服务器（2）AlphaServer Ds20EEMS/DMS历史服务器（2）AlphaStation Es40调度/EMS应用工作站（4）AlphaStation Xp1000信息服务器（1）AlphaServer Ds20E路由器CiscoCisco 模块化交换机（2）TO MIS LANWAN图3.4 SCADA/EMS/DMS一体化系统

48、主站硬件配置方案（一）磁盘阵列（1）Ra8000省中调县调DTS工作站（2）AlphaStation Xp1000维护工作站AlphaStation Xp1000远程拨号服务器GPS-Clock(2)DMS应用服务器（2）AlphaServer DS20ECisco Catalyst 2950-12（2）Modem Board OR Modem POOLTerminal server Switch BoardFTURTU OR配调/DMS应用工作站（4）AlphaStation Xp1000网管工作站(PC)PSTN千兆千兆Faster Ethernet 15 SCADA服务器（2）Alpha

49、Server DS20EEMS应用服务器（2）AlphaServer Ds20EEMS历史服务器（2）AlphaStation Es40调度/EMS应用工作站（4）AlphaStation Xp1000信息服务器（1）AlphaServer Es40路由器CiscoCisco 三层交换机（2）TO MIS LANWAN图3.5 SCADA/EMS/DMS一体化系统主站硬件配置方案（二）磁盘阵列（1）Ra8000省中调县调DTS工作站（2）AlphaStation Xp1000维护工作站AlphaStation Xp1000远程拨号服务器GPS-Clock(2)Cisco Catalyst 2950-12（2）Modem Board Terminal server Switch BoardRTURTU网管工作站(PC)PSTNDMS前置/SCADA服务器（2）AlphaServer DS20EDMS应用服务器（2）AlphaServer DS20EDMS历史服务器（2）AlphaStation Es40磁盘阵列（1）Ra8000Cisco Catalyst 2950-12（2）Modem Board Terminal server Switch BoardRTU OR FTU配调/DMS应用工作站（4）AlphaStation Xp1000Faster Ethernet 16