摘 要：本文立足于电力系统自动化应用现状，对无人值守系统的原理与构成进行分析，并对该系统的实现方法加以阐述，涉及到Socket机制、数据采集服务器、网络延迟以及报警系统等内容，力求通过本文研究，使该系统的应用效率得到显著提升，为电网事业的可持续发展提供重大推力。
关键词：电力自动化;中心站;无人值守
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00
0 引言
随着科技的飞速发展，电网行业的技术与设备日益成熟，调度自动化系统诞生，为调度员电网状态监测提供有力依据。现阶段，自动化系统软硬件水平进一步提升，遥视系统逐渐普及，促使以往的有人值班朝着无人值守转变，本文对中心站无人值守系统进行研究，确保电网的稳健运行。
1 电力系统自动化应用现状
现阶段，社会对电网运行提出更高要求，现行的有人值班系统难以满足需求，主要体现在：值班人员无法24h盯着屏幕，当故障发生时无法及时发现，在无故障时又存在人员浪费;故障统计报表不够精准全面，且信息统计中最为明显的特征体现在内容、运算关系需求的动态变化，因此报表具有多样性，而人工统计难以实现。由此可见，构建一套新的系统满足上述需求十分必要，无人值守系统应运而生，不但可减少人力资源浪费，还能够第一时间发现故障，并发出警报，同时还可自动生成精准可靠的统计报表[1]。
2 无人值守系统的设计
2.1 原理
无人值守系统的实现思路为：将监视器安装在“有人值班”的办公室内，通过网络对各个变电站数据信息进行收集，经过分析后判断是否存在故障问题，如若存在故障，则对故障类型、起始时间进行记录，并发出语音报警。当故障被修复后，对故障恢复时间进行记录，存储到历史信息中，为统计报表应用提供便利，并根据时间定期生成“月报”“季报”与“年报”。
2.2 构成
本系统设计中，在MIS与历史服务器之间搭建一座网桥，在计算机中插入两块网板，一个与SCADA1相连接，另一个与MIS系统相连。系统的硬件配置为DELL DX400计算机，硬盘为40G，内存为1.8G。在MIS系统运行中，不同工作站可借助网络对无人值守服务器进行访问。
（1）报警系统。该系统运行原理为：用户自主选择变电站中的监视模拟量，包括电压、有功等等，所选择的模拟量可存储到数据库之中，由报警系统每间隔5min将数据发送到服务器中，服务器收到请求后，将各个数据项中的后4次进行选取，发送到报警系统中。当报警服务器对数据接收后，检查调度自动化系统的运行状态是否正常，如若正常则不报警，如若不正常则立即报警;在对通道信息进行监测时，只在负责监视的客户工作站中进行，剩余工作站则根据相应需求发出其他报警。由此可见，不同类型的报警实现分流，使文字与语音的报警作用得到充分发挥。（2）综合报表系统。该报表主要作用是对调度系统运行状态的统计分析，该工作以往由自动化来完成，对基础数据量与人员技术水平的要求较高，且内容较为复杂，将计算机技术应用其中，可实现综合报表的自动生成，不但快速，且十分准确，可根据时间不同定期生成月报、季报与年报等等。采用Excel中的报表编辑功能，可通过“反向操作”的方式进行报表便利，主要思路为：首先，用户在报表系统中设置表头、行与列的名称;其次，由该系统根据用户设置内容对相应的数据进行查找，通过Excel自动形成报表;最后，此种方式较为灵活，生成速度较快，在本系统设计中在报表编辑方面采用“反向操作”的方式，使报表系统更加简洁，减少编辑器软件设计的工作强度，此外Excel的应用还可延长软件的生存期，避免落后[2]。（3）数据采集和格式转换。无人值守系统从SCADA系统中对数据进行实时采集，在该进程中将前置机传输的数据输送到实时数据库之中，send_to_pcl服务器将数据库中的数据挑选出来，绘制成数据表，每间隔2分钟便以FTP的形式将数据传输到无人值守服务器中，服务器每间隔5分钟接收一次SCADA的数据。在analog_name中，将数据与名称分离开来，使数据传输效率得到显著提升，当数据结构出现改变时，也就是增加主变、厂站、遥信等情况时，才会发送数据，在单纯发送analog_val文件时，数据主要与该文件的最后一项序号对应;在Xitong文件中，主要对SCADA库中的数据进行存储，但是数据不显示时间。通常情况下，实时数据对时间精度没有准确要求，但对极值数据要求却十分严格，在SCADA系统中，数据借助GPS对时，如若服务器不对时，则两个系统的时间将存在差别。在本文设计的系统中，数据转换是指将SCADA系统中的文件转存到access数据库中，且文件格式与access数据库要求保持一致。
3 电力自动化系统中心站无人值守系统的实现
3.1 Socket机制
通过Winsock控件，可与远程计算机之间构建准确的数据关联，通过文报协议与传输协议完成数据交换目标。在该控件中，可通过“隐形”方式运行，将用户信息传递到中心服务器中，建立新的“聊天”应用程序。但是，与该控件相互关联的两种协议在运行过程中采用的连接状态不尽相同，对于传输协议来说，在功能方面与电话系统较为相近，应在正式传输之前事先确定连接方式，而文报协议在传输方式方面与邮件较为相近，当连接装置无法确定时，不同计算机可实现远程连接。在设计过程中，可根据以下方式对应用程序协议进行设定，在属性页面下点击“协议”，选择SockTCPProtocol，也可通过代码对属性进行设置。在构建TCP连接时，先应创建新的Standard EXE工程，将Win sock控件放入对应的窗体中，再加入两个TxtBox控件。在窗体中添加的代码如下：
Private Sub Form_Load（）
Tep Server.LocalPort=1001
tepServer.Listen
frmClient.Show显示客户端的窗体
End Sub
Private Sub tepServer_DataArrival
3.2 数据采集服务器
在该系统运行过程中，采集服务器主要作用在于数据采集、建立数据库，按照用户实际需求检索，最终生成报表为统计工作提供便利。在结构图绘制时，应发挥Access数据库作用，将站名、类型与序号标记清楚，数据与开关分别拥有各自的名称，字段为中文名、英文名、类型、序号与Sx，对Sx进行标记主要由于变电站中的数据具有较强的动态性，时刻处于变化状态，在表格中应通过Sx进行表示，以当天的日期来命名。在综合报表中，主要包括通用与专用两种类型，数据名称的选择应由实际名称决定，例如“1#主变220kv侧P”等。在软件应用过程中，其请求格式也应固定。在对日报表中的数据进行统计时，应遵循“一对一”请求原则，每次只能对一座变电站发出申请，在数据传输后，构建出新的报表。在小区电压报表中，主要包括某变电站电压与极值断面报表，在服务器传输过程中，客户同样应遵循“一对一”原则[3]。
3.3 网络延迟
实时系统主要是指，在规定的时间范围内完成系统功能，并对内外事件在相同或不同时间内做出响应的系统;该系统有强弱之分，其中弱系统在工作时速度尽量加快，没有严格的要求;而强系统则要确保运行结果准确，在规定时间内完成，响应时间在ms或者级别。以UNIX系统为例，该系统属于强实时系统，但Linux并非实时系统，由于Linux系统中的源代码公开，因此可将该系统改变为强系统。在系统运行过程中，可通过网络延迟对系统实时性进行衡量，例如，在UDP协议中，报文延迟Td的计算公式如：
式中，Td代表的是报文延迟，主要是指发送节点的程序中，发出报文与接收端接收报文间的时间差;ta代表的是等待延迟，是指报文发送所用时间;t1代表的打包延迟，是指发送节点处理机在打包时所用的时间;T代表的是发送延迟，是指报文发送所用的时间;t2代表的是解包延迟，是指接收节点处理机解包时所用的时间;△代表的是传播延迟，是指报文传播过程中所花费的时间。
以10Mbit/s以太网为例，bit周期为0.1，通常情况下，帧间隔时间为9.6，在以太网中规定，帧字节数的字节为64—1518，则：
式中，L代表的是距离;V代表传播速度;N代表帧字节数;T代表发送延迟;△代表传播延迟。
3.4 报警系统
（1）系统原理。该系统的主要原理为：首先，用户对变电站中所需监视的模拟量进行选择，例如有功、电压等，将所选的模拟量存储到数据库中，报警系统将每间隔5min向采集服务器发出请求，当服务器接收到请求信息后，将数据项中的后4次由变电站接收的数据传递到报警系统中，检验调度自动化系统的运行状态。该系统可对自动化系统中各个厂站运行情况进行分析，判断其是否出现故障，如若存在故障则立即发出报警，当故障点在通道、RTU与调制解调器中时，需要人工进行深入查询。（2）数据监控。该系统每间隔5min向采集服务器发送一次请求。在运行过程中，该系统为采集系统的客户，网络通信采用TCP协议，也就是连接通信，首先向采集服务器发出connect请求，如若服务器能够接受连接，则退回到accept，此时该系统与服务器之间完成信息交换。（3）数据分析。由于数据规约中的数据长度不同，规约也有所区别。例如，abcd代表的是从RTU接收到的数据的最后4次;如若1代表的是正常，0代表的小时，则abcd为1100时产生告警，这意味着数据已经存在连续两次异常情况。为了避免假告警情况发生，采用2次前方保护;当abcd为0011时，代表的是故障恢复，在故障时间、恢复时间方面均以数据时表为基准[4]。此外，结束标志十分关键，在系统接收数据时，通过事件触发的方式完成，当数据到达事件出现后，在此过程中接受的数据并非为全部数据，如若过程中不存在结束标志，则可等待后续事件触发，并对剩余数据进行接收。
4 结语
综上所述，在现代化电网运行背景下，调度自动化系统得到广泛应用，无人值守已经成为趋势，可将计算机的作用与优势充分发挥出来，使运行效率与可靠性得到显著提升。同时，还可对系统运行中的异常数据进行自动监测，及时发现故障所在并发出报警，为电网稳健运行提供切实保障。
参考文献
[1] 孙浩，戚亦可.电力自动化系统中心站无人值守的实现[J].中国电力教育，209（S1）：412-414.
[2] 蔡田野，戚宇林，刘伟达.Linux在实现电力自动化中心无人值守系统中的应用[J].电力系统通信，2004（7）：56-58.
[3] 李东.电力自动化系统中心站无人值守模式技术分析[J].河南科技，2013（20）：132+138.
[4] 蔡萌，林霞.无人值守变电站自动化系统设计[J].科技创新与应用，2012（20）：178.
收稿日期：2019-11-04
作者简介：王博宇（1991—），男，内蒙古通辽人、本科，助理工程师，研究方向：电气与热控。
