一种适用于供配电领域的自适应SCADA监控方法与流程

本发明涉及一种用于SCADA监控系统的监控方法。

背景技术：

随着供电安全要求的提高及人工费用的增加，当下的供配电项目一般都要求安装SCADA监控系统。

现有技术中，当SCADA监控系统接入的设备发生变化时，需要厂家派工作人员重新调整配置参数以接入设备，无法实现对配电系统的实时调整，影响电力系统的正常运行。

技术实现要素：

本发明提供了一种适用于供配电领域的自适应SCADA监控方法，其所要解决的问题是：使SCADA监控系统自适应地接入设备。

本发明的技术方案如下：

一种适用于供配电领域的自适应SCADA监控方法，能够自适应接入新设备，自适应接入新设备的步骤为：

（1）通讯管理机中建立设备地址映射表，该映射表中记录了空闲的设备地址，每个空闲设备地址对应一个秒信息；

（2）当有新设备接入时，从设备地址映射表中选取1个空闲设备地址，通讯管理机在该空闲设备地址对应的秒信息所代表的秒时刻发出对时命令；

（3）等待接入的新设备收到对时命令后，各自内部执行一随机数延时操作，假设新设备A最先结束延时，新设备A结束延时后发出确认命令，然后将所选取的空闲设备地址写入新设备A中，新设备A开始正常运行；

（4）其它新设备接收到新设备A发送的确认命令后，进行自动退让；

（5）跳至步骤（2），直至所有的新接入设备都获取了地址。

进一步地：新安装设备内建有通讯参数配置表，通讯参数配置表中顺序记录有若干条配置方案，在新设备安装后、所述步骤（2）执行前先进行新安装设备的通道参数识别：按通讯参数配置表内的排列顺序依次对新安装设备配置，新安装设备每次配置后都尝试接收总线上的数据，如果能够无噪音地接收总线的数据则将该次配置的参数写入新安装设备，否则进行下一轮配置；若通讯参数配置表内所有的配置都尝试失败则报警。

进一步地：SCADA监控系统运行时自适应退让永久故障设备，退让时提示用户确认，以确定为永久故障而非临时故障；自适应退让后，通讯管理机通知SCADA监控系统的监控软件退出设备的列表，并动态调整SCADA监控系统的参数。

进一步地：SCADA监控系统运行时根据当前所连接的设备动态构建设备数据模型，然后以设备数据模型为基本图元单位、以厂站为主接线图单位、以水平方向扩展的模式动态构建主接线图。

相对于现有技术，本发明具有如下积极效果：（1）本发明在不需要修改当前SCADA监控系统软硬件架构的基础上，可以自适应地接入各设备并调整监控系统，通过本方法，优化了传统监控系统的配置流程，可在接入设备和接入网络发生变化时自动调节，使监控系统能够长期实时运行，强化了电力系统的安全；（2）本发明使用秒信息与空闲的设备地址相对应，由于各种接入规约都有广播对时帧，且时间格式中都包含秒信息，因此具有广泛的适用性，无论设备使用何种规约都能准确地接收到秒信息；（3）本方法自适应退让了故障设备，提高了通道利用率，提升了实时数据刷新速度。

附图说明

图1为自适应供配电监控系统的模型图。

图2为新安装设备通道参数识别的流程图。

图3设备自适应接入顺序图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

供配电监控系统通过采集供各种二次智能设备信息，实时地检测电气设备的运行工况。

如图1所示，一个典型的供配电监控系统包含三部分：智能设备、通讯管理机和运行有监控软件的SCADA监控系统。各种接入的智能设备主要为各类电力仪表、继保和电表等，按接入状态可分为已接入的设备和安装后等待接入的设备。通讯管理机负责采集智能设备数据，并将其转发给监控软件。监控软件负责为用户提供各种人机运维功能，主要包括主接线图、通讯工况图、实时数据和历史数据查询等。

监控系统配置的主要工作包括：配置接入智能设备的通讯参数、配置通讯管理机的通道参数以及绘制各种主接线图等。传统模式下，这些配置信息只能依靠手动构建，因此一旦所接入的智能设备发生变化，必须由厂家人工协助修改相应的配置内容，实时性差，且易出错。

本实施例中提出了一种适用于供配电领域的自适应SCADA监控方法，其基于常规的监控系统软硬件模型，不需要额外增加硬件成本。

在供配电领域中，一条现场总线上会以相同的通道参数接入多台设备。如使用RS485通讯接口时，所有的设备要求设定相通的波特率和奇偶校验设置。

当监控系统中进行扩容或修改时安装了新的设备后，首先需要进行通道参数的自动识别：

新安装设备内建有通讯参数配置表，通讯参数配置表中顺序记录有若干条配置方案，如RS485的通讯参数配置表中的配置方案按优先级排列如下：

1）波特率：9600，校验方式：偶

2）波特率：4800，校验方式：偶

3）波特率：9600，校验方式：无

4）波特率：4800，校验方式：无

5）波特率：2400，校验方式：偶

……

在新设备安装后，应当先设定通道参数，未设定通道参数的设备处于“自适应通道参数”状态，需要进行通道参数识别：如图2，按通讯参数配置表内的排列顺序依次对新安装设备进行配置，新安装设备每次配置后都尝试接收总线上的数据，如果能够无噪音地接收总线的数据则将该次配置的参数写入新安装设备，并退出“自适应通道参数”状态，进入“自适应接入”状态，否则进行下一轮配置；若通讯参数配置表内所有的配置都尝试失败则报警，请求工作人员人工配置通道参数。

如图3，新接入设备进入“自适应接入”状态后，开始参与由通讯管理机触发的自适应接入流程：

（1）通讯管理机中建立设备地址映射表，该映射表中记录了空闲的设备地址，每个空闲设备地址对应一个秒信息；

（2）当有新设备接入时，从设备地址映射表中选取1个空闲设备地址，通讯管理机在该空闲设备地址对应的秒信息所代表的秒时刻发出对时命令；

（3）等待接入的新设备收到对时命令后，各自内部执行一随机数延时操作，假设新设备A最先结束延时，新设备A结束延时后发出确认命令，然后将所选取的空闲设备地址写入新设备A中，新设备A开始正常运行；

（4）其它新设备B和C通过共享总线接收到新设备A发送的确认命令后，进行自动退让；

（5）跳至步骤（2），直至所有的新接入设备都获取了地址，此时，广播对时命令不再返回确认帧，最后通讯管理机通知监控软件新加入了哪些设备，并开始构建动态参数。

智能设备接入通讯管理机时，依据设备类型会采用不同的规约，如继保使用IEC103规约，仪表设备使用modbus-rtu规约，计量设备使用DL645规约等，这些规约帧结构差异较大。但各种接入规约都有广播对时帧，且时间格式中都包含秒信息。一般情况下，通讯管理机发送广播对时命令后，等待通讯超时时间后发送其他命令。为了控制自适应设备检测时间间隔，也因为很多规约的地址0是广播地址，因此约定0秒表示仅对时、不检测自适应设备，余下59个秒信息用于地址映射。目前的现场总线接入的设备数量一般不超过30，因此地址范围足够使用。

智能设备的随机数延时时间必须小于通讯管理机超时时间，否则会导致识别异常，该参数为系统参数，统一约定。

智能设备依次经历“自适应通道参数”和“自适应接入”状态后进入“正常运行”状态，开始正常通讯。

采用本方法的SCADA监控系统还基于本方法实现如下功能：

1、故障设备的自适应退让：

传统的监控系统中，因参数是固化的，因此参数配置时需要考虑日后设备的预留问题，但因相应的设备还不具备，会导致通讯频繁中断，通讯效率较低。

本实施例中的方法不仅不需要预先配置将来扩容的产品，而且在SCADA监控系统运行时发现故障设备后将进行退让，保证了整个通道通讯的顺畅，提高了通讯效率。退让时提示用户确认，以确定为永久故障而非临时故障。自适应退让后，通讯管理机通知SCADA监控系统的监控软件退出设备的列表，并动态调整SCADA监控系统的参数。

2、通讯管理机和监控软件的数据模型自适应调整：

常规的监控系统，参数是固定的，所以其数据模型也是固定的。本方法在运行过程中进行动态的设备调整，因此其参数模型和数据模型也需要动态构建。

为了简化数据模型，本方法以设备数据模型为基本单位进行构建。所述设备数据模型内建在通讯管理机和监控软件中，可以依据行业使用习惯，在项目初期构建。

智能设备自适应接入时，将主动给通讯管理机发送“确认帧”，无论使用的是何种接入规约，该帧结构格式固定，主要包括接入设备的型号、数据模型编号，描述等信息，用于通讯管理机和后台动态构建参数。

自适应退让时，仅需要明确设备编号，无需明确数据模型，就可以完成参数动态调整。

监控软件的大部分功能是基于内部数据模型动态构建的，如实时数据查看、历史数据查看、通讯工况等，因此一旦数据模型调整完毕，上述功能也自动相应调整完毕。

3、监控软件主接线图的自适应调整：

主接线图用于实时动态直观地显示整个系统工况，常规的监控系统中，主接线图皆依据工程手工绘制，难以自动调整。

基于本方法的监控系统，根据当前所连接的设备动态构建设备数据模型，然后以设备数据模型为基本图元单位、以厂站为主接线图单位、以水平方向扩展的模式动态构建主接线图。

基于本方法动态构建的主接线图同设计院的图纸十分相近，因此图模选择时，应尽量同设计院图纸保持一致，方便用户使用。

关于初始化实施时全站的初始化流程：

理论上说，一个项目的初始构建过程也可以基于上述的自适应方式，但由于初始状态时接入的设备较多，需要较长时间的自适应周期。

为了解决上述问题，初始状态可允许整个系统退出自适应状态，然后手动地批量添加设备，当所有设备添加完毕后，再使能自适应功能，完后后续的查缺补漏。

在正常运行过程中，如果通讯状态良好，且设备不经常发生变化，也可以关闭自适应功能，简化系统运行工况。