低壓輸配電安全監(jiān)測系統(tǒng)研究報告28完美版

1、油田中心區(qū)域低壓輸配電安全監(jiān)測系統(tǒng)研究應用研究報告)江蘇工業(yè)學院O O八年十二月項目負責人：白康生報告編寫人：白康生周天彤項目參加人：白康生周天彤 陳小洪目錄前言 (1)一、項目目標及主要研究內(nèi)容 (1)二、研究思路和技術路線(1)三、主要成果(2)3)第一章 項目背景和系統(tǒng)開發(fā)方案 (3)、項目背景二、系統(tǒng)開發(fā)方案(3)第二章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計(6)第一節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作模型(6)第二節(jié)網(wǎng)絡處理模塊設計(7)第三節(jié)數(shù)據(jù)處理模塊設計(9)第三章數(shù)據(jù)存儲與報警判斷(11 )第一節(jié)創(chuàng)建專題數(shù)據(jù)庫(11)第二節(jié) 數(shù)據(jù)接口和報警判斷接口所實現(xiàn)的幾個特點(13 )1 3)、使用 ODBC 以實現(xiàn)應用程序

2、接口二、使用存儲過程作為數(shù)據(jù)存儲的中間層 (1 4 )三、使用存儲過程作為報警邏輯程序 (14)第三節(jié)報警邏輯的實現(xiàn)( 14 )一、簡單報警的實現(xiàn)(14)二、報警的確認、關閉、取消與二次報警 (16)三、系統(tǒng)中已經(jīng)實現(xiàn)的報警策略(17 )第四章 監(jiān)控端軟件設計(18 )第一節(jié) 使用空間換取時間的策略解決網(wǎng)絡傳輸?shù)钠款i (18 )第二節(jié) 曲線中的疵點處理 (1 9 )第三節(jié)使用面向對象的界面元素構造應用程序框架(20)第五章系統(tǒng)的安裝(22)一、安裝環(huán)境(22)二、系統(tǒng)安裝(22)結論(23)河南油田中心區(qū)的低壓電網(wǎng)擔負著區(qū)域內(nèi)眾多居民、工作單位的供電任務。該電網(wǎng) 內(nèi)大部分供配電設施運行 10年

3、以上，老化嚴重，故障頻繁。近幾年，每年因故障造成 停電次數(shù)達 1 20次以上，搶修費用 200多萬元。目前，電網(wǎng)故障診斷仍采用人工定期巡 檢方法，時間滯后，在一定程度上影響了辦公及居民生活用電， 燒毀電器事故時有發(fā)生。 加上缺乏有效監(jiān)控手段，電網(wǎng)參數(shù)經(jīng)常脫離經(jīng)濟區(qū)，網(wǎng)損居高不下。這些問題影響著 “經(jīng) 濟、高效低電”的社區(qū)工作目標的實現(xiàn)和社區(qū)服務滿意度的提高。因此，亟待研究開發(fā) 一套有效、易用的低壓電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。河南油田五一社區(qū)于 2008 年 1 月申報承擔了油田勘探局的局級研究項目“油田中 心區(qū)低壓電網(wǎng)安全節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)研究應用” ，計劃 2008年 12月完成。一年以來，在勘 探局和五一社區(qū)

4、領導的關懷下，在江蘇工業(yè)學院的大力協(xié)助下，項目組成員對國內(nèi)外低 壓電網(wǎng)的監(jiān)測開展了大量的資料調(diào)查和理論研究工作，確定了可行的開發(fā)方案；運用計 算機技術、數(shù)據(jù)傳輸技術、網(wǎng)絡技術和數(shù)據(jù)庫技術，開發(fā)研制了低壓電網(wǎng)監(jiān)測的硬件設 備和軟件系統(tǒng)；對區(qū)域內(nèi) 24 個站點安裝了監(jiān)測設備，實現(xiàn)了在數(shù)據(jù)中心對各站點供電 狀態(tài)的有效監(jiān)測，圓滿完成了項目規(guī)定的各項研究任務。一、項目目標及主要研究內(nèi)容1項目目標 采用無線傳輸技術及計算機技術實現(xiàn)對油田中心區(qū)域主要配電室的實時動態(tài)監(jiān)控， 確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行。2主要研究內(nèi)容（1）優(yōu)選專網(wǎng)無線傳輸技術；（2）現(xiàn)場實現(xiàn)對變壓器及重要負荷的電流、電壓、功率、零序電流等參數(shù)的準確

5、 測量及模數(shù)轉換；（3）無線通信網(wǎng)絡的構建和應用；（4）開發(fā)低壓電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)平臺，多種報警模式及報警呼叫轉移功能。二、研究思路和技術路線1調(diào)研國內(nèi)外有關供配電系統(tǒng)的監(jiān)測現(xiàn)狀； 2確定本監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)技術方案：現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和傳輸，數(shù)據(jù)服務中心的數(shù) 據(jù)接收和存儲，監(jiān)測前臺的數(shù)據(jù)顯示，以及數(shù)據(jù)異常的報警策略；3研制監(jiān)測系統(tǒng)的硬件：采集設備和傳輸設備； 4開發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)的軟件：數(shù)據(jù)服務器端的數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)存儲的專題數(shù)據(jù)庫，客 戶端的數(shù)據(jù)的直觀顯示，報警系統(tǒng)。三、主要成果本項目自 2007 年開始進行了前期的調(diào)研、準備工作，迄今一年多來，項目組成員 團結協(xié)作、共同努力，圓滿完成了項目所要求的各項任務

6、，達到了預期指標。項目組圍繞上述內(nèi)容，以滿足河南油田五一社區(qū)對油田中心區(qū)域內(nèi)單位工作和生 產(chǎn)、居民住宅生活用電的管理需要為基本出發(fā)點，以計算機和網(wǎng)絡技術為依托，以監(jiān)測 系統(tǒng)維護方便、安全、可靠、實用為原則，在認真調(diào)研、分析河南油田五一社區(qū)供用電 狀況的基礎上，通過對監(jiān)測信息的全面分析，理順電網(wǎng)監(jiān)測的信息流，全面分析了系統(tǒng) 設計的需求關系，建立了電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，對區(qū)域內(nèi) 24 個站點安裝配備了基于 GPRS 技術的供配電運行狀況的數(shù)據(jù)采集和傳輸設備， 開發(fā)研制了基于 C/S 結構的監(jiān)測系統(tǒng)軟 件，實現(xiàn)了對 24 個站點供配電運行狀況的有效監(jiān)測和報警策略。該系統(tǒng)目前已成功投入使用，運行正常，效果良

7、好。第一章 項目背景和系統(tǒng)開發(fā)方案一、項目背景河南油田中心區(qū)的低壓電網(wǎng)擔負著中心區(qū) 1.8 萬多戶居民、局辦公樓、 22個廠處級 單位以及地方駐油田辦事機構的供電任務。 該電網(wǎng)包括 34座低壓配電室， 55臺變壓器， 60余km主電纜線路，分線路約280km。大部分供配電設施運行10年以上，老化嚴重， 故障頻繁，近幾年，每年因故障造成停電次數(shù)達 120次以上，搶修費用 200多萬元。目 前，電網(wǎng)故障診斷仍采用人工定期巡檢方法，時間滯后，在一定程度上影響了辦公及居 民生活用電，燒毀電器事故時有發(fā)生。加上缺乏有效監(jiān)控手段，電網(wǎng)參數(shù)經(jīng)常脫離經(jīng)濟 區(qū)，網(wǎng)損居高不下。當前，電腦、液晶電視等高檔家電已經(jīng)進

8、入普通百姓家，居民對供電質量及可靠性 提出了更高要求。國家節(jié)能減排的大環(huán)境對降低網(wǎng)損提出了新任務。在電網(wǎng)迅速發(fā)展，用電負荷日益增長，電力系統(tǒng)的運行、調(diào)度和管理日益復雜的今 天，為保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行，在具有較為完整的供電網(wǎng)絡的同時，應當具有對電網(wǎng) 的主要設備、設施運行參數(shù)和狀態(tài)及時監(jiān)控的有效手段。為此，河南油田五一社區(qū)和江 蘇工業(yè)學院合作開發(fā)了本項目，該項目設計研究的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)方案的確定，硬 件的選配和應用軟件的開發(fā)。該項目成果，可以對低壓電網(wǎng)進行有效監(jiān)控，對提高供電質量和安全性、降低電網(wǎng) 損耗具有積極意義，將會產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟效益，推廣應用前景廣闊。二、系統(tǒng)開發(fā)方案項目組對

9、小區(qū)現(xiàn)有的供電配電系統(tǒng)進行了調(diào)查和分析， 并對國內(nèi)其他供電配電系統(tǒng) 進行了學習和研究，確定了項目實施的方案，即對關鍵配電所的用電供電數(shù)據(jù)安裝數(shù)據(jù) 采集設備；采集一定時間的歷史數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)積累，為后期分析提供數(shù)據(jù)基礎；對關鍵 配電所的供電配電設備進行報警以及反饋控制，減少平均故障處理時間 MTTF ；對小區(qū) 供電配電系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)可視化平臺，便于直觀顯示小區(qū)當前供電配電情況。在電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺、 GSM 短消息、光纖接入和 GPRS 通信等方式。數(shù)傳電臺的優(yōu)勢是除了每年的頻點費以外，平時運行無需額外費用；缺點 是受地形、氣候的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實時性較差，無

10、法主動上報。GSM短消息方式可以實現(xiàn)主動上報；缺點是按條收費，運行費用高，而且在節(jié)假日短消息中 心服務器繁忙時延時相當長。光纖通信穩(wěn)定可靠，但是施工成本投入大、擴展性差、設備維護方面不方便。而 GPRS通信則避免了以上問題通用分組無線業(yè)務GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè) 務，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s, 實際應用帶寬大約在40100Kbit/s ,在此信道上提供 TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多 個無線信道，同一無線信道又可以由

11、多個用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡資源。 GPRS永遠在線，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務。特 別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾 的大數(shù)據(jù)量傳輸。本系統(tǒng)采用基于GPRS的方式進行設計制作。本系統(tǒng)主要由三大部分構成：現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、服務器端的數(shù)據(jù)接收和存儲， 以及客戶端的數(shù)據(jù)顯示和分析報警。系統(tǒng)方案構架如圖1-1所示。圖1-1系統(tǒng)方案構架圖 其中，服務器端要配置一個固定的IP地址。本系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：Win dows XP SP2 操作系統(tǒng)平臺

12、；MS.VC+6.0 主要開發(fā)軟件；Ms.SQLServer 2005數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺；Adobe.PhotoShop7.圖形圖像處理用；MS.VSS 6.0 (ViSual Source Safe) 軟件版本控制；Ms.Visio2003設計分析階段用；Ms.VsA nalyzer 6.0調(diào)試優(yōu)化用；Ms.VisualPC4.虛擬操作系統(tǒng)，模擬網(wǎng)絡環(huán)境用。第二章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計第一節(jié) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作模型根據(jù)項目方案 ,數(shù)據(jù)采集模塊是整個系統(tǒng)運作的基礎，用于從現(xiàn)場采集實時數(shù)據(jù)。 五一社區(qū)的多座變電配電站，分布在不同小區(qū)。與有線傳輸方案相比較，采用無線 數(shù)據(jù)傳輸方案可以節(jié)省布線費用和維護費用

13、。在使用無線傳輸方案中，需要額外增加無 線通訊模塊GPRS DTU;并且由于使用中國移動公司的 GPRS網(wǎng)絡，需要每月支付流量 費用。本系統(tǒng)集成的電力參數(shù)測量儀是集數(shù)據(jù)采集、電網(wǎng)參數(shù)分析、通訊等功能于一體的 新一代配電測控設備 ,適用于低壓電網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)監(jiān)測及無功補償?shù)目刂?,可為電網(wǎng)的安 全經(jīng)濟運行、負荷的合理分配、電能質量的改善等提供完善而精確的數(shù)據(jù)依據(jù)。由電流 互感器、電力參數(shù)測量儀和 GPRS DTU 傳輸終端組成，各部分的功能如下：電流互感器用于電流信號的測量。電力參數(shù)測量儀一一顯示用戶的電力參數(shù)，將用電信息通過采集器傳輸?shù)?GPRS傳輸終端。GPRS DTU收集電力參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)中

14、心，它連接監(jiān)控端的服務器和電力參數(shù) 測量儀表。圖2-1是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作模型。該模型同時依賴于移動的GPRS網(wǎng)絡和聯(lián)通網(wǎng)絡，所以在設計目標中，一個子目標是減少帶寬占用以保證系統(tǒng)的可靠性和降低流量費 用。由于小區(qū)變電站較多，初期建設有 3 個，本期擴展為 24 個，可以預期隨著系統(tǒng)的 擴大所監(jiān)控的變電站將隨之增加。為此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了服務器被動呼叫方式，即由 現(xiàn)場端主動發(fā)出連接服務器的請求，待連通以后再傳送數(shù)據(jù)并且接收服務器端控制消 息。該模型需要服務器始終保持監(jiān)聽狀態(tài)，并且一旦有數(shù)據(jù)傳入，則必須以盡快的速度 完成通訊任務。油田的監(jiān)控服務器申請了固定 IP 地址，以保證每次開機服務器在 In

15、ternet 中的IP地址保持不變。在各個現(xiàn)場的DTU中使用EPROM保存了服務器的IP地址，這 樣即使現(xiàn)場儀表斷電也能夠在再次上電以后找尋到服務器。 DTU 在系統(tǒng)中的作用是起 到終端驅動的作用， 在工作過程中， DTU 向服務器發(fā)出握手信號，服務器向該 DTU 發(fā)出“讀電表數(shù)據(jù)”指令， DTU 隨即向電表發(fā)出該指令，并從電表獲得數(shù)據(jù)，回傳給 服務器。為增強系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)工作過程中，將服務器能夠同時打開的網(wǎng)絡連接不超 過5個（最大值），設若同時有5個以上的DTU終端發(fā)出握手信號，則第一個 DTU將 接通，后續(xù)4個DTU將等待一個超時時間（50ms）,而后來的DTU終端將連接失敗。 DT

16、U端則若超時則重發(fā)數(shù)據(jù)包。這種超時機制，減少了網(wǎng)絡沖撞丟包的概率，也增加 了網(wǎng)絡傳輸?shù)目煽啃?。崔ih電剖I或據(jù)fdifdn TL+ 表輸揀煒輸刃口數(shù)鋸傳輸摸塊北心電站R R4丄1L/（豪掘彌 協(xié)皿JH-TL4數(shù)據(jù)傳輸模塊移創(chuàng)1,1網(wǎng)天GPRS移動網(wǎng)絡圖2-1數(shù)據(jù)采集工作模型第二節(jié)網(wǎng)絡處理模塊設計在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，上位機（服務器端）負責偵聽 DTU的握手信號，采集DTU上 傳數(shù)據(jù)，通過報警處理軟件的接口存入數(shù)據(jù)庫，并獲得報警和控制信號。上位機的程序設計中最重要的是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。若是同時有多個DTU在發(fā)送數(shù)據(jù)，就有可能造成數(shù)據(jù)沖撞，從而丟失數(shù)據(jù)包，甚至更嚴重的是數(shù)據(jù)錯誤。在控制系統(tǒng)中錯誤的

17、數(shù)據(jù)將有可能導致系統(tǒng)誤操作，例如發(fā)出誤報警在系統(tǒng)方案的設計中，已經(jīng)考慮到減少數(shù)據(jù)沖突的各種途徑。其基本思路是將DTU 的數(shù)據(jù)傳輸設置為自主行為，即 DTU開機（上電）后定時（60s輪詢時間）主動和服務器 連接。因為數(shù)據(jù)通信時間（10ms級）與DTU的輪詢時間（60秒）比較是一個非常小的 數(shù)字，因此多臺DTU在同一個輪詢時間內(nèi)發(fā)生沖撞的概率僅為：一次通信時間* DTU總數(shù) （10ms） * （27臺）n/4人、門 & a： 0.45%可以算是一個小概率事輪詢時間片60s但是在一個特殊場景中，DTU發(fā)生沖撞的可能性大大提高了。設想在某小區(qū)供電 線路上具有34個變電站，當該小區(qū)推閥上電的時候，這 3

18、4個變電站的DTU可以 說是同時上電的。因為其初始化過程相似，因此極有可能這些DTU在相近的時間內(nèi)發(fā)出握手信號，從而造成數(shù)據(jù)沖撞。為解決這個問題，系統(tǒng)使用了一個線程池來處理網(wǎng)絡事件，如圖2-2 0處理連接 等待連接數(shù)據(jù)采集模塊4報警處理模塊圖2-2值班負責人總負責人/ 隊長失敗連接網(wǎng)絡響應處理流程圖硬件平臺所確定的標準是Intel雙核CPU，在軟件初始化的時候開辟了4個偵聽線程。當DTU發(fā)出握手信號時，就產(chǎn)生了一個網(wǎng)絡連接。這樣服務器的一個空閑的線程 便開始處理接收網(wǎng)絡信息。若是在該連接處理完畢前有了第二個 DTU的握手信號，則 激活第二個空閑的線程進行處理。因為 CPU為雙核CPU，所以同一

19、時刻可以同時進行 2個線程的工作。為了操作系統(tǒng)調(diào)度的需要，軟件開辟了 4個工作線程。在圖3中可以看到，該模型可以同時處理 2個網(wǎng)絡連接，并且容許5個網(wǎng)絡連接排 隊。這樣只要同時上傳數(shù)據(jù)的 DTU在7個以內(nèi)，就可以不丟失數(shù)據(jù)。若是超過 7個， 則多余的連接將失敗。在處理網(wǎng)絡連接時，系統(tǒng)首先根據(jù) DTU上的手機SIM的號碼判斷該DTU歸屬變 電站，然后根據(jù)該變電站的ID號檢索其電表的ID,并向電表發(fā)出讀數(shù)據(jù)指令。DTU接 收到測量命令以后，向智能儀表轉發(fā)該命令。智能儀表立即返回該測站點的數(shù)據(jù)。DTU在收到數(shù)據(jù)以后，立即通過網(wǎng)絡連接發(fā)送給服務器。服務器收到數(shù)據(jù)以后，向數(shù)據(jù)上傳 模塊傳遞本次測量的值。

20、第三節(jié)數(shù)據(jù)處理模塊設計數(shù)據(jù)處理模塊接收網(wǎng)絡處理模塊所接收到的數(shù)據(jù)，并且檢驗該數(shù)據(jù)的有效性；組織 并壓縮發(fā)向電表的讀數(shù)據(jù)指令；解壓檢驗從電表反饋的數(shù)據(jù)；根據(jù)報警模塊的指示向指 定手機發(fā)送報警短信；接收報警短信的反饋并依次修改報警狀態(tài)。在GPRS網(wǎng)絡中，經(jīng)常會出現(xiàn)非系統(tǒng)中節(jié)點所發(fā)出的數(shù)據(jù)報，若對這些數(shù)據(jù)報進行 處理，則將占據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡處理線程，可能導致丟包。為提高系統(tǒng)的可靠性，對這些數(shù)據(jù) 報的最佳處理方法就是直接拋棄。如圖2-3所示，系統(tǒng)中維護著一張SIM卡號快表（黑名單表），以手機SIM卡號作 為識別標志，在握手信號到來時，首先檢索該快表，若對方SIM為快表中一項，則直接 返回給網(wǎng)絡處理線程連接失

21、敗信號。若SIM卡號非快表中一項，則檢索數(shù)據(jù)庫中保存的測站表。若該 SIM卡號非測站 表中成員則將該SIM卡號加入黑名單，并返回連接失敗信號。若該 SIM卡號為測站成 員，則為該測站生成讀數(shù)據(jù)指令，返回連接成功信息，繼續(xù)后續(xù)過程。DTU收到測站發(fā)出的讀數(shù)據(jù)指令以后，將指令轉發(fā)向智能儀表。智能儀表讀取當 前數(shù)據(jù)，回傳給DTU，DTU將數(shù)據(jù)以壓縮格式回傳給服務器。服務器收到DTU上傳的壓縮數(shù)據(jù)以后，首先對數(shù)據(jù)進行解壓，然后檢查數(shù)據(jù)有效性， 如圖2-4所示。若數(shù)據(jù)不屬于正常范圍，則表示出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，說明在采集傳輸過程中 出現(xiàn)了故障。系統(tǒng)記錄該異常事件，并將該站點的SIM卡號記入黑名單，暫停對該站點

22、的任何操作一段時間。被禁止的有效站點具有一個解禁期，在進入黑名單時，被設置為 一個常量值（禁閉期），每隔2秒該值將被減1,當解禁期值為0時，表示期滿可以恢復 使用。該機制既減緩了因信道擁擠紊亂導致服務器負荷增加，也為遠程DTU提供了一個錯誤重連的機會。圖2-4數(shù)據(jù)檢查執(zhí)行流程第三章數(shù)據(jù)存儲與報警判斷歷史記錄對于系統(tǒng)中所采集勖據(jù)，當前項TH庫中的數(shù)5IT_NAME_5舌必須是解碼格要保十趨勢數(shù)據(jù)將 目中所關注的測供后繼系統(tǒng)設置作使用因此保存在數(shù)據(jù)考慮到:及曲線的數(shù)據(jù)如在電表端所5TDI是相間!壓，這中間需要ILL報警控制，由于ULL報警模:知將向專家系統(tǒng)發(fā)斷地有新的IZLL適警策略加入PFLLP

23、LHPLLLIPLH，可能會修改當前數(shù)據(jù)庫中IC站數(shù)據(jù)主要集中在電壓和電流上, 存儲的表結構斗端顯示數(shù)據(jù)要一個則量的在使用業(yè)站所有的數(shù)據(jù)，相UAt壓值是相地電壓，UA反地，而在客客戶端可能需要一些Action戶端顯示時，用戶所變換過關心的UC刎變換。 過程中，隨著系統(tǒng)的過程是動態(tài)的，也DevID:中，也有部分報WTypeValuSolutio展。這到報警不斷完斤優(yōu)化,是不斷警策略中，不1核心表是“站點信息”表，其中主要表項的含義為:DEV_ID設備號SIT_SIMCODEDTU上的手機卡號SIT_NAME_L測站全稱SIT_NAME_S測站簡稱WATCHER_SIM值班員手機號碼MASTER_

24、SIM隊長/負責人手機號碼（二次報警用）SIT_MENO測站說明SIT_CONT變壓器谷量STDI標準電流ILH, ILL，電流量程上限，量程下限IHW,IHWS,IHWT 電流報警高限，電流報警狀態(tài)，電流報警時間 IHACK,IHCANCEL,IHDISABLE ，IHW2 電流高報確認，高報取消，高報忽略, 二次報警等表中保存了測量量如電流電壓電功等上下限，用于在客戶端繪圖時限位。除此以外，數(shù)據(jù)表中還對每個報警保存了報警線，報警時間，報警狀態(tài)，報警處理等多項信息。2系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)存放在“歷史信息”表中?！皻v史信息”表中各項含義如下：DEV_ID設備 ID 號dt采樣時間IA,IB,IC,

25、IZ 等 各相電流及其他數(shù)據(jù)由于“歷史信息”表存放海量數(shù)據(jù)，因此為了檢索方便，對“歷史信息”表的時間dt 做了索引，這樣在檢索“歷史信息”的時候，可以大大提高程序執(zhí)行的效率和速度。3“報警歷史記錄”中記載了各種報警的發(fā)出時間和處理，表中各項含義如下DEV_ID 設備 ID 號WT 報警事件產(chǎn)生時間WType 報警方式，恒為 1，表示短信通知報警對象Value 報警值，文本方式，表示發(fā)送短信對象內(nèi)容。Solutio 后續(xù)處理，文本方式，表示對該報警的后續(xù)處理鏈。4“系統(tǒng)設置”是一個重要的表，其中存放各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 表結構中“名稱”表示系統(tǒng)設置變量的名稱， “值”表示系統(tǒng)設置的參數(shù)值。 表內(nèi)內(nèi)容指

26、定了整個系統(tǒng)的一些相關設置。 這些設置可以通過服務器設置程序進行 修改，從而改變系統(tǒng)的運行模式和參數(shù)5“事件簿”類似于報警記錄，它記載了系統(tǒng)中各項關鍵事件，如管理員登錄，站 點掉線，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，修改密碼等。該“事件簿”作為只讀表單，對系統(tǒng)異常時進行 診斷分析非常有用。“事件簿”中各個表項含義：Time 事件發(fā)生含義Action 事件名稱Context 事件上下文。該上下文由填充“事件簿”的應用程序所填寫，針對不 同點事件可以記錄不同的內(nèi)容。6“黑名單”表是為了提高網(wǎng)絡處理的效率而設置的。當新連接到來時，系統(tǒng)首先 檢查黑名單表，若是黑名單成員則直接斷開連接。這樣就提高了網(wǎng)絡處理效率。黑名單表中

27、各表項的含義：IP黑名單的遠程 IP 地址SimCard黑名單的Sim卡號。DTU的上傳協(xié)議中包含了卡號信息，若是該測站硬件產(chǎn)生故障或者網(wǎng)咯沖突可以暫時關入黑名單一個周期。這樣減少了 干擾的可能。EventTime 黑名單加入時間ID 設備號Event 黑名單加入原因DeadTime 禁閉期。每 2 秒遞減，為 0 時從黑名單中刪除。若 DeadTime 為-1 則表示永久禁閉。目前“黑名單”表的內(nèi)容是由系統(tǒng)執(zhí)行過程中動態(tài)產(chǎn)生的。也留下了應用程序手工 添加的接口，以便于將來擴展本系統(tǒng)，增加高級管理功能時可以人工編輯該黑名單。第二節(jié) 數(shù)據(jù)接口和報警判斷接口所實現(xiàn)的幾個特點一、使用 ODBC 以實

28、現(xiàn)應用程序接口。ODBC 是一種跨平臺多宿主的數(shù)據(jù)庫接口，絕大多數(shù)商用數(shù)據(jù)庫軟件均支持ODBC。使用ODBC作為應用程序端接口可以增強應用程序之間共享數(shù)據(jù)的能力。 ODBC 作為編程接口也提供了遠程數(shù)據(jù)庫存取的可能性。應用程序端使用開放性數(shù)據(jù)庫連接 (ODBC)作為統(tǒng)一編程接口的另外一個優(yōu)點是數(shù)據(jù)庫自己管理數(shù)據(jù)的一致性，由于可以 選擇具有數(shù)據(jù)執(zhí)行保護的商用數(shù)據(jù)庫， 可以允許數(shù)據(jù)采集程序向數(shù)據(jù)庫寫入數(shù)據(jù)和監(jiān)控 端從數(shù)據(jù)庫讀入數(shù)據(jù)同時進行而不至于發(fā)生沖突，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。二、使用存儲過程作為數(shù)據(jù)存儲的中間層。存儲過程是一組數(shù)據(jù)庫操作、查詢語句，在不同的數(shù)據(jù)庫平臺中有類似的行為，在SQL Ser

29、ver中稱為存儲過程，在 Oracle中被成為預編譯查詢。通常存儲過程可以保存 為文本文件形式，在第一次執(zhí)行的時候被數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)編譯并尋找最優(yōu)化查詢方案。此后 再次被調(diào)用、執(zhí)行的時候，該方案可直接使用，不用再次編譯。這樣使用存儲過程既可 以節(jié)省每次執(zhí)行前的編譯和優(yōu)化時間，又便于修改文本方式下的代碼。這樣當數(shù)據(jù)庫表 結構改變的時候，可以方便地修改存儲過程，然后重新編譯即可，不用修改應用程序本 身的數(shù)據(jù)庫結構，為數(shù)據(jù)庫應用提供了一種一致性結構。三、使用存儲過程作為報警邏輯程序。由于報警邏輯較為復雜，需要在實踐應用中多次調(diào)試，因此在應用中修改的可能性也最大。為了便于調(diào)試和修改，使用存儲過程來實現(xiàn)報警邏

30、輯，可以實現(xiàn)在線調(diào)試 (Just in time Debug， JITD) 。第三節(jié) 報警邏輯的實現(xiàn)一、簡單報警的實現(xiàn)系統(tǒng)需要監(jiān)控電流，電壓以及零序電流的值，電壓過高或過低都可能擊穿電器造成 損失，而電流過高或者過低都可能是故障發(fā)生的表現(xiàn)。零序電流則監(jiān)控其高位，若零序 電流過高將導致變壓器電損過大。一種簡單報警的邏輯就是當所測量值高于給定高報值的時候發(fā)出高報報警。 當測量 值低于高報值時，解除高報報警。類似地，當測量值低于給定低報值時發(fā)出低報報警。 這種邏輯判斷簡單執(zhí)行效率高，但是存在一些缺陷。考慮一個場景，夏天的傍晚是居民小區(qū)的用電高峰期，這個時候的電流用電都比較 高，可以說接近高報上限。而

31、居民用電也是呈現(xiàn)一種隨機波動的曲線?？梢酝茰y，此時 將在高報線附近波動，導致反復發(fā)出高報報警和高報取消。如圖 3-1 所示。這種密集報警在精確控制的時候將更加明顯。當報警線越靠近工作曲線，則因為反 復進出高報區(qū)域導致密集報警會更加頻繁。一種解決方案是降低報警精度。通過設置報警線遠離工作曲線，可以減少報警，代價是犧牲精度，如圖 3-2 所示。 另外一種方案是使用報警死區(qū)和當前報警狀態(tài)來輔助報警判斷。以高報為例，設報 警值為h,報警死區(qū)是da,測量值是x，報警狀態(tài)是當前處于正常狀態(tài)(0)還是報警狀態(tài) (1)。報警策略是當當前狀態(tài)為0并且x h + da時，發(fā)出高報報警并且狀態(tài)修改為報 警狀態(tài)，當當

32、前狀態(tài)為1并卻xv h - da時，發(fā)出高報報警解除并且回到正常工作 狀態(tài)(0)。圖 3-3 是使用報警死區(qū)顯著減少報警次數(shù)，且不用降低報警精度的示例。圖3-2報警線遠離工作曲線減少報警圖3-3使用報警死區(qū)顯著減少報警次數(shù)且不用降低報警精度二、報警的確認、關閉、取消與二次報警實際運作的報警的策略是多樣的。當報警發(fā)生時，需要通過數(shù)據(jù)采集端的GSM-SMS DTU禾I用短信通知值班員，值班員應對故障進行響應的處理。在這個過程中可能存在 多個異常。例如因測量數(shù)據(jù)異?；蛘邎缶€設置異常而產(chǎn)生異常報警。若是值班員經(jīng)過 確認此次報警為誤報警，則可以設置為“取消”此次報警。若是值班員認定此類報警均 可以忽略

33、，則可以設置為“關閉”，此后此類報警將不再發(fā)出。也有可能某報警是預知 的，其報警信息僅為提醒作用，并不需要進行任何操作，值班員可以對該報警進行確認。相對應的，系統(tǒng)可能對某個重點測站點的運行的數(shù)據(jù)特別關注，在發(fā)生報警以后， 一段時間內(nèi)若不能解決報警，則需要再次通報相關責任人和決策人。此稱為二次報警。NorWrnTWCartelAckDisableNor測;切！吐潑出報峯nror $取消消息接收到口動指XEnahle)Wrn冊Mi進皿酣 見屮報普估懇Disable接收到關閉指(Disable)圖3-4測站報警狀態(tài)遷移圖每個報警設置具有6種狀態(tài)，Nor為正常狀態(tài)，Wrn為報警狀態(tài)，TW為二次報警，

34、Can cel為報警取消，Ack為報警確認，Disable為報警取消狀態(tài)，各狀態(tài)之間的遷移關系 如圖3-4所示。由圖3-4中可以看到，當測點處于正常狀態(tài)(Nor)時，可以因為用戶發(fā)出了忽略指令 (Disable)而進入非使能狀態(tài)，也可以因為測點對象值進入報警區(qū)(參見第三章第二節(jié)報 警死區(qū))而進入報警狀態(tài)(Wrn)，進入報警狀態(tài)同時將發(fā)出報警短信。在報警狀態(tài)(Wrn)下，若是持續(xù)20分鐘未退出，則進入二次報警狀態(tài)(TW)同時發(fā)出二次報警短信。若是 在報警狀態(tài)下接收到確認指令(ACK)或者取消指令(Cancel)則將進入相對應的狀態(tài)。相應 地，若是系統(tǒng)處于確認(Ack)或者取消(Cancel)或者

35、報警(Wrn)或者二次報警(TW)狀態(tài)下， 若測點對象回到正常值范圍，則將回到正常狀態(tài)(Nor)并且通過短信發(fā)出報警解除消息。若是用戶在任何狀態(tài)下通過 Disable指令將報警關閉，則除非用戶再次通過En able 指令打開報警，該測站點不再發(fā)出任何報警消息。三、系統(tǒng)中已經(jīng)實現(xiàn)的報警策略1. 電流高報。 當電流超過給定值時，發(fā)出電流高報報警。2. 電壓高報。 當相地電壓超過給定值時，發(fā)出電壓高報報警。3. 電壓低報。 當相地電壓低于給定值時，發(fā)出電壓低報報警。4. 不平衡度高報。 當不平衡度高于給定值時，發(fā)出不平衡度高報報警。5. 零序電流高。類似 4，當測站的零序電流高于給定值時，發(fā)出零序電

36、流過高報警6. 停電報警。 當測站點的電壓和電流值均為 0 時，發(fā)出停電報警。7. 故障報警。當測站點的電壓正常， 而電流值為 0 時，發(fā)出故障報警。第四章監(jiān)控端軟件設計監(jiān)控端軟件從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，并以直觀的方式顯示給用戶。用戶可以通過監(jiān)控端 軟件對系統(tǒng)進行設置，并且發(fā)出控制指令。在系統(tǒng)實現(xiàn)時，使用了面向對象的設計開發(fā)方法來設計監(jiān)控端軟件，以便于開發(fā)和 維護監(jiān)控端軟件豐富的頁面，開發(fā)了包括封面、索引頁、目錄頁、報警頁、趨勢頁以及 歷史曲線等共計63個頁面，近300條曲線，200多個變量實時顯示點。第一節(jié) 使用空間換取時間的策略解決網(wǎng)絡傳輸?shù)钠款i由于客戶端所顯示的數(shù)據(jù)量較大，尤其是趨勢曲線和歷史

37、曲線，需要占用大量的存 儲空間。為實現(xiàn)良好的顯示效果，系統(tǒng)設計每 2個像素表示一個測點，則在寬屏顯示器 上，需要更多的測點數(shù)據(jù)才能繪出曲線。經(jīng)過實測，在1280分辨率以上的液晶顯示器上，需要400個以上的相關測點，才能繪出一條完整的曲線。因此若按照每5秒一次刷新的速率動態(tài)顯示一條曲線，則該曲線的數(shù)據(jù)量是380字節(jié)X 400點，而一屏有兩個顯示區(qū)域，每個區(qū)域5條曲線同時顯示，所以發(fā)生的數(shù)據(jù)量是相當可觀的。為此，采取了以內(nèi)存空間換取網(wǎng)絡時間的策略，在內(nèi)存中開辟環(huán)形緩沖池，存放測 點的歷史數(shù)據(jù)。圖4-1為使用環(huán)形緩沖池保存趨勢數(shù)據(jù)以減少網(wǎng)絡流量的示意。新接收測點數(shù)據(jù)新接收測點數(shù)據(jù)總緩沖溢岀后向前PR

38、ecent PStaH pstart指針后移,卷動重復利用空間T拋棄最早數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)被覆蓋1屏數(shù)據(jù)量多屏空間緩存圖4-1使用環(huán)形緩沖池保存趨勢數(shù)據(jù)以減少網(wǎng)絡流量第二節(jié)曲線中的疵點處理在數(shù)據(jù)采集過程中，可能因為干擾，硬件采集，網(wǎng)絡傳輸，數(shù)據(jù)沖撞，丟包等各種 原因而在某時刻丟失數(shù)據(jù)點，或者是數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)錯誤。盡管在數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)存儲 模塊均對采集和傳輸?shù)目煽啃宰隽藱z測，但存在一種情況，就是所采集到的數(shù)據(jù)點是錯 誤的，但是恰好落在了正確的范圍內(nèi)。這樣在前級處理過程中，就無法找到該錯誤，也 有可能導致誤操作或者誤報警。在監(jiān)控端使用了中值濾波法來解決干擾問題。 其計算方法是將最近5個點進行大小 排序

39、，顯示值取排序中值。使用中值濾波法可以排除局部極值的干擾。若是有一個異常 數(shù)據(jù)經(jīng)過，則由于在該異常數(shù)據(jù)段前后 2個點附近為極大值（極小值），該點將被中值 濾波法所拋棄。在系統(tǒng)開發(fā)過程中曾經(jīng)使用過加權平均法，即將某點前后5個值進行15%, 20%,30%, 20%，15%的權值進行平均，但是加權平均法雖然增加了曲線的平滑度，卻依然 受到誤差的權值因素影響，而且某點的誤差影響到前后5個點共計9個點的影響范圍。使用中值濾波法可能會丟失一個峰值信息，但是五一社區(qū)以居民小區(qū)供電為主，用電控 制以趨勢控制為主，峰值控制較少，因此最終采用了中值濾波法來排除干擾。圖4-2給出了加權平均法和中值濾波法去除異常點

40、的效果比較。圖4-2去除雜波干擾方法比較示意圖第三節(jié) 使用面向對象的界面元素構造應用程序框架在監(jiān)控端的人機對話界面設計中，存在大量的人機交互元素，例如圖片顯示、跳轉 按鈕、開關、數(shù)值顯示、區(qū)域曲線、報警塊、聲音控制、快捷鍵等元素。所有這些元素 具有一些共性的特點，例如具有定位坐標和顯示區(qū)域，具有鼠標移動之上光標變化 (Hover)特性，具有響應鼠標點擊事件，具有定時變化等等特性。對系統(tǒng)中這些人機交互 元素進行歸納和分析，設計了如圖 4-3所示的面向對象樹。圖4-3人機交互元素中的對象樹在圖4-3所示的對象樹中，處于底層的是 ZArea類，由ZArea類派生出ZPage類， ZVar類和ZBtn

41、類，分別代表顯示頁，關聯(lián)變量和控制按鈕。抽象類ZArea類主要包括所使用的畫刷，邊框筆，使用字體，屏幕坐標，外接矩形 等屬性。這些屬性在派生類中被繼承，例如派生類 ZPage也具有背景刷子，邊框筆，字 體等屬性。而作為更深層次的派生類如 ZTxt類頁繼承了 ZArea類的邊框背景位置等屬 性。ZPage是源自抽象類ZArea的一個面向顯示的抽象類，在系統(tǒng)中有5種不同的ZPage 分別派生 ZPage,分別是 ZCover,ZContentPage,ZWrnPage,ZTrandPag和 ZHistPage分別 表達封面，目錄(索引)，報警，趨勢曲線和歷史曲線。Page族的特點是可以通過PgUp， PgDown，Home，End鍵來進行快速切換.ZVar是源自抽象類ZArea的一個面向變量輸出的抽象類，其主要的派生類為ZTxt， 用來在屏幕上動態(tài)輸出一個變量的值；ZWrn，用來在屏幕上使用不同顏色進行報警信息的提示。ZTrand用來在屏幕上繪制趨勢曲線。ZTrand中有2各方法，Dra