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[摘 要]随着城市轨道交通的铺开建设，电力监控（PSCADA）系统的稳定性和可靠性需求倍受重视，它确保电力系统的运行处于可监控状态。本文从软件组态的角度对PSCADA系统技术方案进行分析并提出合理化建议。
[关键词]PSCADA 软件组态 系统优化
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0016-01
在城市轨道交通综合监控系统中，电力监控系统扮演着极其重要的作用，它是对全网电力设备集中监视、控制、数据采集、报警、日志等功能的一系列软硬件的组合。其中PSCADA监控软件是电力调度人员获取系统信息最直观的部分，软件的可靠性、正确性与响应快慢直接影响电力调度员的决策判断。本文着重针对PSCADA的软件组态架构进行阐述，讨论组态架构对工程开发和运营维护的影响。
一、 软件组态构成
PSCADA监控软件核心组态部分主要由人机界面HMI、数据库和底层通讯控制器FEP三部分组成。除此之外，借助大量的底层函数，代码，图符、类库支持，互相调用配合构成完整的监控软件。
通讯控制器FEP组态将下位开关柜微机保护装置RTU上传的信号点分类采集并映射到数据库中，以便给数据库组态提供数据。在此提供一个合理的分类方案，即FEP信号点先按通讯接口方式分类（比如串口、网口等），二级菜单采用按设备柜号分类的方式进行具体信号点组态，每个表格可支持多种排序方式（比如按信号点类别为DI或DO排序、按点名的首字母排序或按信号点变动时间先后排序等等）。这样的优势在于可方便进行不同类别的驱动属性配置，更重要的是方便开发人员和后期维保人员更好了解组态架构并迅速定位故障点。另外，由于带时标日志由底层RTU上传，为了避免通讯链路转接过长导致SOE（带时标事件顺序记录）在某一环中断无法推送，所以SOE由FEP组态完成并由FEP直接产生上送，提高推送成功率。
数据库组态是汇集下位FEP信息并显示于上层人机界面的中转站。在FEP组态时内建一系列标签点名映射到所有底层RTU的设备点地址上，并将内建的这一系列标签点在数据库组态时与数据库中用于上位人机界面采集调用的点位进行映射。在数据库组态中配置所有的报警点和报警级别，登录权限配置，触发条件，变比限值配置等等。此种组态方式需考虑组网带宽传输效率和稳定性，利用数据库作为中转，避免同步数据流大量上传导致网络拥塞而出现大时延和通讯中断。这种组态结构一般设计要求延迟时间不超过2秒。2秒以内延迟对电力调度员判断影响不大，且重要事件启用带时标的SOE并由底层推送，其先后顺序及精准的毫秒级时标足以弥补网络的小延迟，对故障分析没有影响；若舍弃数据库组态，可能造成大范围延迟甚至中断推送，就失去PSCADA监控的基本意义。
图形组态（人机界面HMI）是展示给用户操作的软件界面，其正确性、统一性是组态的重要标准。数据库组态为图形组态提供了稳定的信号来源基础，所以图形组态可按电力调度员（软件用户）要求采集任意数据库内的信号点并图形化显示。比如按电力行规，断路器和隔离开关位置在数据库中表示遥信点状态为0或1，分别在图形组态颜色上则显示为绿色或红色，电力调度员可轻松判断该设备处于分闸或合闸状态，达到远程监视的目的。图形组态一般包括站点选择链接、登录注销菜单、一次主接线图、通讯结构图、数据表清单、光子牌、报警查询、日志查询等等。有些软件开发厂家还融入代码编辑器，可对界面中着色逻辑，刷新时间，按键特性等进行定义和开发，统一生成模板，方便多站点复用或针对个别特殊站点进行二次开发。
二、软件组态开发的统一性和行规
在PSCADA软件组态过程中，往往受到两个方面制约，一个是站点间的统一性要求，一个是电力系统行规要求。比如，所有站点使用的设备柜种类统一，母线着色逻辑统一等等。电力系统行规表现在合闸为红色，分闸为绿色，上网隔离开关和越区隔离开关不能同时合闸等等。基于以上两点，在软件组态开发中引入“类”的概念来实现批量生产和统一标准。软件组态时，先把公共特性组合起来形成类库，比如将一个设备柜里均有的断路器和隔开构成一个设备柜类，对其分合闸颜色设定，着色设定，分合遥控操作面板等公有的电气特性抽离出来并组合汇总。因为每个站点均大量使用设备柜组合，所以调用之后只需进一步配置特殊属性即可，加快组态效率。
相对应地，在FEP组态和数据库组态中，所有信息点也可按设备编号分类来组态，这样就产生了很多个“实例”，每个实例就是一组按设备号划分的数据集合。在图形组态层面，对类库进行“实例化”之后就能将一组图形组合成的“类”中所有参数与数据库中的一个实例进行对应，这样就完成了该设备的大部分组态工作。除了图形之外，所有的数据表清单和光子牌都可按“类”的思想进行共性设计，形成图符类库，再根据实际需求生成不同的数据表和光子牌，保证所有的按钮、表格属性完全一致，界面看起来友好统一，也增加整齐美感。
三、软件组态上的优化建议
第一点建议是遥控指令不经数据库下发，直接由图形界面触发到底层FEP。这么做的优势是映射关系中转链接减少，从安全性和稳定性来看，更能及时响应电力调度员的决策，在数据库异常时仍可实现遥控功能。数据库组态首要作用是汇总信息并推送报警，避免上位总召唤时引起的大数据流同步上传或系统瘫痪，但遥控指令毕竟不要求实时刷新，发送频率也不高，即使是夜间倒闸停送电阶段，每个站一般也只下发上网隔离开关和相应断路器的分合指令，比起每站成百上千的遥信点位信息来讲是微不足道的，自然也不会引起传输带宽的拥塞。在软件组态上，数据库组态就没必要涉及DO点，减少组态时间和开发周期，只需在图形组态层级加入定时器功能的代码，判断定时周期内指令是否产生FEP变位，或者定时器时间终止仍无收到反馈则推送遥控超时报警并清零遥控指令即可。以上建议已在部分城市轨道交通PSCADA系统中试验可行。
第二点建议是精简组态上的无关设备信息与代码，使软件更专业化。由于软件开发商想让监控软件适用面更广，往往开发了大量的图符，代码，链接，意图让软件搬到任何系统均可通过二次组态实现具体的监控要求。这么做往往在专业化上是个短板。比如PSCADA系统组态上，并不需要任何风机、电扶梯等环控监控的图符，反而需要在遥控成功率、着色逻辑等重点需求上去优化整个专业机制。专业化的软件不仅减少开发人员二次组态的工作量，也避免由于开发人员不熟悉电力专业行规而在组态上走弯路，更重要的是减少系统无关的运行载荷，提高响应速率。
参考文献
[1] 中华人民共和国电力行业标准DL/T5226-2005火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规定[M].中国电力出版社，2005-02-14.
[2] 朱松林，浙江省电力公司组.变电站计算机监控系统及其应用/变电站计算机监控系统技术丛书[M].中国电力出版社，2008-06-01.
[关键词]PSCADA 软件组态 系统优化
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0016-01
在城市轨道交通综合监控系统中，电力监控系统扮演着极其重要的作用，它是对全网电力设备集中监视、控制、数据采集、报警、日志等功能的一系列软硬件的组合。其中PSCADA监控软件是电力调度人员获取系统信息最直观的部分，软件的可靠性、正确性与响应快慢直接影响电力调度员的决策判断。本文着重针对PSCADA的软件组态架构进行阐述，讨论组态架构对工程开发和运营维护的影响。
一、 软件组态构成
PSCADA监控软件核心组态部分主要由人机界面HMI、数据库和底层通讯控制器FEP三部分组成。除此之外，借助大量的底层函数，代码，图符、类库支持，互相调用配合构成完整的监控软件。
通讯控制器FEP组态将下位开关柜微机保护装置RTU上传的信号点分类采集并映射到数据库中，以便给数据库组态提供数据。在此提供一个合理的分类方案，即FEP信号点先按通讯接口方式分类（比如串口、网口等），二级菜单采用按设备柜号分类的方式进行具体信号点组态，每个表格可支持多种排序方式（比如按信号点类别为DI或DO排序、按点名的首字母排序或按信号点变动时间先后排序等等）。这样的优势在于可方便进行不同类别的驱动属性配置，更重要的是方便开发人员和后期维保人员更好了解组态架构并迅速定位故障点。另外，由于带时标日志由底层RTU上传，为了避免通讯链路转接过长导致SOE（带时标事件顺序记录）在某一环中断无法推送，所以SOE由FEP组态完成并由FEP直接产生上送，提高推送成功率。
数据库组态是汇集下位FEP信息并显示于上层人机界面的中转站。在FEP组态时内建一系列标签点名映射到所有底层RTU的设备点地址上，并将内建的这一系列标签点在数据库组态时与数据库中用于上位人机界面采集调用的点位进行映射。在数据库组态中配置所有的报警点和报警级别，登录权限配置，触发条件，变比限值配置等等。此种组态方式需考虑组网带宽传输效率和稳定性，利用数据库作为中转，避免同步数据流大量上传导致网络拥塞而出现大时延和通讯中断。这种组态结构一般设计要求延迟时间不超过2秒。2秒以内延迟对电力调度员判断影响不大，且重要事件启用带时标的SOE并由底层推送，其先后顺序及精准的毫秒级时标足以弥补网络的小延迟，对故障分析没有影响；若舍弃数据库组态，可能造成大范围延迟甚至中断推送，就失去PSCADA监控的基本意义。
图形组态（人机界面HMI）是展示给用户操作的软件界面，其正确性、统一性是组态的重要标准。数据库组态为图形组态提供了稳定的信号来源基础，所以图形组态可按电力调度员（软件用户）要求采集任意数据库内的信号点并图形化显示。比如按电力行规，断路器和隔离开关位置在数据库中表示遥信点状态为0或1，分别在图形组态颜色上则显示为绿色或红色，电力调度员可轻松判断该设备处于分闸或合闸状态，达到远程监视的目的。图形组态一般包括站点选择链接、登录注销菜单、一次主接线图、通讯结构图、数据表清单、光子牌、报警查询、日志查询等等。有些软件开发厂家还融入代码编辑器，可对界面中着色逻辑，刷新时间，按键特性等进行定义和开发，统一生成模板，方便多站点复用或针对个别特殊站点进行二次开发。
二、软件组态开发的统一性和行规
在PSCADA软件组态过程中，往往受到两个方面制约，一个是站点间的统一性要求，一个是电力系统行规要求。比如，所有站点使用的设备柜种类统一，母线着色逻辑统一等等。电力系统行规表现在合闸为红色，分闸为绿色，上网隔离开关和越区隔离开关不能同时合闸等等。基于以上两点，在软件组态开发中引入“类”的概念来实现批量生产和统一标准。软件组态时，先把公共特性组合起来形成类库，比如将一个设备柜里均有的断路器和隔开构成一个设备柜类，对其分合闸颜色设定，着色设定，分合遥控操作面板等公有的电气特性抽离出来并组合汇总。因为每个站点均大量使用设备柜组合，所以调用之后只需进一步配置特殊属性即可，加快组态效率。
相对应地，在FEP组态和数据库组态中，所有信息点也可按设备编号分类来组态，这样就产生了很多个“实例”，每个实例就是一组按设备号划分的数据集合。在图形组态层面，对类库进行“实例化”之后就能将一组图形组合成的“类”中所有参数与数据库中的一个实例进行对应，这样就完成了该设备的大部分组态工作。除了图形之外，所有的数据表清单和光子牌都可按“类”的思想进行共性设计，形成图符类库，再根据实际需求生成不同的数据表和光子牌，保证所有的按钮、表格属性完全一致，界面看起来友好统一，也增加整齐美感。
三、软件组态上的优化建议
第一点建议是遥控指令不经数据库下发，直接由图形界面触发到底层FEP。这么做的优势是映射关系中转链接减少，从安全性和稳定性来看，更能及时响应电力调度员的决策，在数据库异常时仍可实现遥控功能。数据库组态首要作用是汇总信息并推送报警，避免上位总召唤时引起的大数据流同步上传或系统瘫痪，但遥控指令毕竟不要求实时刷新，发送频率也不高，即使是夜间倒闸停送电阶段，每个站一般也只下发上网隔离开关和相应断路器的分合指令，比起每站成百上千的遥信点位信息来讲是微不足道的，自然也不会引起传输带宽的拥塞。在软件组态上，数据库组态就没必要涉及DO点，减少组态时间和开发周期，只需在图形组态层级加入定时器功能的代码，判断定时周期内指令是否产生FEP变位，或者定时器时间终止仍无收到反馈则推送遥控超时报警并清零遥控指令即可。以上建议已在部分城市轨道交通PSCADA系统中试验可行。
第二点建议是精简组态上的无关设备信息与代码，使软件更专业化。由于软件开发商想让监控软件适用面更广，往往开发了大量的图符，代码，链接，意图让软件搬到任何系统均可通过二次组态实现具体的监控要求。这么做往往在专业化上是个短板。比如PSCADA系统组态上，并不需要任何风机、电扶梯等环控监控的图符，反而需要在遥控成功率、着色逻辑等重点需求上去优化整个专业机制。专业化的软件不仅减少开发人员二次组态的工作量，也避免由于开发人员不熟悉电力专业行规而在组态上走弯路，更重要的是减少系统无关的运行载荷，提高响应速率。
参考文献
[1] 中华人民共和国电力行业标准DL/T5226-2005火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规定[M].中国电力出版社，2005-02-14.
[2] 朱松林，浙江省电力公司组.变电站计算机监控系统及其应用/变电站计算机监控系统技术丛书[M].中国电力出版社，2008-06-01.