摘要：監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)（MIS）是電力企業(yè)中zui基本的兩個(gè)系統(tǒng)。其中調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)是集變電站與主站端設(shè)備于一體的數(shù)據(jù)采集、處理及監(jiān)控系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要是為監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行、保障電網(wǎng)的安全服務(wù)的，為了保證SCADA系統(tǒng)的安全，SCADA系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間一般都要采取隔離措施。MIS主要用于生產(chǎn)管理、物資管理、財(cái)務(wù)管理、人事管理、檔案管理等，它是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息資源共享、無紙化辦公的基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)資源共享、減少投資，MIS又應(yīng)該能夠調(diào)用調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這就涉及到SCADA系統(tǒng)與MIS的連接問題，本文闡述了常規(guī)的SCADA系統(tǒng)與MIS的接口方式，同時(shí)提出了一種新的接口方式，即串行方式，并對其進(jìn)行詳細(xì)探討。
　　
　　一、常規(guī)接口方式
　　
　　在電力企業(yè)建設(shè)MIS過程中，通常需SACDA系統(tǒng)向其轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。目前，國內(nèi)SCADA系統(tǒng)與MIS的接口方式主要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)：網(wǎng)關(guān)機(jī)或路由器方式；前置服務(wù)器+物理隔離裝置+單向WEB+防火墻方式。
　　
　　方式一的接口形式如圖1所示，需在網(wǎng)關(guān)機(jī)上安裝接口轉(zhuǎn)發(fā)程序，將通過*塊網(wǎng)卡接收到SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)根據(jù)統(tǒng)一的通信協(xié)議進(jìn)行打包，再通過*塊網(wǎng)卡或路由器端口向MIS進(jìn)行發(fā)送，同時(shí)在MIS服務(wù)器上安裝數(shù)據(jù)接收程序，將網(wǎng)關(guān)機(jī)或路由器送過來的數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收并處理，并把處理后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。由于該方式是采用雙網(wǎng)卡或路由方式，基于TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，缺乏有效的物理隔離，SCADA系統(tǒng)安全將面臨網(wǎng)絡(luò)攻擊和威脅，因此該方式不能滿足國家經(jīng)貿(mào)委[2002]第30號令:《電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定》的要求，現(xiàn)該方式已基本不采用。　　
　　由于SCADA系統(tǒng)與MIS的應(yīng)用對象和使用范圍不同，為了保證SCADA系統(tǒng)既能向MIS傳送數(shù)據(jù)又不受MIS的安全威脅，不應(yīng)像方式一將兩個(gè)系統(tǒng)直接相連。方式二改進(jìn)了SCADA系統(tǒng)與MIS的傳統(tǒng)連接方式，數(shù)據(jù)經(jīng)過國家有關(guān)安全部門認(rèn)可的物理隔離裝置，單向?qū)CADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送至SCADA系統(tǒng)WEB服務(wù)器，在SCADA系統(tǒng)WEB服務(wù)器上進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，客戶端只讀取WEB服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，而與SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器不發(fā)生任何，從而將SCADA系統(tǒng)、WEB服務(wù)器遷移至了安全三區(qū)。充分保證了SCADA系統(tǒng)的安全。其接口形式如圖2所示，這種方式是目前SCADA系統(tǒng)與MIS的主要連接方式。該方式硬件投資主要是物理隔離裝置及防火墻，軟件投資比較大，其中包括SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序、與物理隔離裝置協(xié)議接口程序、WEB服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收處理程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、WEB應(yīng)用程序等。　　
　　二、串行接口方式
　　
　　"串行通信"是指通信設(shè)備間使用一根數(shù)據(jù)信號線（另外需地線，可能還需控制線），每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長度。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，可節(jié)約通信成本。該方式的特點(diǎn)是串行方式，避免了"網(wǎng)絡(luò)通信"，做到了真正意義上的物理隔離，保證了SCADA系統(tǒng)的安全，zui重要的是硬件投資小，軟件開發(fā)量減少，實(shí)施方便。如圖3所示。　　
　　采用串行通信方式，SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)由前置機(jī)發(fā)送到前置機(jī)柜中的MOXA或CHASE串行服務(wù)器，然后由其轉(zhuǎn)換成RS232信號，然后通過電力系統(tǒng)的數(shù)字通道或模擬通道發(fā)送給MIS。通道波特率可設(shè)置300bit/s到9600bit/s不等，該方式避免了"網(wǎng)絡(luò)通信"。實(shí)際上就是將MIS系統(tǒng)作為SCADA系統(tǒng)的一個(gè)廠站，由SCADA系統(tǒng)向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
　　
　　三、具體實(shí)現(xiàn)
　　
　　云南電網(wǎng)公司曲靖供電局SCADA系統(tǒng)采用國電南瑞科技股份有限公司生產(chǎn)的OPEN-2000新一代大型能量管理系統(tǒng)，MIS采用云南電網(wǎng)公司曲靖供電局自主開發(fā)的新一代數(shù)字化MIS，兩個(gè)系統(tǒng)通過串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口。
　　
　　一般來說，SCADA系統(tǒng)中會(huì)有多個(gè)廠站的數(shù)據(jù)向MIS系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)，本方式采用循環(huán)方式發(fā)送，即按照SCADA系統(tǒng)的廠站編號1，2，3，4，…，依次向下發(fā)送，發(fā)送完zui后一個(gè)廠站的數(shù)據(jù)接著發(fā)*個(gè)廠站的數(shù)據(jù)，由于存在某些廠站沒有數(shù)據(jù)向MIS轉(zhuǎn)發(fā)，本方式在SCADA系統(tǒng)的廠站信息配置表中提供一個(gè)參數(shù)由客戶選擇，如果該廠站需要向MIS發(fā)送數(shù)據(jù)，則選"是"，否則選"否"。
　　
　　3.lSCADA系統(tǒng)端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的提取
　　
　　在SCADA系統(tǒng)中生成兩張表:MIS遙測轉(zhuǎn)發(fā)表和MIS遙信轉(zhuǎn)發(fā)表，需要向MIS轉(zhuǎn)發(fā)的遙測遙信記錄都存放在這兩張表中，前置機(jī)根據(jù)這兩張表的記錄從SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中每隔10s提取一次數(shù)據(jù)，提取到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按不同廠站和不同點(diǎn)號存入數(shù)組ALLYC，ALLYX中，然后由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)送這些數(shù)據(jù)。
　　
　　由于變位遙信更新速度要快，本方式通過比較ALLYX中前后兩次的數(shù)據(jù)，如果其中某些遙信前后兩次狀態(tài)不相同，則作為變位遙信處理，同時(shí)將這些點(diǎn)的點(diǎn)號和狀態(tài)存入CYX數(shù)組中。發(fā)送變位遙信的時(shí)間間隔是10s，即每從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中提取一次遙信數(shù)據(jù)時(shí)，就判斷一次遙信變位，隨后發(fā)送這些變位信息。
　　
　　3.2傳輸規(guī)約
　　
　　本方案報(bào)文采用IEC60870-5-101規(guī)約格式，其中YC的類型碼為21，起始地址為1793,YX的類型碼為1，起始地址為1，全遙測和全遙信的傳送原因?yàn)?0，變位遙信的傳送原因?yàn)?。
　　
　　報(bào)文中的鏈路地址（一個(gè)字節(jié)）表示廠站號，MIS接收端根據(jù)廠站號來區(qū)分該包報(bào)文是哪個(gè)廠站的數(shù)據(jù)。
　　
　　3.3發(fā)送速度控制
　　
　　由于采用串口發(fā)送，所以必須對發(fā)送速度加以控制。本方案根據(jù)通道波特率計(jì)算發(fā)送間隔，按照每個(gè)廠站為滿配（512個(gè)YX，256個(gè)YC，64個(gè)CYX）的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)廠站數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間長度，若通道波特率采用9600bit/s，通信方式為異步、偶校驗(yàn)，則計(jì)算方式為:interval≈[（256×2+512×1+64×3）×ll]/9600≈1.39s，計(jì)算時(shí)忽略了每包報(bào)文的報(bào)文頭發(fā)送時(shí)間，及每包報(bào)文之間的33位Bit的發(fā)送時(shí)間，考慮到在實(shí)際中很少廠站能達(dá)到滿配的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)量，在實(shí)際處理中對發(fā)送時(shí)間作了對折處理，即發(fā)送256個(gè)遙信，128個(gè)遙測，32個(gè)變位遙信的時(shí)間，大概需1.39/2s，即發(fā)送每個(gè)廠站數(shù)據(jù)的時(shí)間約為0.69s。
　　
　　3.4數(shù)據(jù)刷新周期
　　
　　SCADA系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)的刷新頻率取決于需要轉(zhuǎn)發(fā)給MIS的廠站的數(shù)量和通道波特率的大小，如果需轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的廠站總數(shù)為30個(gè)，通道波特率為9600bit/s，則數(shù)據(jù)刷新時(shí)間為30×0.69=20.7s/次。計(jì)算時(shí)采取了對折處理，即每個(gè)廠站發(fā)送256個(gè)遙信，128個(gè)遙測，32個(gè)變位遙信的時(shí)間，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，這樣處理完滿足實(shí)際需要。
　　
　　3.5MIS端接收數(shù)據(jù)處理
　　
　　MIS端采用串行控件對SCADA系統(tǒng)發(fā)送的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和報(bào)文解釋，將解釋后的數(shù)據(jù)存入自定義的中間庫，在中間庫中生成8張表:廠站參數(shù)表、遙測參數(shù)表、遙信參數(shù)表、實(shí)時(shí)遙測表、實(shí)時(shí)遙信表、歷史遙測表、歷史事項(xiàng)表、綜合信息表。
　　
　　其中，廠站參數(shù)表、遙測參數(shù)表、遙信參數(shù)表三張表的數(shù)據(jù)錄入可編寫程序?qū)CADA系統(tǒng)參數(shù)表的文本文件導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，減少大量人工錄入工作量。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與上一幀報(bào)文解析數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)存入中間庫實(shí)時(shí)遙測表和實(shí)時(shí)遙信表當(dāng)中。歷史遙測表數(shù)據(jù)是在整點(diǎn)時(shí)，通過觸發(fā)器將遙測數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到歷史遙測表中。歷史事項(xiàng)表示當(dāng)收到遙信變位幀時(shí)將變位信息存儲(chǔ)到歷史事項(xiàng)表中。綜合信息表數(shù)據(jù)來自于后臺(tái)部分，是將后臺(tái)的信息作為一個(gè)分站加入到轉(zhuǎn)發(fā)MIS庫中，如計(jì)劃值、統(tǒng)計(jì)值、系統(tǒng)信息、網(wǎng)絡(luò)信息、節(jié)點(diǎn)信息等。
　　
　　MIS數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)MIS的不同需要，將中間庫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到MIS數(shù)據(jù)服務(wù)器上，MIS數(shù)據(jù)服務(wù)器采用了大型商用ORACLE9I數(shù)據(jù)庫，為MIS端功能模塊的調(diào)用、分析，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)運(yùn)行監(jiān)視和歷史數(shù)據(jù)查詢提供了數(shù)據(jù)來源。
　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　電力系統(tǒng)自動(dòng)化正從信息孤島走向信息共享，從多島自動(dòng)化走向綜合集成?；谛畔⒐蚕淼姆植际较到y(tǒng)集成適應(yīng)了這一發(fā)展趨勢。文中提出的方式應(yīng)用于云南電網(wǎng)公司曲靖供電局已有半年時(shí)間，運(yùn)行非常穩(wěn)定，既為客戶節(jié)省了費(fèi)用，同時(shí)保證了SCADA系統(tǒng)的安全，又為MIS提供了數(shù)據(jù)和信息，安全、方便、可靠地解決了企業(yè)信息孤島問題，為企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行，信息共享帶來了良好效益。