高压设备状态监测与标准管理系统概要设计.doc

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HVM高压设备状态监测与管理系统软件概要设计上海龙源智光电气有限公司目录 1 概述 3 1.1 项目内容 3 1.2 系统平台 3 2 系统设计原则 4 2.1 先进性 4 2.2 易操作性 4 2.3 可靠性及容错能力 4 2.4 易扩展性 4 2.5 灵活性 4 3 系统架构 5 4 重要系统功能设计 8 4.1 顾客管理 8 4.1.1 顾客 8 4.1.2 角色 8 4.1.3 权限 8 4.1.4 顾客与角色关系 8 4.1.5 权限与角色关系 8 4.1.6 顾客权限创立与分派系统 8 4.1.7 顾客认证明现 9 4.2 设备诊断、分析、预警及事件记录 9 4.3 设备管理 10 4.4 诊断规则库管理 11 4.5 图形显示 12 4.6 数据显示 13 4.7 数据管理 13 4.8 数据分析 13 4.9 维护 14 4.10 报表系统 15 1 概述 1.1 项目内容本软件系统应至少涉及如下功能子系统： 1、远程数据通信及采集子系统，实现与8个变电站在线监测主机控制系统CMU通信和远程数据采集以及实时监测。 2、数据管理子系统，使用大型数据库平台，实现对各类有关数据信息存储、检索等。 3、Web服务子系统，实当前线监测系统各类信息远方浏览和操作。 4、设备管理及配备子系统，实现各站设备配备和管理。 5、数据展示与分析子系统，通过列表、二维三维曲线、图形等方式展示监测数据信息，通过横向、纵向以及有关分析办法，预测数据趋势。 6、设备状态评估、分析、诊断和预警管理子系统，在数据分析技术上，运用设备有关运营、预试、检修、缺陷信息对设备综合状态进行评估、分析和诊断，并发出预警。 7、综合报表管理子系统，为各子系统各类数据信息提供综合报表功能。 8、设备防止、交接、验收规程库管理子系统，建立信息系统将设备有关规程库录入系统中，便于进行设备状态分析。变电站绝缘在线监测系统系统模块划分通信与采集子系统数据管理子系统 W E B服务子系统设备管理子系统数据展示子系统预警管理子系统报表管理子系统规程库管理子系统 1.2 系统平台 Ø 服务器操作系统 Windows Server Ø 客户端操作系统 Windows XP Ø 后台数据库 Microsoft SQL Server Ø 开发平台 Microsoft .Net Ø 开发工具 C#，ASP.NET 2 系统设计原则系统设计考虑系统先进性、易操作性、可靠性及容错能力，同步还考虑系统扩展性和灵活性。解释如下： 2.1 先进性采用先进开发技术；采用先进、高效数据库。 2.2 易操作性为减少维护成本，建立一种风格统一、和谐而实用、符合大多数操作人员习惯顾客界面至关重要。系统能完全适应当前及此后业务发展需要；系统具备操作以便、容易管理等特点。 2.3 可靠性及容错能力在电力系统中，任何系统故障均有也许带来不可预计损失，这就规定咱们系统具备高度可靠性。能解决应付各种意外干扰，能迅速排除因误操作或系统硬件带来影响。 2.4 易扩展性能较好地适应因业务迅速发展、变化、构造增长所带来新应用需求是一种良好系统重要特性。扩展性重要体当前系统体系构造扩展，解决能力增长和应用软件发展上，这种扩展应当是以便和经济。 1）应用软件采用面向对象程序设计和程序模块组件化构造，都尽量保持较好可扩充性和可维护性。 2）数据存储构造设计在充分考虑其合理、规范基本上，同步具备可维护性，对数据库表更新维护可以在很短时间内完毕。 2.5 灵活性依照业务需要，系统应具备良好适应性，可以便地增长、裁减系统配备，提供灵活内外接口，将外部变化影响减少到最小，使系统在不同场地、不同环境下都能发挥最高效率。 3 系统架构管理终端专用网络 1#变电站 CMU 2#变电站CMU 8#变电站CMU … … 现场总线现场总线现场总线智能监测单元 FMU 变电站绝缘在线监测系统构造框图智能监测单元 FMU 智能监测单元 FMU 从数据库服务器应用服务器主数据库服务器专用数据线互换机 HUB 监视终端查询终端外网查询终端提供外网查询方式 l 分层分布式系统构造，整个系统设计为二级管理模式，一种总控制中心，八个分控制中心，级间采用光纤宽带通讯 l 双机备份主机与从机所有设备完全独立，主机从机均有完全独立数据库系统，从机数据库系统提供对主机时时备份，工作站在提交任务时，同步提交给主机和从机。主机与从机之间有心跳监测，一旦从机发现主机心跳停止，及时宣布接管主机。在接管过程中会有1分钟左右宕机时间。 l 全局、网络化、智能化综合状态监测、诊断和服务管理系统 l 管理系统采用B/S体系构造 B/S方式用于查询，浏览和管理， B/S方式特点在于具备广泛信息发布能力。它对前端顾客数目没有限制，客户端只需要普通浏览器即可，不需要其她任何特殊软件，此外对网络也没有特殊规定。 l 采用.Net平台与SQL Server数据库系统在开发过程中使用Microsoft .Net平台开发,以类为基本,使用了面向对象编程技术；建立了动态连接库文献,对在该软件基本上做二次开发具备相称重要意义。软件可以实现与现场单元之间通信及通信状态监测、事件记录查看等。数据管理系统采用MS SQL大型数据库，具备较强分析和诊断功能，可以依照监测数据自动筛选出绝缘参数异常电气设备，发出报警并自动生成涉及绝缘参数据变化趋势图在内有关监测信息及监测报告，并可较为以便与其她系统融合使用。 l 为实现外部网络对专用网络访问，同步达到安全目。可以采用两种方案： 1，虚拟专用网(VPN）技术，通过一种公用网络（普通是因特网）建立一种暂时、安全连接，是一条穿过混乱公用网络安全、稳定隧道。虚拟专用网是对公司内部网扩展。这样外网合法顾客就可以获得内部网络访问权。 2，反向代理，顾客从异地通过互联网访问内部局域网，这就是反向代理功能。管理终端虚拟专用网(VPN）连接示意图从数据库服务器应用服务器主数据库服务器专用数据线互换机防火墙外部网 HUB 监视终端查询终端外网查询终端管理终端从数据库服务器应用服务器主数据库服务器专用数据线互换机防火墙外部网 HUB 监视终端查询终端外网查询终端反向代理连接示意图代理服务器（双网卡） VPN连接 4 重要系统功能设计 4.1 顾客管理设计思路为了设计一套具备较强可扩展性顾客认证管理，需要建立顾客、角色和权限等数据库表，并且建立之间关系。 4.1.1 顾客顾客仅仅是纯粹顾客，用来记录顾客有关信息，如顾客名、密码等，权限是被分离出去了。顾客要拥有对某种资源权限，必要通过角色去关联。顾客普通具备如下属性： ü 编号，在系统中唯一。 ü 名称，在系统中唯一。 ü 顾客口令。 ü 注释，描述顾客或角色信息。 4.1.2 角色角色是使用权限基本单位，拥有一定数量权限，通过角色赋予顾客权限，普通具备如下属性： ü 编号，在系统中唯一。 ü 名称，在系统中唯一。 ü 注释，描述角色信息 4.1.3 权限权限指顾客依照角色获得对程序某些功能操作，例如对文献读、写、修改和删除功能，普通具备如下属性： ü 编号，在系统中唯一。 ü 名称，在系统中唯一。 ü 注释，描述权限信息 4.1.4 顾客与角色关系一种角色组也可拥有各种顾客，顾客角色就是用来描述她们之间从属关系对象，顾客通过角色关联所拥有对某种资源权限。 4.1.5 权限与角色关系一种角色可以拥有各种权限，同样一种权限可分派给各种角色。角色权限可以建立角色和权限之间相应关系。 4.1.6 顾客权限创立与分派系统顾客权限系统创造与分派权限涉及如下方面：创造和删除权限；创立和删除角色，并且可以指定和删除角色权限关联关系；创立，修改和删除顾客，并且指定和删除顾客角色关联关系。 4.1.7 顾客认证明现顾客登录时，通过顾客认证由系统自动生成一种编号保存到顾客数据库表中；顾客调用功能时，系统依照编号来拟定顾客，并分析其角色和权限；顾客积极退出时，系统删除相应在线信息；顾客异常退出时，系统依照最后登陆时间来删除超时顾客在线信息。 4.2 设备诊断、分析、预警及事件记录运营报警和事件记录是监测软件必不可少功能，尽量提供强有力支持和简朴控制运营报警和事件记录办法。报警和事件重要涉及变量报警事件、操作事件、顾客登录事件和工作站事件。通过这些报警和事件，顾客可以以便地记录和查看系统报警、操作和各个工作站和检测单元运营状况。当报警和事件发生时，在报警窗中会按照设立过滤条件实时显示出来。为了分类显示报警事件，可以把变量划分到不同报警组，同步指定报警窗口中只显示所需报警组。报警管理旨在保证检测到事件，并进行记录，同步通过调查、诊断、解决、恢复来终结事件过程。其具备以便、灵活、可靠、易于扩展特点。报警管理重要目的是尽快恢复正常服务运作，并最小化对业务运营负面影响，从而保证维持良好服务质量和可用性。报警管理重要有如下过程：检测：大多数事件都是在尝试执行寻常任务而遇到问题时报告，同步系统可以定期积极依照顾客设定条件进行检测发现也许浮现问题，进行预警，然后向报警管理流程发出警报。警报方式可以使用弹出告警窗口、画面颜色变化并闪烁、驱动电笛/电铃、语音、Email、手机短信息、扬声器、脚本、大屏幕监视器或电子显示牌等。特别是，方案中设计了脚本报警功能、当系统发生故障后，系统会自动运营预先定义好脚本，可以对系统故障进行自行修复。这样做目是使系统因故障而带来风险最小化。记录：所有事件都要进行记录，以便可以在它们整个生命周期中跟踪、监视和更新它们。然后可将该信息用于问题管理、报告、流程优化和规划。事故列表：监控后台把事故信息保存在历史库中以备长期保存。事故列表以时间顺序列出发生过事故，表中每条记录普通涉及： 􀂾 时标 􀂾 对象名称（变电站、间隔、设备名称等） 􀂾 事故描述文本 􀂾 事故状态文本（与否确认等） 􀁺 告警列表：监控后台把告警信息保存在历史库中以备长期保存。告警列表以时间顺序列出发生过告警，表中每条记录普通涉及： 􀂾 时标 􀂾 对象名称（变电站、间隔、设备名称等） 􀂾 告警描述文本 􀂾 告警状态文本（与否确认等）分类：分类流程对报警信息按照其严重限度划分类别，并拟定报警优先级，并可根据分类进行信息过滤和查询。大多数报警事件也许是经常遇到，因而它们分类是已知，其她报警事件需要调查才干分类。调查和诊断：报警流程解决事件调查和诊断数据收集，其目的是拟定如何可以尽快解决事件。解决：解决操作是解决事件直接因素所需要采用操作。恢复：恢复操作是在完毕解决操作并且所有组件都恢复正常工作秩序之后依然需要采用操作。终结：保证事件已得到解决，保证对事件详细信息和解决方案进行记录，并对终结归类然后关闭事件记录，同步解除报警。 4.3 设备管理变电站运营管理及维护过程中，设备状况好坏是一切工作基本，因而，建立一套完整设备台帐管理，是全单位工作核心，该某些对于提高设备安全运营系数，科学地安排定期维护和实验筹划，及时掌握设备运营信息，系统规范地提供了各类变电设备台帐及规范参数管理，是变电运营系统基本，同步还能解决缺陷、定级、检修等问题。设备管理提供灵活查询功能，便于多角度查询记录。该某些提供设备浏览器，使设备查询简朴易用。 1．设备台帐管理该某些重要提供一、二次设备台帐管理以及关于记录报表功能。一次设备管理：一次设备台帐录入该模块完毕一次设备台帐录入及修改功能，对一次设备建立统一格式台帐，并按类型建立设备规范（铭牌参数）。一次设备台帐查询该模块提供一次设备查询记录功能。模块提供查询条件可以依照需要组合选取，并可按“二级单位”、“变电站”、“设备类型”、“电压级别”进行有关记录。设备浏览器该模块使用树型构造按照“二级单位”、“变电站”、“设备类型”层次关系提供一次设备台帐参数、规范参数浏览功能。二次设备管理：二次设备台帐录入该模块完毕二次设备台帐录入及修改功能，对二次设备建立统一格式台帐。二次设备台帐查询该模块提供二次设备查询功能，顾客可以依照需要任意组合选取查询条件。变电站台帐管理：该管理提供变电站基本信息管理功能，涉及主变、所用变容量和数量记录功能，变电站安全运营信息录入等功能。设备报表管理设备规范年报 2．设备缺陷管理设备缺陷分为三类：危急缺陷、严重缺陷、普通缺陷。危急缺陷指设备和建筑物发生了直接威胁安全问题，需要紧急解决解决缺陷；严重缺陷指设备发生问题,限度较重，不及时解决还可暂时运营缺陷；普通缺陷指设备问题较轻，不解决对安全运营威胁不大缺陷。设备缺陷由生计部门负责统一管理。 ◆ 对设备缺陷进行分类管理，格式统一，构造清晰，内容完整，查询以便简朴快捷； ◆ 对于没有解决缺陷依照其所属类别进行相应定期提示和提示； ◆ 定期对设备缺陷进行综合分析，依照缺陷产生规律生成反事故参照办法； ◆ 发现缺陷由技术人员对缺陷定性后自动生成上报报表； ◆ 通过对设备缺陷分析，可以参照性归纳总结出设备缺陷因素和发展规律； ◆ 可以记录任意时间范畴内发生危急、严重、普通缺陷次数，分析出经常发生缺陷区域，由此可减少故障发生率,提高管理水平； ◆ 任何类别缺陷都可以在一次系统图上通过不同图形或颜色显示出来，以提示顾客及时予以解决。 3．设备定级管理该管理提供设备辅助自动定级管理以及相应报表功能，系统依照设备缺陷状况拟定绝缘定级状况，依照绝缘定级状况拟定设备定级状况。顾客可以依照实际状况修改定级成果。设备定级分为一级、二级、三级。一级和二级设备为完好设备，完好设备与评级设备比值百分数为设备完好率。 ◆ 依照设备维护周期，自动提示并提示顾客需要定级设备； ◆ 可以对单个设备定级，也可依照定级单元进行单元定级； ◆ 定级单元可由顾客设立也可依照管理规定自动生成参照单元组； ◆ 设备定级完毕后，自动生成设备完好率和完好设备各个级别完好率及有关信息记录，提供打印报表； ◆ 对于二级和三级设备可生成设备升级筹划； ◆ 不同级别设备在一次系统图上以不同颜色显示来区别。 4．设备检修管理检修记录登记该模块提供设备检修记录录入和修改功能。设备检修周期表该模块提供设备预试、大修周期查看及修改功能。检修记录查询该模块提供设备检修状况查询记录功能。预期到期检修提示该模块依照设备检修状况及检修周期计算设备下次预试、大修时间，并依照需要提供设备预期、到期检修提示。 4.4 诊断规则库管理一种完整控制方案也许需要数以百计规则，以便涵盖应用中也许遇到各种状况，并且还要包括每种情形所需功能。在任何状况下，一套基于规则控制系统都是以定期时间间隔来执行整个规则库，来决定下一步该干什么。普通而言，基于规则控制系统可以粗分为两大类：“模糊逻辑系统”和“专家系统”。这两种系统都提供了必要手段。“模糊逻辑系统”是一种数学与非数学概念混合体，而“专家系统”几乎始终是在一种“为解决语言而设计”环境中开发。设计规则库普通有两种办法。一种是根据于“输入变量中所有也许组合方式”来设计规则。此外一种是根据于“输出变量中所有也许组合方式”来设计规则。详细采用哪种方式，这取决于受控变量与操纵变量相对数量。规则库数据管理普通有如下四种状况：添加规则。在添加规则时候要根据规则库设计办法，根据输入变量或者输出变量来进行组合，同步要考虑规则完整性，需要考虑各个变量所有组合状况，同步在定义规则条件时也要定义清晰满足规则条件时规则成果解决方式。修改规则。在修改规则时要注意不能打破规则完整性。删除规则。对于不需要规则可以进行删除，但是删除规则时候要注意对规则进行整体删除，以维护规则数据完整性，并考虑代替规则。查询规则。为了更好维护规则，需要有对规则进行各种查询功能。 4.5 图形显示显示重要画面涉及：电气主接线图，涉及显示设备运营状态、潮流方向、各重要电气量(电流、电压、频率、有功、无功)等实时值；间隔细节图：各重要部件详细示意图；模仿量报表和趋势图；计算机监控系统运营工况图：用图形方式及颜色变化显示出计算机监控系统设备配备、连接状态；显示实时曲线和历史曲线；其他顾客定义图表。主接线图显示既有两种备选方案：一种为基于恰当组态软件进行开发。通过调研，市场上有某些组态软件发布二次开发接口，可以编程实现复杂功能。此外一种是自行开发。咱们可以基于状态机技术来开发各种部件。采用“面向对象”设计思想和按间隔设计办法，变电站一次设备如一条出线、一种监测单元等就视为一种对象（一种间隔），针对该间隔配备测控、保护等二次设备，使变电站继电保护与控制系统功能按电力系统对象（间隔）重新组合与优化，提高变电站运营管理、设备维护和自动化水平。一次接线图一次接线图是对变电站上设备图形化管理，记录每一种设备详细记录。与调度实时连接，在一次图上实时显示各种设备运营状态，并对缺陷、检修自动生成记录。实现图形输出、指定显示区域、变电站矫正、调度实时、各种设备管理等功能。图形与数据一体化设计，图形到数据，数据到图形任意查询切换。可定义各种显示方案，满足不同顾客需求。图形编辑 ◆ 可以以便、迅速绘制变电站一次系统图。提供智能分析，如自动平直母线、自动定位设备和线路连接点、自动设立设备显示类型； ◆ 对于图形查看提供便捷方式：放大、缩小、缩放、平移、还原等； ◆ 可由顾客自由设立图形设备显示图标、显示大小和显示颜色等显示风格，以便顾客设立出满意图形显示格式； ◆ 可以总览变电站分布状况，也可以细览每个站设备分布状况； ◆ 可以设立各种显示方案，依照不同规定来选取不同方案来满足显示需要。 ◆ 为了美化图形，顾客可以自己添加各种底图(如乡界)。运营管理 ◆ 当设备发生故障时，自动定位故障位置并闪烁显示； ◆ 当设备存在缺陷时，自动定位缺陷位置和提示缺陷类别； ◆ 当设备定级不同步，以不同颜色来区别设备级别； ◆ 对于图形上任何设备，选中后都可进行设备台帐维护、设备检修筹划录入、设备缺陷录入、设备变动历史查询等； ◆ 从一次系统图到运营管理和从运营管理到一次系统图都可以进行以便简朴快捷界面切换； ◆ 对于新装或检修后设备，在图形上可以进行防止性试运营来检查设备； ◆ 一次图形和配网图形结合，数据统一，可任意进行切换查询。动画连接所谓“动画连接”就是建立画面图素与数据库变量相应关系。对于咱们已经建立“监测中心”，如果画面上原件状态可以随着实际原件变量值大小变化显示不同状态限度，那么对于操作者来说，她就可以看到一种反映变电站现场监测画面。 4.6 数据显示 l 以表格方式显示装置各项分析数据 l 以表格方式显示装置各项告警记录 l 以网页方式显示装置诊断及维护界面 l 显示出装置记录数据波形图 l 历史曲线查询和分析 4.7 数据管理 l 对历史数据保存，对短期数据采用在线保存，对中期数据采用近线保存，对远期数据采用离线保存办法； l 对设备等重要数据进行备份和还原管理 l 对规则库等基本数据进行导入和导出管理 4.8 数据分析趋势曲线用来反映数据变量随时间变化状况。趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。这两种曲线外形都类似于坐标纸，X轴代表时间，Y轴代表变量量程比例。所不同是，在您画面程序运营时，实时趋势曲线随时间变化自动卷动，以迅速反映变量新变化，但是不能时间轴“回卷”，不能查阅变量历史数据；历史趋势曲线可以完毕历史数据查看工作，但它不会自动卷动，而需要通过带有命令语言功能按钮来辅助实现查阅功能。日、月、年最大、最小值及浮现时间能按顾客规定生成周、月、季、年或顾客自定义记录时间段所有记录功能告警信息记录，例如不同级别告警浮现次数等为了更好对设备进行诊断和分析，并进行预警，应当建立健康状况模型。 “健康状况模型”定义系统健康 (在正常状态下运作) 或不健康 (故障或级别减少)，以及进入或挣脱这些状态转折点。缺少对“健康状况模型”所涉及信息理解也许导致下列问题：管理员无法在事前察觉也许即将发生问题，而要等到故障浮现时才干懂得；当故障发生时，难以判断损坏项目，且无所适从；自动监控工具对于系统理解局限性，无法修复问题；产品支持服务无法获得排除应用程序故障所需信息。而“健康状况模型”通过下列方式解决上述问题：记录应用程序也许在运作周期内历经所有已知健康状态和变化；记录所有“不良”健康状态侦测、验证、诊断和还原环节，并辨别所需仪表设备。建立“健康状况模型”需要采用下列环节：（1）获得相应用程序行为和内部状态触发机制全面理解。（2）列举应用程序所涉及重要指标数据。（3）建立可显示健康状态和状态之间转折模型。（4）分析重要指标数据健康状态。（5）分析潜在故障模式，并告知管理员。设备状态对比分析不同步段设备状态对比分析，同类型设备对比分析。 4.9 维护定期巡测：可以设立一种定期巡测周期，使系统可以自动按照这个巡测周期对所有被测设备进行检查并召回有关数据重点检查：系统健康状况合理数据对于执行系统维护和诊断非常重要。“健康状况模型”内容是系统事件和仪表基本，而其上配备有监控和自动恢复机制。诸多人但愿辨别某个应用程序、服务、安全性、配备项目、或资源与否存在问题，她们更但愿追查受影响机器或应用程序。通过“健康状况模型”数据分析，当发现某台设备处在不健康状态时，阐明该设备也许有异常状况发生，需要加强检查，这时可以人工或自动对其进行重点监测，加快监测频率，也可以人工随机检测某台设备有关实时数据。例如某设备普通工作温度为30到50度，但是系统检测发现很短时间内，该设备工作温度不断上升，以至于接近报警温度，此时虽然没有进行报警，但是很也许已经发生异常状况，可以提示管理员进行重点检查。远程维护功能 4.10 报表系统数据报表是反映生产过程中数据、状态等，并对数据进行记录一种重要形式。是生产过程必不可少一种某些。它即能反映系统实时生产状况，也能对长期生产过程进行记录、分析，使管理人员可以实时掌握和分析生产状况。实时数据报表和历史数据报表用EXCEL作报表输出用WORD作报表输出报表打印提成正常打印和异常打印，启动方式分为定期启动、人工启动和事件驱动。定期启动：定期打印运营人员所需各种报表，如准时、值、日、月报表打印等。打印时间可设定。事件驱动：自动随事件解决成果输出，涉及：系统设备运营状态变位、测量值越限、遥控操作记录、系统操作记录、遥信记录、事件顺序记录、事件追忆记录等。召唤打印：由运营人员通过人机界面召唤启动打印已存报表。

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