近年，隨著電網規模的不斷擴大，電網二次設備的數量成倍增加，其突發故障次數也成規模增加，給自動化人員的消缺工作帶來極大的壓力[1]。因此，如何及時掌握設備運行狀態，加強二次設備運行的可靠性，由被動應急搶修的傳統模式向提前發現隱患的主動模式轉變，對于提高電網安全運行具有重要的現實意義。

現代自動化技術的發展，尤其是通信技術的成熟和計算機技術的推廣應用，給電網自動化運維帶來新的機遇。通過采用遠程在線檢測手段[2]，自動化人員可以提前發現設備局部結構或部件隱患，進而開展檢修或管控，從源頭上降低設備故障的可能性[3]。

1 二次設備監控業務需求

目前，電力系統中生產控制大區的內的二次設備可分為調度數據網設備和變電站二次設備兩部分。蕪湖地區調度數據網共109個節點、約500臺設備。目前僅由一臺網管機管理所有的路由器，可實現遠程登錄，節點拓撲展示，功能較為單一。需登錄后方可查看該路由器運行狀態，而其它調度數據網設備目前處于無管理狀態。

變電站二次設備管理僅能監控到其自身發出的"裝置異常"、“裝置告警”、“裝置閉鎖”三種硬接點信號，對裝置的運行狀況、網絡狀態等信息完全不知。隨著二次設備技術的發展，裝置本身已提供了自身設備信息數據接口，如IEC628150標準規定了測控的裝置描述信息，目前尚未接入監控范圍。

變電站二次設備數據傳輸、交換主要依賴于網絡，智能變電站中的網絡系統又分為站控層、間隔層、過程層三層網絡，實時、可靠的通信網絡已成為智能變電站的重要支撐。但目前變電站內部網絡尚無法監控，僅當發現一次設備失去監控時方可發現故障。且部分網絡故障隱秘性較高，極端情況下可能造成大規模電力事故。

2 實施方案

2.1總體方案

圖1 二次設備管控平臺實施方案

本文設計一套新型生產大區二次設備管控平臺，可實現生產控制大區內所有設備的運行狀態、網絡拓撲、流量分析等狀態信息的監控。該平臺技術方案包括變電站側和主站側兩部分，結構如圖1所示。各變電站內架設一臺代理服務器負責監控站內二次設備，主站機房架設一臺監控服務器負責監控調度數據網I區設備，同時接受各變電站代理服務器上傳的站內設備信息，并實現數據存儲、故障研判、告警通知等高級功能。

平臺監控的設備具體信息如表1所示。其中代理服務器監控變電站內站控層交換機、間隔層交換機、過程層交換機、后臺機、測控裝置、保護裝置、總控裝置、時間同步裝置等二次設備運行狀態，以及站內網絡信息。監控服務器則監控路由器、縱向加密裝置、防火墻、I區實時交換機及各代理服務器的相關設備信息。

代理服務器和監控服務器的監控范圍分界點在實時交換機和總控之間，同時監控服務器將代理服務器納入監控范圍，實現站內二次設備全覆蓋。表中交換機同時包括調度數據網和變電站中的交換機，主機包括變電站內的計算機，如后臺機、數據服務器、五防機等。

表1 二次設備監控信息

主站的監控服務器接入自動化機房的實時交換機即可實現調度數據網I區設備的監控，而變電站的代理服務器接入則分為常規站和智能站兩種情況，這是由于兩種變電站的網絡結構不同造成的。

常規變電站站的網絡結構分為站控層和間隔層，站內二次設備首先接入間隔層交換機，所有的間隔層交換機再接入站控層交換機。因此常規站代理服務器僅接入站控層交換機即可實現全站設備的監控。而智能站分為站控層、間隔層、過程層。

二次設備位于間隔層和過程層之間。因此代理服務器需要同時接入站控層網絡和過程層網絡，方可實現站內二次設備的監控。

2.2分布式架構

圖2 二次設備管控平臺分布式架構

二次設備管控平臺的運行采用分布式架構，如圖2所示。主站和廠站的管控平臺統一為一套系統，僅運行功能不同，分為主站、廠站兩種運行模式。當代理服務器偵測到監控服務器從調度數據網解列時，會自動觸發監控服務功能，轉為主站模式，從而保證系統繼續運行。因平臺采用B/S架構和短信告警技術，運行在主站模式下的代理服務器可繼續發送告警信息，同時在調度數據網任一節點接入工作站通過瀏覽器即可訪問該平臺。

由于管控平臺運行在主站模式下需要處理的數據較多，對硬件要求較高，同時考慮到投資成本，因此建議調度數據網匯聚節點的代理服務器采用監控服務器配置，接入節點僅按廠站模式下硬件配置即可。

以蕪湖調度數據網為例，共有220kV通江變、220kV無為變、220kV繁南變、220kV火龍崗變四個匯聚點，此四個變電站應配置監控服務器。在地縣一體化調控模式下，縣公司機房也相當于匯聚點，其代理服務器模式也應配置監控服務器。

3 關鍵技術

3.1功能架構

 圖3  二次設備管控平臺功能架構

平臺采用成熟的MVC三層模式，包括數據層、應用層、展示層，如圖3所示。數據的采集存儲和業務程序完全分離，便于系統調試和維護。

數據層通過SNMP、SSH、TELNET等技術獲取被監控設備的狀態信息，并存儲至數據庫中。同時按業務需求將相關數據封裝成標準化服務，提供各類數據與應用接口，為數據傳輸與應用擴展奠定基礎。

業務層以對象的方式處理數據，形成設備的網絡結構，并對設備數據進行研判分析，實現對設備的拓撲、狀態、性能、資源的監測分析。

表現層負責系統的人機交互，將設備的監測情況以圖形、列表的方式展現。并利用業務層的分析結果實現對設備故障的智能告警。

3.2Linux操作系統

平臺服務器系統均采用CentOS7.3，該系統為Linux操作系統，具有較高的安全性，可連續不間斷運行，穩定性能高。其次，CentOS系統支持多用戶、多任務、多線程，允許多個用戶、多個程序同時運行，系統響應速度快[4]。最后，CentOS系統對硬件要求較低，支持多種平臺。

3.3B/S結構

B/S結構，即Browser/Server(瀏覽器/服務器)結構，是隨著Internet技術的興起，對C/S結構的一種變化或者改進的結構[5]。在這種結構下，用戶界面完全通過瀏覽器實現。具有分布性強、維護方便、開發簡單且共享性強、總體擁有成本低的特點。平臺采用B/S架構，在調度數據網通過瀏覽器即可訪問該平臺，拓展了系統適用范圍，使用也比較方便簡單。

3.4SNMP技術

圖4 SNMP查詢設備信息流程

SNMP技術，即簡單網絡管理協議(SimpleNetworkManagementProtocol)[6-8]，是基于TCP/IP協議簇的網絡管理標準，一種在IP網絡中管理網絡節點的標準協議，具備遠程采集、管理、接受被管理設備的功能。

在本平臺中，代理、監控服務器通過SNMP技術采集表1中所列交換機、測控裝置等二次設備的狀態信息，并將采集的信息寫入數據庫，其流程如圖4所示。由于交換機、路由器對標準MIB庫支持較好，通過SNMP技術還可以實現遠程關閉端口、設備軟重啟等功能。

3.5智能告警

圖5 二次設備管控平臺智能告警模塊

在實現二次設備監測的基礎上，平臺提供智能告警模塊，支持靈活的報警定義，以滿足各種業務需求。運維人員可以根據監控需要，定義故障事件的告警是否觸發報警、發送給哪個角色或人員以及發送的時間段等。

(1)告警處理：支持靈活的告警條件組合，對相互之間有關聯的事件進行分析、過濾、合并，給出重要告警，抑制“告警風暴”的發生。精確的判定故障，減少告警的次數，提高告警的有效性。

(2)告警處理：設置多種報警方式，當事故發生時，不僅以傳統方式畫面推圖通知用戶，還可通過短信、語音、郵件等多種報警方式全面及時的通知用戶。

(3)報警應急響應：可以預先定義好報警聯動策略，當某種類型的故障產生時，自動的觸發策略以實現相應動作。這個動作可以是啟動或停止進程、服務或業務程序，還可以是一個用戶指定的腳本程序，可提供對計算機操作系統的關閉、重啟等操作。

4 結論

本文提出一套新型分布式電網二次設備管控平臺，該平臺在機房和變電站部署的監控、代理服務器，采用分布式架構、SNMP協議輪詢采集信息，實現生產控制大區內二次設備運行狀況的實時監測和管控功能。并提供設備告警的智能化管控功能，通過告警等級、告警合并、告警過濾以及告警關聯等多種技術手段，讓系統的管理從被動變為主動，有效預防故障的發生。

該平臺的現場應用可以實現二次設備的全方位、智能化、大數據管控，從而及時解決事故隱患，加強變電站監控，提高故障搶修的效率。