随着国民经济的迅速发展，电力工业得到了长足的进步。电网的规模变得越来越大，运行控制越来越复杂，对电网调度自动化系统依赖性加强，对调度自动化系统处理能力和运行可靠性的要求也越来越高。
由于技术和应用需求发展，调度自动化系统得以采用越来越多的新产品、新技术，系统各方面的性能得到了很大的提高，功能得到了很大的扩展，同时也引起了系统的结构和功能的复杂性,自动化机房的运行环境也日益复杂;另一方面，由于自动化运行值班还处于人工方式，存在着无法及时发现和处理故障的现象，故障的处理在一定程度上依赖值班人员的水平，在一定程度上削弱了系统的功能，也增加了劳动工作量。
为了保障自动化系统安全、稳定、连续有效的运行，经过对当前自动化系统运行管理流程的分析，决定建设一套智能值班报警系统。通过对调度自动化机房环境、设备运行情况、通信通道、关键数据进行监控，提高故障判断和处理的速度，提高调度自动化设备的“可控、能控、在控”水平。
智能值班报警系统采集平台的建设方案
调度自动化智能值班报警系统的设计目标是为了保障调度自动化系统的正常运行。为了全面分析系统运行情况并智能报警，系统建立了“分层次、全范围、多角度、不间断”的信息采集与监控平台。
北京调度自动化智能值班报警系统采集的运行信息分为四个层次：
● 机房：采集机房温度、湿度等信息，监视调度自动化系统的运行环境。
● 电源：采集UPS电源系统运行工况。
● 系统：监视重要系统的服务器、网络运行情况、关键数据、重要进程等。
● 视频：实时采集重要场所视频，实现进出人员和机房情况的实时监控。
机房运行环境数据的采集方案
北京调度自动化智能值班报警系统采集了各个机房(设备间)的温度、湿度、空调漏水信息，从而实现了对机房运行环境的实时监控。各个机房(设备间)的传感器配置如下：
七楼自动化新机房设备区共安装温湿度传感器6个，空调漏水检测器3台。
◆ 5排机柜，最北端的机柜里各安装1台温湿度传感器,总共5个。
◆ 西南角的配电室，安装1台温湿度传感器。
◆ 3台空调都安装空调漏水检测器(围堰在空调安装时作好)，通过其RS232串口通信实现采集监测。
八楼应急指挥中心设备间内安装1个温感进行监测。
八楼市调设备间机柜内新安装1个温感。
九楼负控中心设备间机柜内装1个温感。
共在4个设备间的不同位置安装了温湿度传感器9个，空调漏水检测器3台。
UPS电源系统运行工况采集方案
UPS电源系统作为供电系统的后备，是调度自动化系统稳定运行的重要保障。北京电力调度通信中心共有四套UPS电源系统。调度自动化智能值班报警系统同样对4套UPS电源进行了全面的实时监控。
C座2楼主UPS电源机房
C座2楼主UPS电源机房现由1台RTU进行数据采集，并传送到智能值班报警系统，考虑到新增空调等运行环境数据的采集，以及视频数据的传送等，UPS电源室到B座七楼智能值班报警系统须通过网络传输进行通信。
采集方案如下：
◆ 数据采集可在现有RTU的基础上进行扩展，两路交流进线的电压、电流、输入输出配电屏控制开关的位置信号，由现有的RTU装置采集，并转发到报警系统。
◆ 室内温湿度、开关位置信号等，从东方的DF1725A中取。
◆ 以上所有数据和信号(包括视频信号)的传输均通过网络传输。
七楼新机房设备区电源系统
共有5排设备，每排有1个电源配电柜，柜内有2路UPS电源系统的80A输入开关，由新增的配电采集装置完成数据采集(输入是三相，每柜新增2台,YX最大44路)西南角配电室的配电运行工况。
八楼应急指挥中心的UPS
监视应急指挥中心1台梅兰日兰UPS的运行数据，通过UPS的RS232串口与报警系统进行通信实现数据采集。
九楼负控中心的UPS
监视负控中心1台梅兰日兰UPS的运行数据，通过UPS的RS232串口与报警系统进行通信实现数据采集。
重要系统运行信息采集方案
调度自动化系统的稳定运行是北京电网的稳定运行的基础。智能值班报警系统采集了重要的调度自动化系统中的关键数据，实现了对EMS/DMIS/WMS/TMR等系统运行状态的实时监视。
在EMS系统中采集了如下信息：
◆ SCADA服务器(scd1、scd2)、前置机(fe1、fe2)、通信服务器(tx1、tx2)的主要进程的运行状况、CPU负载率、与各子站数据通信的状况和内存及硬盘使用情况。
◆ CC2000系统内网络交换机的运行工况等。
◆ 调度员工作站的运行工况。
◆ 调度数据网网管监视画面。
◆ 重要信息的监测：包括重要厂站的遥测、遥信数据、地区功率总加数据、负荷曲线和外送报表数据等。
采集了应急指挥系统及综合数据平台、DMIS的运行信息：
◆ 应急系统应用服务器、综合数据平台内平台数据服务器、外平台数据服务器、MIS服务器、DMIS应用服务器、DMIS发布服务器(国网)、DMIS数据交换服务器、代维系统(负荷预测服务器、保护信息远传服务器、电压稳定在线计算服务器、无功平衡计算分析服务器)等运行设备的主要进程运行状况、CPU负载率、内存及硬盘使用情况。
◆ 应急指挥系统及综合数据平台的网络交换机运行情况。
◆ WEB发布IIS服务、SQL SERVER服务、JAVA、ORACLE等主要系统进程运行情况。
◆ 系统硬件运行状态及主要进程的基本监视功能。
◆ 重要信息的监控：包括综合数据平台所传输的实时数据、统计数据、气象数据;DMIS系统中的管理数据等。
采集了电量采集系统(TMR)的运行信息：
◆ 主服务器的主要进程运行状况、CPU负载率、内存及硬盘使用情况。
◆ 六个前置机的主要进程运行状况、CPU负载率;与各厂站电量终端数据通信情况等。
◆ 子站通信服务器的主要进程的运行状况、CPU负载率、与各区调、华北局数据通信的状况等。
◆ WEB发布及ORACLE数据库的运行情况。
◆ 内网交换机的运行工况。
重要场所视频监视方案
智能值班报警系统还采集了各机房和UPS电源室的视频信号。
C座2楼UPS电源室安装2台网络摄像机，数据通过网络传送到七楼。
七楼自动化机房安装4台网络摄像机;
七楼自动化机房西南角配电室安装1台网络摄像机;
八楼应急指挥中心设备间安装1台网络摄像机;
八楼市调设备间安装1台网络摄像机;
共在5个地点安装了9台摄像机，实现了实时视频监控。
智能值班报警系统功能设计与实现
经过信息采集平台，采集自机房、电源、系统、视频等四个层面的数据信息都汇总到了智能值班报警系统中。系统还需要对各种数据进行处理，判断各个数据是否在合理范围内，判断系统运行状况，从而实现对系统异常和故障的智能报警。
系统结构图如(图1)：
采集方式
自动化安全管理系统采集的报警对象繁杂、接入设备多样，同时还必须考虑到接入系统的网络隔离的安全性。因此，数据采集方式采用终端服务器设备，原则上采用RS232/RS485接口接入。ARAS-8000系统采用以下数据采集方式：
自动化相关计算机系统
对于SCADA/EMS系统等的接入，采用RS232接口协议的方式，在相应的系统内常驻服务程序，采样需要转送给报警系统的相应信息量，数据采用单向发送的方式。
智能设备
智能设备是指具备RS232/485接口方式输出本设备状态运行信息的设备，报警系统可直接通过规约协议解析获得相应数据。采用RS232/485接口方式，必要时提供RS232-RS485转换器，如UPS和空调等。
模拟量/开关量
有些报警设备对象只提供电平信号或继电器位置信号，ARAS-8000系统配套提供数据采集设备，由数据采集设备对这些信号进行采集，数据采集设备提供RS232接口，接入报警系统，如温度、湿度、配电开关状态等。
门禁控制系统
对门禁相关的读卡器、电控锁、开门按钮、门磁等设备，由专用的门禁控制器实施采集和控制。
视频信号
视频信号采用视频卡采集，提供相应的软件的对监视器进行控制，对多路视频信号进行切换和播放。
网络状态
由于对网络状态的监视涉及到网管协议，ARAS-8000系统对网络状态的监视提供二种方式：一种采用PING规约，采用对网络末端设备的定时PING，获得主机网络状态和路由状态。另一种采用与相应的通信监控系统的接口，获得网络状态数据。
软件组成
系统的软件主要功能模块包括：
◆ 分布式数据采集系统
◆ 数据库接口系统
◆ 核心监控报警系统
◆ 门禁管理软件
◆ 视频采集和控制软件
◆ 人机界面系统
◆ 多媒体报警信息发布系统
◆ WEB综合查询系统
◆ 电话语音查询系统
◆ 数据库维护系统
监控系统完成对接口数据的规约解析、实时数据库管理、报警对象的周期扫描，报警的生成和输出，并提供报警系统的配置、维护和管理等人机界面。
系统的软件流程结构如(图2)所示：
通信接口模块：
统一解决通信中数据链路层的问题，对规约处理程序屏蔽通信介质和通信方式，形成统一的数据缓冲。
规约处理模块：
采用多线程方式，每一个端口采用一个规约服务程序，规约处理的结果直接写入实时数据库。
告警扫描程序：
对实时数据库中定义的告警对象定时进行扫描判别，对符合告警产生条件的告警对象自动产生告警，放入当前告警缓冲队列，对自动回归的报警自动改变其当前报警的状态，同时保存历史数据库。
告警处理程序：
对当前的告警根据告警对象的属性及当前系统的设置，根据告警对象定义的告警模式，选择是否采用GSM方式或语音拨号方式，同时发送给报警值班客户端。
报警值班客户端及系统维护工具
提示最近报警对象的内容，并启动本地声光音响报警，提供对报警对象的确认、屏蔽、处理意见的填写、预案查询、历史告警检索等。提供对报警系统的数据库对象，报警系统配置参数管理等。
报警功能的设计
产生条件
报警设置的条件决定了系统报警的合理性和系统的实用性。本文把报警分为两类：
状态量报警
包括状态触发、状态持续、状态变化速率、主机/通信设备、网络、通道、重要进程状态。
模拟量报警
包括死数据、越限。对于越限分为：固定限值、时段限值、基值比例限值。
告警输出
智能值班报警系统提供以下几种报警输出形式：
客户端人机界面
以列表方式提供最近报警对象的内容，并启动本地声光音响报警，客户端提供对报警对象的确认、屏蔽、处理意见的填写、预案查询、历史告警检索等
GSM短消息服务
根据用户的配置，可以将当前的告警信息转化为GSM短消息，指定发送给相应的值班人员。
语音拨号服务
为了弥补GSM短消息的延迟和单向的弊端，ARAS-8000提供语音拨号通知服务，拨通值班人员的电话，将当前告警转化为语音方式播放。
Web浏览服务
ARAS-8000提供对告警信息的Web服务，供网上查询告警信息，及时了解自动化系统运行情况。
值班报警系统的功能特色
为满足北京电网高可靠性、高稳定性的需求，在值班报警系统中又加入了一些特殊功能。这些功能的加入极大地提高了值班报警系统的实用性、易用性，并提高了故障相应速度，缩短了故障处理时间，为处理电网故障赢得了宝贵的时间。
分类报警
报警信息按系统分类、分画面显示。包括按不同应用系统以及同系统不同数据类型报警进行分类。
系统数据库中，增加数据类型字段以便对报警信息进行分类，对不同系统或类型的数据应加以区分，以便数据报警区分及数据查询。
◆ 可对不同应用系统报警进行分类、标志。
◆ 可对同系统内不同数据类型报警进行分类、标志。
◆ 对同一系统内的数据，根据不同的类型，进行分类报警。
应用数据的逻辑判断、信息关联
◆ 对每类报警提供故障判断及处理(接上页)的预案方式。
◆ 根据各系统中应用数据的逻辑关系，将各种报警之间的关系，做成预案方式，当满足所设定的逻辑条件，自动提示故障根源及处理方法。
◆ 报警时根据报警信息的“父子”关系，只对“父”进行报警，对“子”不报警，但在预案中，要体现“父”对“子”的影响关系。
可视化报警
◆ 报警系统对相关数据将以图表等可视化形式展现，方便查看。
◆ 对相关数据，使用动画、颜色、棒图等进行表现，处在正常范围内的数据，用一种颜色表示，对处于报警状态的数据，用异常颜色表示，当鼠标移动到相关图形上时，也能显示具体的数据值。
◆ 系统主要以可视化的层次图形方式展示系统运行情况，但保留相关数据表格和具体数据显示方式。
调度自动化智能值班报警系统针对调度自动化机房设备集中、运行环境要求高的特点设计，集成了全方位的报警设备，实现了对机房运行环境的实时监控;通过与EMS/DMIS /WMS/TMR系统进行实时交互通信，对重要厂站、通道、网络工况、重要服务进程状态等数据的在线采集，对系统出现的故障自动产生告警，通过多种告警方式通知相应的值班人员，及时处理系统的故障，实现对调度自动化机房和系统运行状态的智能在线自动监控和报警功能，提高自动化系统的运行率和可靠性，缩短故障处理时间，将运行维护工作由被动变为主动，减轻值班人员的劳动强度，提高运行监视信息的采集频度和准确性，增强自动化系统的可靠性;另一方面，通过对各类历史报警信息的统计和分析，告警处理预案的建立和完善，提高了自动化系统的运行及管理水平。
在北京调度自动化智能值班报警系统中，通过将可视化与运行监控相结合、将人工智能与值班报警相结合，极大地方便了运行值班人员的工作，有效地降低了自动化系统故障的相应时间及恢复速度。随着智能值班报警系统的功能与应用不断扩大，必将为北京电网的安全稳定运行发挥更大的作用。
作者简介：王豪强，男，1981年出生于江苏省南京市，2003年毕业于南京理工大学，计算机科学与技术专业，同年9月份进入北京电力公司就职，从事于电力调度自动化专业工作。
