隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)運(yùn)行過程的自動(dòng)化程度不斷提高。電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置作為電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控的首選平臺，對其性能的要求越來越高，除系統(tǒng)硬件配置性能不斷提高外，尤其對軟件性能增強(qiáng)的要求更加強(qiáng)烈。根據(jù)電氣化鐵道供電系統(tǒng)所運(yùn)用的遠(yuǎn)動(dòng)裝置平臺的實(shí)際運(yùn)行需要和將來可能的擴(kuò)展，介紹系統(tǒng)組態(tài)軟件的組成，并論述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、圖形界面、報(bào)表等子系統(tǒng)的生成過程及其原理。

1  電力監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的構(gòu)成

　　組態(tài)軟件是一個(gè)功能很強(qiáng)的軟件包，它所提供的友好用戶界面能使使用者在不需要通過編寫代碼的情況下生成所需要的應(yīng)用軟件，克服了一般工業(yè)控制軟件通用性較差的缺點(diǎn)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的同時(shí)，大幅提高系統(tǒng)的集成能力與速度。組態(tài)軟件一般包括基本配置組態(tài)和應(yīng)用軟件組態(tài)，基本配置組態(tài)是給系統(tǒng)提供配置信息，如系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的個(gè)數(shù)、它們的索引標(biāo)記等，而應(yīng)用軟件組態(tài)內(nèi)容較多，如數(shù)據(jù)庫、報(bào)表、控制回路、圖形界面等的生成。
　　就電氣化鐵道遠(yuǎn)動(dòng)裝置而言，其系統(tǒng)組態(tài)軟件功能是通過生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、圖形界面及報(bào)表等4個(gè)部分實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫點(diǎn)記錄的編輯、打印、轉(zhuǎn)換、連接等功能；歷史數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)歷史記錄的編輯、生存、歷史記錄與實(shí)時(shí)庫的連接、趨勢曲線的配置等功能；圖形界面實(shí)現(xiàn)各種流程圖和畫面底圖的編輯、各種動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)的編輯、動(dòng)態(tài)點(diǎn)與實(shí)時(shí)點(diǎn)或歷史點(diǎn)的連接等功能；報(bào)表實(shí)現(xiàn)表底的編輯、數(shù)據(jù)庫點(diǎn)記錄數(shù)值的生成、連接等功能。

2  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)

　　
　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)是組態(tài)軟件最基本的組成部分，數(shù)據(jù)庫的生成最重要的是數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，就電氣化鐵道遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫通常包括：點(diǎn)索引標(biāo)識、點(diǎn)字符名稱、說明信息、報(bào)警管理信息、顯示用戶信息、轉(zhuǎn)換用戶信息及一些計(jì)算所使用的信息。系統(tǒng)中不同類型的點(diǎn)所對應(yīng)的信息格式略有不同，有以下幾種類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：模擬量輸入/輸出（AN 結(jié)構(gòu)）、開關(guān)量輸入輸出（DG結(jié)構(gòu)）、模擬計(jì)算量（AC 結(jié)構(gòu)，因?yàn)橄到y(tǒng)中存在大量的數(shù)值計(jì)算，而這些計(jì)算也要參與系統(tǒng)的報(bào)警和顯示等方面功能的實(shí)現(xiàn))）等。

2.1  數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
　　在各種數(shù)據(jù)中模擬量是較為復(fù)雜的，為便于說明數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，以模擬量為例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1 所示。其它的數(shù)據(jù)類型如開關(guān)量、模擬計(jì)算量、脈沖累計(jì)量等可仿照該格式定義。
　　一個(gè)模擬點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)包括該點(diǎn)的通道信息（信號類型和通道地址）、采樣周期、控制信息及極限檢測信息，還應(yīng)包括顯示、參考用的說明信息和方便檢索的索引信息，下面介紹表1 中描述的模擬量的某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其說明。

 
a. 模擬量點(diǎn)狀態(tài)字，標(biāo)識該點(diǎn)當(dāng)前所處的狀態(tài),其中每一位表示一種狀態(tài)，如：該點(diǎn)值越報(bào)警上、下限，該點(diǎn)上、下限報(bào)警加深, 報(bào)警已確認(rèn)、該點(diǎn)處于報(bào)警變化狀態(tài), 該點(diǎn)值越傳感器上、下限等。
b. RT 記錄類型，表示系統(tǒng)中所定義的數(shù)據(jù)點(diǎn)類型，如模擬量記錄、計(jì)算點(diǎn)和開關(guān)量記錄等。
c. CM命令字，表示操作員對采集任務(wù)所發(fā)出的命令，以通知系統(tǒng)改變對該點(diǎn)處理方，如：使該點(diǎn)參加采集、脫離采集、置報(bào)警檢測、脫離報(bào)警檢測、確認(rèn)報(bào)警等。
d. AP 報(bào)警等級，表示該點(diǎn)越限報(bào)警的程度。例如, 為系統(tǒng)設(shè)置2級報(bào)警，1 級報(bào)警點(diǎn)是指只要一報(bào)警，不管正在顯示什么信息，立即在屏幕上彈出一個(gè)報(bào)警窗口，并啟動(dòng)聲光報(bào)警，以引起操作員的高度注意；2級報(bào)警點(diǎn)只是在報(bào)警信息隊(duì)列中登記上，只有在打開報(bào)警畫面時(shí)才顯示該報(bào)警。
e. IL 第2 級報(bào)警增量，表示越過第1 級報(bào)警極限后, 再超過多少就達(dá)到第2 級報(bào)警。

2.2  數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的生成
　　數(shù)據(jù)庫生成軟件就是根據(jù)上述數(shù)據(jù)格式生成系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)庫。它包括2 個(gè)部分：數(shù)據(jù)庫原始記錄的輸入或修改功能, 以及數(shù)據(jù)庫下裝文件的生成。前一部分支持各種數(shù)據(jù)文件的建立、各種點(diǎn)記錄的加入、刪除、修改、拷貝等, 同時(shí)還應(yīng)能支持打印, 這樣一方面可以檢查記錄輸入的正確與否, 另一方面也可作系統(tǒng)文檔之用; 后一部分支持?jǐn)?shù)據(jù)格式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換及相關(guān)文件的生成和合法性檢查。

3   歷史數(shù)據(jù)庫的生成
　　歷史數(shù)據(jù)庫主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的記錄，便于分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與效益等。一般要求涵蓋各類電量值、開關(guān)設(shè)備操作記錄及設(shè)備狀態(tài)變化記錄等。

3.1 歷史數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
根據(jù)電氣化鐵道遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)本身的特點(diǎn), 歷史數(shù)據(jù)庫包含4 種數(shù)據(jù)。
a. 模擬量：包括進(jìn)線電流、電壓、饋線電流、母線電壓等。
b. 計(jì)算量：用電量統(tǒng)計(jì)、功率因數(shù)、電壓和電流最大值/ 最小值及持續(xù)時(shí)間等。
c. 系統(tǒng)狀態(tài)變化：包括跳閘、預(yù)告、事故、RTU 及主站模塊故障及修復(fù)等。
d. 歷史操作記錄：主要是遙控操作記錄。一般要建立一個(gè)歷史數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)，先從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù), 然后將它存入歷史數(shù)據(jù)庫,而其它任務(wù)需要?dú)v史數(shù)據(jù)時(shí)，也通過歷數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)發(fā)出請求，由歷史數(shù)據(jù)庫任務(wù)來取所需的數(shù)據(jù)。

3.2 歷史數(shù)據(jù)庫的生成
歷史數(shù)據(jù)庫的生成和畫面的生成過程類似，分為編輯過程和編譯生成目標(biāo)文件2 步。編輯是指利用歷史數(shù)據(jù)庫編輯器編輯生成數(shù)據(jù)庫的源文件，這是一個(gè)中間結(jié)果，它的內(nèi)容由ASCII 碼組成，它定義了整個(gè)歷史數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和每項(xiàng)的含義。歷史數(shù)據(jù)庫的編譯是對編輯產(chǎn)生的源文件進(jìn)行編譯，生成系統(tǒng)可以利用的目標(biāo)文件，主要完成3 項(xiàng)任務(wù)。
a. 根據(jù)源文件的定義為它分配存儲(chǔ)空間，并計(jì)算存儲(chǔ)地址。
b. 檢查非法輸入。
c. 生成目標(biāo)文件。

4  圖形顯示界面的生成

　　圖形顯示界面一般包括：流程圖、工況示意圖等各種表明控制系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)情況的圖形。通常使用的圖形顯示界面可分為2 種類型：一種為靜態(tài)畫面（有時(shí)稱為背景畫面），即該畫面一旦顯示出來，只要畫面不切換，它就是不變的；一種為動(dòng)態(tài)畫面，即它隨實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化而刷新（如各種模擬量的顯示、開關(guān)狀態(tài)的顯示、各種棒圖等）。有的畫面既有靜態(tài)部分又有動(dòng)態(tài)部分，是2 種類型畫面的組合。

4.1 靜態(tài)畫面
　　利用Windows 和基于Windows 的圖形軟件可生成一個(gè)圖形編輯器。圖形編輯器中含有統(tǒng)中所有可能的基本圖素，利用這些圖素用戶可生成所需的畫面，也可根據(jù)需要在編輯器中加入所需要的圖素。顯示畫面的生成系統(tǒng)最后可生成所需的靜態(tài)畫面,包括動(dòng)態(tài)畫面的背景畫面。

4.2 動(dòng)態(tài)畫面
　　根據(jù)數(shù)據(jù)庫中用戶定義的動(dòng)態(tài)點(diǎn)編輯動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示的位置、顏色與類型。在畫面連入系統(tǒng)后，系統(tǒng)根據(jù)用戶指定和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)刷新畫面。在電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)畫面的刷新主要包括模擬型動(dòng)態(tài)點(diǎn)和開關(guān)型動(dòng)態(tài)點(diǎn)。模擬型動(dòng)態(tài)點(diǎn)主要有以下顯示類型：
a. 數(shù)值顯示，用戶可以設(shè)定數(shù)值顯示的位數(shù)及顏色；
b. 棒圖顯示，用戶可以設(shè)定棒的寬度、顏色、滿量程時(shí)的高度以及顯示方式（向上還是向下）
c. 狀態(tài)顯示，表示模擬量的狀態(tài)（正常、報(bào)警等）；
d. 曲線顯示, 可是歷史曲線也可是實(shí)時(shí)曲線。開關(guān)型動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)包括以下顯示方式：開關(guān)狀態(tài)顯示（分/合）、線路帶電狀態(tài)顯示（停電/帶電）、系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（正常/異常）。

4.3 畫面連入系統(tǒng)
　　在完成一幅畫面后, 為使該畫面和系統(tǒng)顯示模塊連接，用戶還需輸入一些必需的連接信息，如畫面索引等，使靜態(tài)畫面、動(dòng)態(tài)畫面及數(shù)據(jù)庫聯(lián)成一體。

4.4 畫面數(shù)據(jù)庫
　　畫面的生成主要根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制和刷新。設(shè)計(jì)一個(gè)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很重要，它必須將繪圖所必需的參數(shù)都包括在內(nèi)。
a. 靜態(tài)畫面數(shù)據(jù)庫。一個(gè)圖素對應(yīng)一個(gè)子程序, 子程序的入口參數(shù)取自靜態(tài)畫面數(shù)據(jù)庫, 它包括顯示標(biāo)識、顏色、坐標(biāo)等。
b. 動(dòng)態(tài)畫面數(shù)據(jù)庫。和靜態(tài)畫面的顯示過程類似，只是動(dòng)態(tài)顯示的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)不相同。系統(tǒng)要根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫不斷刷新動(dòng)態(tài)畫面。例如一個(gè)斷路器符號（8×8點(diǎn)陣實(shí)心正方形）對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)包括：斷路器顯示標(biāo)識、顏色、動(dòng)態(tài)點(diǎn)索引號、左上角X 坐標(biāo)、Y 坐標(biāo)等。又如一個(gè)模擬量值的顯示數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)應(yīng)包括：模擬量數(shù)值顯示標(biāo)識、顯示顏色、動(dòng)態(tài)點(diǎn)索引號、整數(shù)部分位數(shù)、小數(shù)部分位數(shù)、顯示開始坐標(biāo)等，可參考文獻(xiàn)。

5 報(bào)表的生成

　　報(bào)表一般分為周期性報(bào)表和觸發(fā)性報(bào)表。周期性報(bào)表記錄生產(chǎn)過程中的操作和故障并進(jìn)行一般統(tǒng)計(jì)（求和、平均等），用它來代替操作人員制作的報(bào)表。而觸發(fā)性報(bào)表記錄在某些特定的事件發(fā)生前后某些過程點(diǎn)的信息, 該報(bào)表對事故或故障的分析是很有用的。
表2 為供電系統(tǒng)事故記錄報(bào)表。報(bào)表的生成也和畫面的生成類似, 不僅要編制表格本身, 還要建立報(bào)表和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相關(guān)的信息。一般在生成一張報(bào)表時(shí), 要確定3 類信息。

a . 公共信息。報(bào)表種類、報(bào)表名稱、報(bào)表形式等。
b. 對于周期性報(bào)表，還需確定下述信息：報(bào)表統(tǒng)計(jì)的時(shí)間和周期、報(bào)表內(nèi)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的名稱、統(tǒng)計(jì)的計(jì)算方法。
c. 對于觸發(fā)性報(bào)表，還需確定下述信息: 觸發(fā)信號源、觸發(fā)性列表的前后時(shí)間間隔、觸發(fā)性列表所列各點(diǎn)的名稱。

6 結(jié)語

　　組態(tài)軟件具有通用性好、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn), 是工控系統(tǒng)成熟和商品化的重要標(biāo)志。隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)飛速發(fā)展，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)提供的豐富的數(shù)據(jù)資源，為不斷開發(fā)具有實(shí)際意義的管理模塊，使系統(tǒng)更具專業(yè)化、智能化提供了可能。