图1软件系统结构

这种结构充分利用了中间件技术的特点，对功能模块屏蔽了软件系统的网络通信问题及模块间数据通信问题，数据共享能力强，软件系统的运行基于数据驱动，分布在网络上不同节点的功能模块可以协同工作，完成复杂的功能，今后开发的功能模块无须处理数据，而是通过接口使用数据库的数据。目前已在Windows 2000系统上开发出图1列出的模块软件，并已投入到铁路配电监控系统实际工程使用。下面基于Windows2000系统简要介绍数据服务器和功能模块的结构及技术处理。

2 模块结构

2.1 数据中心和数据共享中间件

数据中心和数据共享中间件是软件系统的关键模块，二者建立了网络监控系统中各节点模块联络的桥梁，软件系统的数据中心处于服务器节点，数据中心的实时数据库保留了整个系统运行的所有实时数据和一段时间的历史数据，并对数据库的数据进行分组。其他节点配置数据共享中间件，共享中间件中有一个局部数据库，该库保存了数据中心若干组数据的拷贝。数据共享中间件自动完成与数据中心数据的一致性。节点中的功能模块实际上使用的中间件数据库中的数据。当功能模块改变了当地中间件数据库的数据时，中间件会改写数据中心的数据。服务器将处理这一数据并刷新网络中所有的中间件中的数据库的数据。

因此，1个模块读取数据库操作不会引发数据的刷新操作。1个功能模块对数据库的写操作会引起一系列的数据更新操作。以1个典型的断路器开关故障跳闸为例，被控站发生跳闸会在1s内发出2个信号(即2个状态量),1个为断路器的位置信号，1个为跳闸的事故类型信号。通信处理器将改写中间件数据库中这2个数据库变量的值。数据共享中间件将改写数据中心这2个变量的值。数据中心将数据改变消息通知数据处理模块，数据处理模块对该数据进行处理，故障类型判断，产生数据报警数据记录等，这样会在中心数据库中产生新的数据。这些数据再刷新所有节点的数据库。其他节点的模块可以得到这些数据并作相应的处理，比如人机界面会显示报警信息，刷新断路器的位置状态，打印事故记录。历史数据存储模块会将开关状态变化，事故信号变化，事故记录及关联遥测记录保存到历史数据库中。从该过程可以看出，数据中心及数据处理是软件系统运行的中心枢纽。为保证系统无间断运行，通常配备双机热备用(2套独立)。并配备第三数据服务器(可以与其他模块共用硬件)。

数据中心和数据共享如图2所示，二者软件结构一样，主要体现在数据中心配置了所有的数据，其网络组播中间件配置一个数据中心刷新组号，用于接收数据共享中间件改写中心数据库。当应用模块改写了数据库时，中间件用该组号组播，数据中心接收处理后再组播出去，从而刷新所有的共享中间件数据。数据共享中间件的数据库配置该应用模块所需要的数据组。网络组播做相同的接收组配置。用于接收中心组播数据刷新本地数据库。

因此共享数据中间件数据库保持了模块需要的数据。功能模块不须干预，功能模块实际上是访问局部数据库中的数据，同样模块对数据的刷新也是对局部数据库的刷新，由接口中间件实现对数据中心的数据进行改写。实际上接口中间件和数据中心共同构成了分布式网络数据库系统，将网络数据变成了本地数据，从而屏蔽了网络通讯问题，更重要的是解决了监控系统中的操作系统异构问题。一旦数据共享中间件完成后，模块的开发不考虑通讯问题，直接使用数据。只要保持接口不变，功能模块和数据共享中间件可以独立升级。

图2数据中心和数据共享中间体

2.2 数据服务器

数据服务器是该软件系统运行的中心枢纽，服务器的数据中心保持了运行期间一段时间的数据(1～3个月可配置),同时完成历史数据的保存。服务器由7部分组成：数据中心、数据读写管理、历史数据库、历史数据保存构件、数据处理构件、运行管理和定时任务，如图3所示。

 图3数据服务器结构

数据中心保持了所有的运行数据，包括数据分析处理得到的数据及各种统计数据，这些数据以表的形式放在内存中，数据中心有以下几种类型数据 表。

(1)主站系统运行表：保存主站运行的数据信息；

(2)被控站数据表：保存被控厂站的实时运行数据；

(3)设备参数表：保存主站和被控厂站系统网络和设备列表，这部分数据为静态数据；

(4)控制表：保存优化计算，控制方案；配电网自动化故障定位表，故障隔离数据。

图中的数据读写管理器用于完成服务器与数据中心的数据交换和控制软件数据总线，将数据分发到各个数据处理构件。运行管理构件用于主站系统网络节点进程的主备分配管理，通道管理等，数据保存用于完成历史数据的保存。最大的构件是数据处理部分，该构件集成了电力监控系统几乎所有数据处理方法。该构件的启动有两种方式驱动，数据驱动和定时启动，数据启动用于数据变化和数据刷新时启动相关的处理构件。定时启动是用于完成定时任务，比如各种定时统计数据，定时启动由定时任务管理模块负责启动。

数据服务器中的定义了软件数据总线，各种构件挂接的数据总线上，通过该总线进行数据交换。也可以根据需要挂接其他的功能构件，如定时打印，定时报表等。服务器的构件可以单独升级，比如有了新的数据处理要求可以对数据处理构件进行升级不影响其他构件。

2.3 人机界面

人机界面模块为值班人员提供了1个完整的监控画面，并提供了完善的人机交互界面以完成四遥(遥控，遥信，遥测，遥调),事故报警，越限报警等监视和操作界面，这些监控画面由主接线，主站设备运行状态，子站运行状态，通道状态画面，报警画面等组成。完成对变配电站的监视和控制，该模块的结构与服务器的结果类似(其他的功能模块也是采用这种结构),模块由软件数据总线和挂接在数据总线上的功能构件组成，软件数据总线完成模块间的数据交换，功能构件与局部数据库的数据交换也是通过数据总线。模块间不能直接进行数 据交换，因此各个功能构件在软件运行上是相互独立的，但有些功能需要1个以上的模块才能完成，比如用户的遥控命令需要用户命令处理和画面构件2个构件处理。如果需要还可以挂接其他的功能构件以扩展功能，采用这种结构的软件可以明显减少再开发复杂度，从而减少开发成本。模块的维护和升级可以在构件级上进行。因此可以减少维护及升级费用。

2.4 通讯管理模块

通讯管理模块完成与被控站的通讯，通讯管理模块可以组态支持现有的各种类型的网络和处理各种通讯规约。通过网络访问被控子站的数据，并完成对规约的解释。通讯模块通过刷新数据库即可完成对数据中心的数据刷新。

2.5 优化控制模块

目前，该模块完成两方面功能：(1)利用系统网络数据及数据库中的运行数据，对当前的运行状态进行评估、优化计算。根据计算结果，对发电机、网络、调相机、电容器、变压器有载调压分接头到灵活交流输电系统的静止无功补偿装置，进行电压/无功控制。达到优化电力系统运行的要求。实现对电力系统的闭环控制。控制目标是在正常运行方式下，电网的网损(或其他经济性目标)小；(2)在配电自动化系统中利用FTU和 STU的数据，进行故障判断和故障定位，完成馈线自动化功能。

2.6 系统维护

系统维护提供了一个组态环境，由画面编辑模块和数据库维护模块组成。画面编辑模块用于定义人机界面的画面(主接线画面、实时数据显示画面、报警画面、系统画面等),并定义画面对象与实时数据库中变量的关联及显示方式。数据库维护软件用于定义数据服务器中数据库的变量，数据处理方式、被控站设备参数、电力系统的网络拓扑结构、被控站通道、监控系统中心的节点配置，节点运行策律等数据。

3 系统升级与功能扩充及应用

系统的升级可以在构件级和模块级进行，只要保持接口不变，新开发的构件可以与早期开发的构件集成在一个模块中，数据服务器目前的功能在将来可能不够用，通过增加新的功能构件解决。各个时期开发的模块可以集成在一个系统中。对于已经在现场运行的系统，可以进行在线升级和在线扩容。以保持系统的连续运行。系统已用于2002年投入粤海铁路贯通配电调度自动化系统，期间系统进行了两次扩容及功能扩充，经过两年的运行，证明该系统实时性好，运行可靠，功能扩充方便，达到了设计的目标。

4 安科瑞AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理系统

4.1平台组成

安科瑞电气紧跟数据中心发展形式，推出AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理解决方案，包含有电力监控、动环监控、消防监控、能耗统计分析、智能照明控制以及新能源监测几个子系统。集成了变配电监测、电源备自投、电气接点测温、智能照明控制、电能质量监测及治理、蓄电池在线监测、配电监控、智能母线监控以电气火灾、应急照明及疏散指示等多种子功能，能够帮助用户实时掌握数据中心的运行情况，保障数据中心可靠、安全、节约、有序、低碳的运行，辅助运维团队提升数据中心能效、资源利用率和可用性，提高运维效率并降低运维成本。

AcrelEMS数据中心综合能效管理系统，为数据中心的能源管理提供监测和控制，主要分为电力监控、动环监控、能耗统计分析（能源管理）、蓄电池监控、精密配电监控、智能母线监控、智能照明、消防相关的子系统。

4.2 平台拓扑图

5 产品选型