告警直傳是指以變電站監(jiān)控系統(tǒng)的單一事件或綜合分析結(jié)果為信息源，經(jīng)過規(guī)范化處理，生成標準的告警條文，經(jīng)由告警直傳系統(tǒng)直接以文本格式傳送到調(diào)度主站及設備運維站的業(yè)務。

告警直傳系統(tǒng)在換流站中均為雙機冗余配置，在雙機切換過程中，若無雙機同步功能或雙機同步功能不完善，則在雙機切換后易引起事件重發(fā)或者事件漏發(fā)現(xiàn)象。事件的重發(fā)和漏發(fā)均易引起主站監(jiān)盤人員對換流站當前設備運行狀態(tài)的誤判，極大地影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

ICE（internet communications engine）是一種面向?qū)ο蟮闹虚g件技術，ICE定義了自己的規(guī)范語言Slice，用于使對象接口與其實現(xiàn)相分離的基礎性抽象機制。客戶端和服務器程序可以用不同的編程語言編寫，可以運行在不同的操作系統(tǒng)和機器架構(gòu)上，并且可以使用多種網(wǎng)絡協(xié)議進行高效通信。

針對上述問題，本文提出了一種基于ICE的雙機數(shù)據(jù)同步方法。該方法采用ICE中間件技術，可以較少考慮雙機同步所采用的底層通信程序的實現(xiàn)，專注于主機之間所采用的同步數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和同步邏輯原理，將已發(fā)送成功事件的特征值作為數(shù)據(jù)傳輸給對機，對機接收后清除緩存中對應的事件。

采用該方法實現(xiàn)了告警直傳雙機切換過程中事件減少重發(fā)、杜絕漏發(fā)的目標，確保了主站能夠可靠地監(jiān)視換流站的運行狀態(tài)，維護電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 告警直傳雙機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

告警直傳通信機在換流站中為雙機冗余配置，如圖1所示。與調(diào)度通信采用DL476規(guī)約[15]，不與站內(nèi)控制保護裝置直接通信，直接與站內(nèi)SCADA（supervisory control and data acquisition）服務器相連，從SCADA系統(tǒng)中獲取全站實時產(chǎn)生的事件。

圖1 換流站告警直傳結(jié)構(gòu)圖

2 雙機切換問題分析

告警直傳雙機的運行模式較簡單，正常運行情況下，只有一臺主機與調(diào)度主站通信，另外一臺處在熱備用狀態(tài)，平時與主站的通信連接為斷開狀態(tài)。

切換過程：當告警直傳值班A機與主站通信出現(xiàn)中斷時，告警直傳B機自動切換為值班狀態(tài)與主站開始正常通信。當A機與B機進行切換時，主站的數(shù)據(jù)源就由A機切換為B機，當雙機同步功能不完善時易引起事件重發(fā)或者漏發(fā)。

本文主要解決告警直傳雙機切換引起的以下幾種問題：①同步機制及數(shù)據(jù)不完善造成A、B主機切換后B機過多地清除掉了緩存中的事件；②A機未及時正確地將要清除的事件同步給B機；③B機未正確清除A機已發(fā)送的事件。上述3種問題，第1種情況易造成事件漏發(fā)，第2、3種情況易造成事件重發(fā)。

3 雙機同步方案設計

本文的雙機同步方案采用了ICE對等模式，即告警直傳通信機A、B里邊既有ICE客戶端部分，又有ICE服務器部分，A、B機之間由兩條ICE連接，這樣雙機切換后才能保證雙機事件數(shù)據(jù)的正常同步，系統(tǒng)的同步設計方案如圖2所示。

雙機數(shù)據(jù)同步指當告警直傳通信機Ａ向主站發(fā)送事件成功后，將發(fā)送成功的事件數(shù)據(jù)特征值同步給告警直傳通信機B；網(wǎng)關機B將從SCADA系統(tǒng)獲取的事件與A機同步數(shù)據(jù)進行比對，若找到特征值一致的事件即為已成功發(fā)送的事件，則應立即清除；每清除1條事件，也應清除1條A機同步給B機的數(shù)據(jù)記錄，未被清除的事件，當雙機切換產(chǎn)生時仍須上送給主站。

圖2 ICE對等模式數(shù)據(jù)同步方案

事件的特征有4個，分別為換流站內(nèi)事件號、事件狀態(tài)值、動作時間及主站的IP地址，4個特征值完全一致，才能認定該事件為同一條事件。事件號為全站惟一的事件索引；狀態(tài)值為事件的動作狀態(tài)，如產(chǎn)生、消失等；動作時間為該事件產(chǎn)生的時間，IP地址為接收事件的調(diào)度主站地址。

前3個特征采用控制保護裝置的賦值，以確保兩臺告警直傳主機收到的事件是相同的，IP地址由告警直傳通信機來賦值，用來區(qū)分發(fā)送到不同調(diào)度主站收到的事件。其中，每個IP代表1個調(diào)度主站，不同的IP代表不同的調(diào)度主站。

事件發(fā)送成功的判據(jù)為告警直傳主機發(fā)送后收到主站針對該事件的DL 476的確認報文。

告警直傳系統(tǒng)正常運行情況下，A機與B機都從站內(nèi)SCADA系統(tǒng)獲取站內(nèi)事件，假定A機與調(diào)度主站通信，B機與調(diào)度主站處在通信中斷狀態(tài)，A機把獲取到事件上送給調(diào)度主站，調(diào)度主站收到事件后應給予確認，A機根據(jù)確認幀清除緩存中發(fā)送的事件，并記錄已清除事件的特征，然后調(diào)用ICE客戶端程序，把特征數(shù)據(jù)通過ICE插件同步給B機，B機再根據(jù)記錄的特征值，清除已發(fā)送成功的事件。告警直傳雙機切換邏輯流程圖如圖3所示。

雙機切換情況下，假定A機切換到B機，A機與調(diào)度主站通信正常切換為通信中斷，B機與調(diào)度主站由通信中斷切換為正常通信；B機與調(diào)度主站正常通信后，首先休眠500ms，然后進行同步，并根據(jù)A機同步的數(shù)據(jù)，清除已發(fā)送成功的事件，最后根據(jù)告警直傳系統(tǒng)值班主機正常運行同步邏輯示意圖的步驟執(zhí)行即可。B機進入值班狀態(tài)，首先休眠500ms后再根據(jù)同步數(shù)據(jù)清除緩存中的事件主要是為了防止由于時序問題，部分同步數(shù)據(jù)未完全接收到，造成已發(fā)送成功的事件重發(fā)的現(xiàn)象。

圖3 告警直傳雙機切換邏輯流程圖

4 雙機同步測試驗證

驗證環(huán)境搭建：采用4臺計算機和2臺交換機搭建測試環(huán)境，計算機1作為站內(nèi)SCADA系統(tǒng)，計算機2作為站內(nèi)告警直傳A機，計算機3作為站內(nèi)告警直傳B機，計算機4作為簡易遠方告警直傳主站與站內(nèi)告警直傳系統(tǒng)進行通信；計算機2、3、4通過交換機2組成簡易網(wǎng)絡，模擬與調(diào)度主站的通信；計算機1、2、3與交換機1組成簡易站內(nèi)網(wǎng)絡，模擬告警直傳系統(tǒng)與站內(nèi)SCADA系統(tǒng)的通信。

測試方法：告警直傳A機、B機連接到站內(nèi)SCADA系統(tǒng)，能獲取站內(nèi)SCADA系統(tǒng)的所有事件，模擬調(diào)度端連接到告警直傳主機A。通過事件產(chǎn)生程序，在SCADA系統(tǒng)上產(chǎn)生模擬事件，告警直傳A機獲取事件后，發(fā)送給模擬調(diào)度主站。

A機斷開與模擬調(diào)度主站的網(wǎng)絡連接使B機切換為值班主機，與模擬調(diào)度主站端相連，此時A機已發(fā)送的事件不應重新發(fā)送到模擬調(diào)度端，切換過程中發(fā)送的事件應由B機發(fā)送，不應漏發(fā)或者重發(fā)。然后，再進行B機到A機的切換，同樣也應滿足不出現(xiàn)事件重發(fā)或者漏發(fā)的現(xiàn)象，測試的結(jié)果如圖4所示。

圖4中告警直傳A機主機名為jiafeng，告警直傳B機主機名為DESKTOP-3SN1JIT，主站的IP地址為192.168.5.100。圖4（a）是SCADA系統(tǒng)事件記錄圖，記錄了告警直傳A機、B機與主站通信兩次切換的事件和切換前后站內(nèi)產(chǎn)生的事件；圖4（b）是A機切換到B機時主站的輸出，能清晰地看到主站有一次鏈路切換和收到的站內(nèi)事件；圖4（c）是主站收到的換流站事件記錄的日志；圖4（d）是B機切換到A機時主站程序輸出的提示和收到的站內(nèi)事件。

在測試中，首先告警直傳主機由A機切換到B機，SCADA系統(tǒng)在切換前后均產(chǎn)生了事件，在圖4（b）和圖4（c）的主站日志中均未發(fā)現(xiàn)上送模擬主站的事件重發(fā)及漏發(fā)；然后由值班主機B機切換到A機，對比主站日志與站內(nèi)SCADA系統(tǒng)事件記錄，可知也未出現(xiàn)事件重發(fā)及漏發(fā)。經(jīng)多次實驗驗證了文中雙機同步方法的有效性，能有效防止事件漏發(fā)并減少重發(fā)的現(xiàn)象。

圖4 驗證試驗中SCADA系統(tǒng)和模擬主站截圖

結(jié)論

本文針對告警直傳系統(tǒng)向主站傳送事件的重發(fā)及漏發(fā)現(xiàn)象，進行分析并提出了一種基于ICE的雙機同步方法。采用事件特征值及目標主站IP地址作為事件的惟一標識的同步數(shù)據(jù)，通過ICE對等模式方法同步給對機，無需關注雙機通信的復雜性，僅關注具體業(yè)務邏輯，實現(xiàn)雙機同步。

通過實驗，驗證了文中同步方法和同步數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性，并且在多個換流站中得到了應用，維護了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。