基于小型機(jī)的電力scada并行控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，包括：小型機(jī)采用顯式并行指令計算EPIC架構(gòu)，使用Unix操作系統(tǒng)；并行程控卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增加并行控制分組列、并行控制分列序號列和執(zhí)行條件列；主線程控制各并行控制分組子線程，并建立定時器線程；子線程通過運行狀態(tài)、運行步驟以及等待狀態(tài)三個狀態(tài)字段和一個指令字段同主線程通訊；各子線程獨立與電力SCADA系統(tǒng)通信。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多變電所的同時并行遙控操作，大大減輕了軌道交通電力調(diào)度員的日常停送電的工作強(qiáng)度，特別對于長線路的接觸網(wǎng)停送電來說，由原來的各個變電所依次停送電，變?yōu)榱送瑫r進(jìn)行停送電，其執(zhí)行的時間效率提高是非常明顯的。
【專利說明】基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種城市軌道交通電力SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))，具體地說，涉及的是一種城市軌道交通電力SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))中并行控制方法，實現(xiàn)對電力SCADA系統(tǒng)多個站點同時進(jìn)行遙控操作。
【背景技術(shù)】
[0002]相比與其它電力SCADA系統(tǒng)，軌道交通電力SCADA系統(tǒng)對遙控操作要求更高。軌道交通線路由于車站變電所眾多，線路在夜間車輛停運后，停電檢修作業(yè)非常頻繁。停電所涉及的開關(guān)操作又非常多，所以提供一套高效、安全和穩(wěn)定的自動遙控控制功能就非常重要。
[0003]為了提高電力調(diào)度員工作效率，減少每日遙控操作停送電工作強(qiáng)度，提高故障、事故的應(yīng)急處置能力，在軌道交通電力SCADA系統(tǒng)中設(shè)置有程序控制功能。通過預(yù)先制作好的程序控制卡片，在需要進(jìn)行固定步驟操作時，調(diào)用程控卡片，并按照卡片上的步驟執(zhí)行相應(yīng)的遙控操作，而現(xiàn)在的這種操作步驟大多采用順序控制的機(jī)制。順序控制的機(jī)制在長線路停電操作時由于涉及車站過多，因此順序執(zhí)行一遍操作時往往需要很長的時間，而實際上這些變電所的絕大部分遙控操作是可以同時進(jìn)行的。
[0004]目前，程控卡片往往采用了順序控制的方式或者常規(guī)并行控制的方式，見附圖3。順序控制指按照卡片上預(yù)先規(guī)定好的步驟依次順序執(zhí)行操作。常規(guī)并行控制方式，是把能夠進(jìn)行并行控制的操作步驟，按照順序在不同的時鐘周期依次執(zhí)行。這些方案具有以下問題:第一，順序控制，對于線路長的線路，停送電的時間較長；第二，常規(guī)并行控制，宏觀來看操作是并行運行的，但實際上每一步的操作還是順序的，即同一時間片內(nèi)，只有一項控制在執(zhí)行操作，另外各并行操作序列之間缺少同步機(jī)制，為了確保各分組順控序列能同時完成操作，同一并行控制序列相鄰步驟間需要增加延時，綜合后其執(zhí)行效率比順序控制要高。但對于單序列步驟多的操作，由于各序列缺少同步機(jī)制，并需要增加延時，所以執(zhí)行時間就比較長了。
[0005]經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或者類似文獻(xiàn)的公開報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種在軌道交通電力SCADA系統(tǒng)中，進(jìn)行多站點并行控制的實現(xiàn)方法，該方法使得各并行控制序列既能在一個時鐘周期內(nèi)互不干擾的運行，又能在需要邏輯判斷是能相互通信。從而實現(xiàn)真正意義上的電力并行控制功能，提高調(diào)度工作效率，減少事故處理時間。
[0007]為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，包括以下內(nèi)容:
[0008](I)小型機(jī)采用EPIC (顯式并行指令計算)架構(gòu)，使用Unix操作系統(tǒng)；
[0009](2)并行程控卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增加并行控制分組列、并行控制分列序號列和執(zhí)行條件列；[0010](3)主線程控制各并行控制分組子線程，并建立定時器線程；
[0011](4)子線程通過運行狀態(tài)、運行步驟以及等待狀態(tài)三個狀態(tài)字段和一個指令字段同主線程通訊；
[0012](5)各子線程獨立與電力SCADA系統(tǒng)通信。
[0013]所述并行程控卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中:
[0014]所述并行控制分組列:該列數(shù)據(jù)表示當(dāng)前卡片執(zhí)行時是否需要進(jìn)行并行控制及并行控制時需要并行執(zhí)行的遙控序列數(shù)量；
[0015]所述并行控制分列序號列:如果卡片需要并行控制運行，則該列表示每一并行控制系列中的操作步驟序列；
[0016]所述執(zhí)行條件列:該列表示卡片每一步操作需要的本序列步驟完成的前提條件或其他并行控制序列完成的前提條件，是用于同其它并行控制序列進(jìn)行通信的關(guān)鍵。
[0017]所述程控卡片選擇后，執(zhí)行如下步驟:
[0018](Al)程控卡片選擇執(zhí)行后，系統(tǒng)建立程控執(zhí)行主線程，該線程根據(jù)并行控制分組列中該卡片并行控制分組數(shù)建立同數(shù)量的并行控制分組子線程，同時建立一個定時器子線程;
[0019](A2)程控執(zhí)行主線程創(chuàng)建共享內(nèi)存區(qū)，為每一個并行控制分組子線程分配三個狀態(tài)字段和一個指令字段:
[0020]e.運行狀態(tài)字段，分別為運行、掛起、完成、關(guān)閉；
[0021]f.運行步驟字段，即執(zhí)行到該并行控制分組的第幾步；
[0022]g.等待狀態(tài)字段，包括本子線程的等待時間和等待狀態(tài)；
[0023]h.指令字段，由程控執(zhí)行主線程通知子線程。
[0024](A3)各并行控制分組子線程獨立的與電力SCADA系統(tǒng)通信，按步驟順序執(zhí)行對應(yīng)車站的電力遙控過程，并相應(yīng)的維護(hù)本線程的狀態(tài)字段。
[0025](A4)按照遙控選擇、返校確認(rèn)、遙控執(zhí)行、執(zhí)行確認(rèn)的順序進(jìn)行單步電力遙控過程，且各步執(zhí)行必須在規(guī)定時間間隔內(nèi)。定時器子線程定時通知各并行控制分組子線程，由各子線程維護(hù)本身的等待狀態(tài)字段，如果本子線程處于等待狀態(tài)，且等待時間超過預(yù)設(shè)值，立即放棄正在執(zhí)行的步驟，繼續(xù)執(zhí)行下一步操作。
[0026](A5) —般而言，各并行控制分組子線程是獨立運行的，但也可以將另一并行控制分組子線程的狀態(tài)字段值作為其某一步驟的前提條件。當(dāng)出現(xiàn)此種情況時，由本子線程主動定時的讀取作為前提條件的子線程的狀態(tài)字段，并判斷條件是否滿足；作為前提條件的子線程不需要進(jìn)行其他操作。
[0027](A6)定時器子線程定時通知程控執(zhí)行主線程，由主線程遍歷各并行控制分組子線程的狀態(tài)字段。當(dāng)主線程監(jiān)視到所有分組子線程均運行完成或被強(qiáng)制關(guān)閉后，結(jié)束此次卡片執(zhí)行。流程結(jié)束。
[0028]所述各并行控制分組子線程可以讀取其他子線程的狀態(tài)字段，但只能維護(hù)本子線程所分配到的狀態(tài)字段；執(zhí)行主線程可以讀取所有子線程的狀態(tài)字段。指令字段由執(zhí)行主線程維護(hù)，作為各子線程的執(zhí)行步驟的前提條件。
[0029]所述并行控制分組子線程發(fā)生故障時，處理方式如下:
[0030](BI)當(dāng)某一子線程發(fā)生故障，即遙控設(shè)備操作失敗時，本子線程維護(hù)運行狀態(tài)字段，并結(jié)束執(zhí)行流程，退出運行；
[0031](B2)當(dāng)某一子線程執(zhí)行到某一步驟，且需要另一子線程的狀態(tài)字段值作為前提條件時，如果作為前提條件的子線程因故障終止，則本子線程終止執(zhí)行，退出運行。
[0032]所述程控卡片執(zhí)行通過程序控制按鈕，由外部發(fā)送程序終止命令，處理方式如下:
[0033](Cl)當(dāng)外部發(fā)送程序終止命令后，程控執(zhí)行主線程向各子線程的指令字段寫入強(qiáng)制關(guān)閉指令；
[0034](C2)各子線程在執(zhí)行某一步操作時，在遙控選擇和遙控執(zhí)行前讀取指令字段，如果此時指令字段為強(qiáng)制關(guān)閉指令，則判斷本子線程執(zhí)行情況，如果當(dāng)前遙控執(zhí)行已完成，則放棄后續(xù)操作，退出運行；如果遙控選擇已執(zhí)行，而遙控執(zhí)行尚未執(zhí)行，則在發(fā)送遙控撤銷命令后，放棄后續(xù)操作，退出運行；
[0035](C3)程控執(zhí)行主線程遍歷各并行控制分組子線程的狀態(tài)字段，當(dāng)主線程監(jiān)視到所有分組子線程均運行完成或被強(qiáng)制關(guān)閉后，終止此次卡片執(zhí)行，流程結(jié)束。
[0036]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:在電力監(jiān)控系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)多變電所的同時并行遙控操作，大大減輕了軌道交通電力調(diào)度員的日常停送電的工作強(qiáng)度，特別對于長線路的接觸網(wǎng)停送電來說，由原來的各個變電所依次停送電，變?yōu)榱送瑫r進(jìn)行停送電，其執(zhí)行的時間效率提高是非常明顯的。
[0037]對于某一變電所退出的事故處理，通過程序控制的并行控制執(zhí)行機(jī)制，也可加快事故處理時間，提高應(yīng)急處置的效率，進(jìn)一步提高了電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化、智能化水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明線程運行流程圖一；
[0039]圖2為本發(fā)明線程運行流程圖二 ；
[0040]圖3為常規(guī)并行控制流程圖。
【具體實施方式】
[0041]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的解釋，但是以下的內(nèi)容不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042]本發(fā)明中，并行控制的核心思想是各并行分組序列同時并行運行，區(qū)別于常規(guī)并行控制，硬件架構(gòu)采用目前支持并行處理的最優(yōu)架構(gòu)EPIC。顯式并行指令計算(EPIC)模式專為高效地并行處理而設(shè)計，能夠同時處理多個指令或程序。它的基本設(shè)計思想是:提供一種新的機(jī)制、充分利用硬軟件協(xié)同能力來提高指令并行度。EPIC架構(gòu)要求充分發(fā)揮編譯程序的作用，在串行語義編寫的源程序中尋找由可并行執(zhí)行的指令段。在CPU處理命令時可對這些語義并行執(zhí)行，大大提高了并行程序的運行效率。
[0043]為了實現(xiàn)程序控制，程控卡片的設(shè)計非常重要。為了實現(xiàn)該并行控制方法，相比以往的卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有很多改變,卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要如下:
[0044]1、卡片有3張表組成，S卩:程控分類表、卡片分組表以及卡片步驟表，這3張表的具體結(jié)構(gòu)如下表1、表2、表3所75。
[0045]2、相比以往程控卡片增加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有:[0046]第一、卡片分組表中的并行控制分組列。該列數(shù)據(jù)表示當(dāng)前卡片執(zhí)行時是否需要進(jìn)行并行控制及并行控制時需要并行執(zhí)行的遙控序列數(shù)量。例如:“4”標(biāo)志需要并行執(zhí)行4個遙控序列?！癐”標(biāo)志需要執(zhí)行I個遙控序列，即是傳統(tǒng)的順序控制。
[0047]第二、卡片步驟表中增加并行控制分列序號，如果卡片需要并行控制運行，則該列表示每一并行控制系列中的操作步驟序列。
[0048]第三、卡片步驟表中增加執(zhí)行條件，該列表示卡片每一步操作需要的本序列步驟完成的前提條件或其他并行控制序列完成的前提條件，是用于同其它并行控制序列進(jìn)行通信的關(guān)鍵。
[0049]表1程控分類表
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于所述控制方法包括以下內(nèi)容: (O小型機(jī)采用顯式并行指令計算EPIC架構(gòu)，使用Unix操作系統(tǒng)； (2)并行程控卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增加并行控制分組列、并行控制分列序號列和執(zhí)行條件列； (3)主線程控制各并行控制分組子線程，并建立定時器線程； (4)子線程通過運行狀態(tài)、運行步驟以及等待狀態(tài)三個狀態(tài)字段和一個指令字段同主線程通訊； (5)各子線程獨立與電力SCADA系統(tǒng)通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于:所述并行程控卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中: 所述并行控制分組列:該列數(shù)據(jù)表示當(dāng)前卡片執(zhí)行時是否需要進(jìn)行并行控制及并行控制時需要并行執(zhí)行的遙控序列數(shù)量； 所述并行控制分列序號列:如果卡片需要并行控制運行，則該列表示每一并行控制系列中的操作步驟序列； 所述執(zhí)行條件列:該列表示卡片每一步操作需要的本序列步驟完成的前提條件或其他并行控制序列完成的前提條件，是用于同其它并行控制序列進(jìn)行通信的關(guān)鍵。`
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于:所述程控卡片選擇后，執(zhí)行如下步驟: (Al)程控卡片選擇執(zhí)行后，系統(tǒng)建立程控執(zhí)行主線程，該線程根據(jù)并行控制分組列中該卡片并行控制分組數(shù)建立同數(shù)量的并行控制分組子線程，同時建立一個定時器子線程；(A2)程控執(zhí)行主線程創(chuàng)建共享內(nèi)存區(qū)，為每一個并行控制分組子線程分配三個狀態(tài)字段和一個指令字段: a.運行狀態(tài)字段，分別為運行、掛起、完成、關(guān)閉； b.運行步驟字段，即執(zhí)行到該并行控制分組的第幾步； c.等待狀態(tài)字段，包括本子線程的等待時間和等待狀態(tài)； d.指令字段，由程控執(zhí)行主線程通知子線程； (A3)各并行控制分組子線程獨立的與電力SCADA系統(tǒng)通信，按步驟順序執(zhí)行對應(yīng)車站的電力遙控過程，并相應(yīng)的維護(hù)本線程的狀態(tài)字段； (A4)按照遙控選擇、返校確認(rèn)、遙控執(zhí)行、執(zhí)行確認(rèn)的順序進(jìn)行單步電力遙控過程，且各步執(zhí)行必須在規(guī)定時間間隔內(nèi)；定時器子線程定時通知各并行控制分組子線程，由各子線程維護(hù)本身的等待狀態(tài)字段，如果本子線程處于等待狀態(tài)，且等待時間超過預(yù)設(shè)值，立即放棄正在執(zhí)行的步驟，繼續(xù)執(zhí)行下一步操作； (A5)當(dāng)出現(xiàn)另一并行控制分組子線程的狀態(tài)字段值作為其某一步驟的前提條件的情況時，由本子線程主動定時的讀取作為前提條件的子線程的狀態(tài)字段，并判斷條件是否滿足；作為前提條件的子線程不需要進(jìn)行其他操作； (A6)定時器子線程定時通知程控執(zhí)行主線程，由主線程遍歷各并行控制分組子線程的狀態(tài)字段，當(dāng)主線程監(jiān)視到所有分組子線程均運行完成或被強(qiáng)制關(guān)閉后，結(jié)束此次卡片執(zhí)行；流程結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于:所述各并行控制分組子線程可讀取其他子線程的狀態(tài)字段，但只能維護(hù)本子線程所分配到的狀態(tài)字段；執(zhí)行主線程可讀取所有子線程的狀態(tài)字段；指令字段由執(zhí)行主線程維護(hù)，作為各子線程的執(zhí)行步驟的前提條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于:所述并行控制分組子線程發(fā)生故障時，處理方式如下: (BI)當(dāng)某一子線程發(fā)生故障，即遙控設(shè)備操作失敗時，本子線程維護(hù)運行狀態(tài)字段，并結(jié)束執(zhí)行流程，退出運行； (B2)當(dāng)某一子線程執(zhí)行到某一步驟，且需要另一子線程的狀態(tài)字段值作為前提條件時，如果作為前提條件的子線程因故障終止，則本子線程終止執(zhí)行，退出運行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于:所述程控卡片執(zhí)行通過程序控制按鈕，由外部發(fā)送程序終止命令，處理方式如下: (Cl)當(dāng)外部發(fā)送程序終止命令后，程控執(zhí)行主線程向各子線程的指令字段寫入強(qiáng)制關(guān)閉指令； (C2)各子線程在執(zhí)行某一步操作時，在遙控選擇和遙控執(zhí)行前讀取指令字段，如果此時指令字段為強(qiáng)制關(guān)閉指令，則判斷本子線程執(zhí)行情況，如果當(dāng)前遙控執(zhí)行已完成，則放棄后續(xù)操作，退出運行；如果遙控選擇已執(zhí)行，而遙控執(zhí)行尚未執(zhí)行，則在發(fā)送遙控撤銷命令后，放棄后續(xù)操作，退出運行； (C3)程控執(zhí)行主線程遍歷各并行控制分組子線程的狀態(tài)字段，當(dāng)主線程監(jiān)視到所有分組子線程均運行完成或被強(qiáng)制關(guān)閉后，終止此次卡片執(zhí)行，流程結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項`所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于:所述并行控制分組子線程按照需求可動態(tài)建立。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的基于小型機(jī)的電力SCADA并行控制方法，其特征在于:所述各分組子線程創(chuàng)建共享內(nèi)存區(qū)，分配三個狀態(tài)字段和一個指令字段來實時監(jiān)控各子線程運行狀態(tài)；通過主線程建立定時器子線程，定時喚醒掛起子線程并分配CPU運行時間片，確保各子線程能及時、穩(wěn)定、安全的運行。
【文檔編號】G06F9/38GK103513962SQ201210223666
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】金凌玲, 吳涇, 程暢, 葛鑫 申請人:上海寶信軟件股份有限公司