消息中间件在电力调度自动化系统中的应用

消息中间件在电力调度自动化系统中的应用

丁捷王纪立

（国电南瑞科技股份有限公司211106）

摘要：主要研究消息中间件在电力调度自动化系统中的应用，分析了中间件和消息中间件的结构特点与应用优势，在此基础上，对电力调度自动化系统中消息中间件的应用进行了探讨。

关键词：消息中间件；电力调度自动化系统

90年代之后，分布式计算机环境与客户机、服务器模式成为主流工业控制技术，为工业生产和控制提供了更加灵活高效、低成本易维护的应用环境。计算计算机技术的不断发展，硬件平台从单机系统逐渐发展为网络系统，平台集成度不断提高，运算能力随之增强，外部接口设备数量也越来越多，而不同的硬件设备在系统开发使用中出现了兼容性问题，中间件技术则可以为不同硬件平台提供稳定的接口程序，在电力调度自动化系统中得到了广泛应用。

一、概述

（一）中间件

电力调度自动化系统经历了集中式、功能式和分布式三个不同的发展阶段，其中集中式和功能式早期系统造价低廉，但是系统功能单一，智能化程度，灵活性与稳定性不理想，可拓展功能有限。分布式系统是近些年出现的新型电力调度自动化系统结构，由监控系统和后台服务器组成自动化调度系统，提供遥测、遥信、遥控以及数据传输等多种功能，基于C/S结构，中间件模块通讯，在保证了数据传输完整性的同时，也进一步简化了系统开发流程，缩短开发周期，控制开发成本。中间件可以简单理解为网络节点上分布的通信平台软件，有数据库中间件、远程过程中间件、消息中间件等多种不同的分类。中间件的软硬接口程序独立运行，应用程序与底层通信模块功能独立，并使用接口封装软件功能当做软件组件，实现跨平台与软件环境共享，异构环境下可以进行对象互操作，保证操作的一致性与完整性。中间件提供了屏蔽分布式环境，能够兼容各种不同的网络协议、硬件体系结构、操作系统以及数据库差异，提供标准通讯协议以及格式访问应用服务，可以通过一个或多个应用模型以及管理程序执行复杂操作。

（二）消息中间件

电力调度自动化系统为电力系统自动化管理提供各种实时数据源，给调度高级应用软件提供各种实时数据，模拟培训系统、MIS系统功能都需要电网运行各种实时数据，如果没有电网实时数据源，其他电力调度系统都无法工作。现阶段，电力调度自动化系统都基于开放性数据库，系统采集到的各种现场数据都存入了各种商业数据库中，调度高级应用软件需要访问数据库执行功能，但是电力系统描述形式以及计算机功能实现方法有一定差异，不同厂商设计的应用软件数据模式、实现平台不同，导致系统访问接口不能形成统一标准，消息中间件则可以为高级调度应用程序提供数据库访问高效可靠的信息传递通道，完成数据传输和互操作等多种高级功能。

二、电力调度自动化系统消息中间件的应用

（一）系统拓扑结构

中间件技术给基于C/S结构的计算机软硬件应用模式带来了新的结构形式，提供了一种客户/中间件/服务器的三层逻辑层次，和传统C/S计算模式相比，存在着一定的优越性，消息中间件负责整个系统的消息中转，独立于硬件和应用程序，软硬件变化不会对消息中间件造成影响，给电力调度自动化系统自动化工程建设以及功能拓展提供了更多便利。消息中间件在电力调度自动化系统中的应用进一步提高了系统性能和可拓展性能，商业数据库能够直接支持的客户有限，而应用服务器则能够支持更多的连接，而增加能够承担重负荷的应用服务器，则能够平衡不同服务器的负载，增加客户机支持数量，同时减轻数据库负担。消息中间件将应用服务器多点分布在多个机器上，有效防止了单点失败，服务对象连接到失败服务对象上的客户可以透明重新转移连接到正常服务对象上，系统运行可靠性更高，而且消息中间件无需为客户单独开发程序，系统开发效率和灵活性更高。

（二）系统设计与实现

消息中间件有一定的工业标准，基于工业标准串口RS-232、RS-422以及TCP/IP等协议和X/Open分布式事务处理模型，满足分布式计算机环境多样化、规模化、逻辑复杂化、业务逻辑复杂化、用户数据规模化的需求。消息中间件系统由发送、接收和输入处理三个功能模块组成，系统运行过程中，分别负责进程守护、串口建立、套接字连接、应用模块服务等功能。系统中应用模块借助消息中间件服务执行应用逻辑处理操作，消息中间件不直接区分客户对象和服务对象，而是在交互过程中体现出客户与服务关系，自行定义配置文件与数据结构，用户自行填写配置文件，用户结合自身情况，分配系统服务资源，增减应用服务。启动消息中间件之后，系统将读取数据结构Appl存入共享内容，创设核心模块和应用模块对应的消息队列，设置对应队列ID的环境变量，共享内存以及环境并联，基于面向对象系统结构，将对象分布在网络节点上，消息驱动对象行为，标识对象名字，借助共享内存、消息队列、命名管道等机制完成进程通讯与参数传递等功能。消息中间接基于标准工业TCP/IP通信通信协议，能够通过数据校验、超时重做、流量控制等数据机制提高传输可靠性和数据传输的实时性，并利用口令管理、数据加密等措施提高数据安全性。消息中间件将服务应用模块分为静态和动态两种，频繁使用业务为静态业务，不经常使用业务为动态业务，动态业务根据需求启动，静态服务则系统初始化时启动，并维持激活状态。

结语：

给出了一种适用于电网调度自动化系统的消息中间件设计方案，该消息中间件基于分布式消息处理模型和相关标准，借助消息队列、共享共存、环境变量等内部机制形成有机整体，满足电力调度对信息传输可靠性、安全性以及稳定性的需求。

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