實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)新平臺(tái)的數(shù)據(jù)接入方法

周 升，金文德，李 煒，王志強(qiáng)

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007；3.杭州意能軟件有限公司，杭州 310014）

0 引言

國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司于2012年開(kāi)始進(jìn)行國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)和試點(diǎn)研究，從實(shí)施的效果看，已基本滿足國(guó)家電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)要求和浙江省電力公司實(shí)際應(yīng)用要求，具備了推廣實(shí)施的條件。因此，在2012年試點(diǎn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，于2013年在浙江省范圍內(nèi)推廣覆蓋國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)，旨在年底完成各級(jí)SCADA（調(diào)度數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）、電能量、在線監(jiān)測(cè)、營(yíng)銷等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入，累計(jì)測(cè)點(diǎn)超千萬(wàn)。如何高效接入、存儲(chǔ)這一龐大的數(shù)據(jù)，成為未來(lái)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

本文結(jié)合多年實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)接入經(jīng)驗(yàn)，遵循OSGi框架，通過(guò)Webservice方式，提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的、通用的數(shù)據(jù)接入方法。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)向縱深發(fā)展，信息化各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)海量數(shù)據(jù)的管理和利用提出了越來(lái)越高的要求，需要利用實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)打通各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)的利用率，因此急需加強(qiáng)電網(wǎng)海量實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用[1]。國(guó)家電網(wǎng)公司于2011年頒布了海量歷史/準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)典型設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范，規(guī)范和指導(dǎo)網(wǎng)省電力公司實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)。

浙江省電力公司經(jīng)過(guò)充分選型論證，于2005年確定依托PI實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)建立浙江電網(wǎng)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱PI平臺(tái)）。歷經(jīng)7年的建設(shè)和發(fā)展，建成了一個(gè)省、地二級(jí)部署的平臺(tái)，接入了生產(chǎn)、調(diào)度和營(yíng)銷等150余萬(wàn)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)，已廣泛應(yīng)用于發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度、營(yíng)銷等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，發(fā)揮了積極作用[2-3]。但是由于該實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)較早，對(duì)照國(guó)家電網(wǎng)公司后續(xù)制定的技術(shù)規(guī)范與要求，在PI平臺(tái)上暴露出了一些問(wèn)題，制約了實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。

2012年，浙江省電力公司開(kāi)展了國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱新平臺(tái)）的研究與試點(diǎn)工作，接入典型應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)接入的安全性、穩(wěn)定性、可靠性及可維護(hù)性；遷移了現(xiàn)有典型應(yīng)用，驗(yàn)證了遷移的便捷性；從個(gè)性化開(kāi)發(fā)和集中式開(kāi)發(fā)入手，分別在試點(diǎn)的地區(qū)供電公司以不同模式開(kāi)發(fā)典型新應(yīng)用，驗(yàn)證了新應(yīng)用開(kāi)發(fā)的方便性。因此，在總結(jié)前期研發(fā)、試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，新平臺(tái)已經(jīng)具備了全面推廣實(shí)施的條件。

2013年，浙江省電力公司開(kāi)展全省新平臺(tái)推廣應(yīng)用工作，旨在年底完成全省現(xiàn)有PI平臺(tái)上主要應(yīng)用和有價(jià)值數(shù)據(jù)的遷移，在全省電力系統(tǒng)范圍內(nèi)推廣覆蓋實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)新平臺(tái)。

1.2 平臺(tái)數(shù)據(jù)接入

數(shù)據(jù)接入是實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用的重要技術(shù)領(lǐng)域之一。自PI平臺(tái)建成以來(lái)，在全省范圍內(nèi)已接入主/配電網(wǎng)SCADA、電能量、用電信息采集、輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、電壓監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量等系統(tǒng)數(shù)據(jù)。各源系統(tǒng)參照101，103，DL/T 860等規(guī)約或者利用Webservice，E文件等方式把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入到PI平臺(tái)中[4-5]，如圖1所示。由于源系統(tǒng)眾多，且基本每個(gè)源系統(tǒng)都配套相應(yīng)的數(shù)據(jù)接入接口，造成了接口開(kāi)發(fā)投入及服務(wù)器資源消耗巨大、管理成本過(guò)高等問(wèn)題。

新平臺(tái)應(yīng)實(shí)現(xiàn)全省調(diào)度、運(yùn)檢、營(yíng)銷等業(yè)務(wù)千萬(wàn)級(jí)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的規(guī)范接入與共享，本著“充分利舊、平穩(wěn)過(guò)渡”的原則，需要把原有PI平臺(tái)中的數(shù)據(jù)接入接口遷移到新平臺(tái)中。

圖1 PI平臺(tái)數(shù)據(jù)接入

但是不能只單純地對(duì)原有PI平臺(tái)接口進(jìn)行改造，而應(yīng)嚴(yán)格遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”的原則，對(duì)新平臺(tái)數(shù)據(jù)接入方法進(jìn)行研究，避免以往繁雜的實(shí)現(xiàn)方式和高額的軟/硬件費(fèi)用，從而達(dá)到降低公司信息化建設(shè)成本、提升數(shù)據(jù)接入管理效率的目的。

2 新平臺(tái)數(shù)據(jù)接入

2.1 接入方法分析

浙江電網(wǎng)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)新平臺(tái)采用全省大集中的部署模式，數(shù)據(jù)和應(yīng)用都集中部署在省級(jí)服務(wù)器上。該模式符合國(guó)家電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)要求，便于進(jìn)行全省的統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)劃、統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)便于基于平臺(tái)應(yīng)用的全省推廣，部署架構(gòu)如圖2所示。

省級(jí)數(shù)據(jù)接口服務(wù)器用于集中部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入接口，接入源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，如用電信息采集、SCADA、電能量、輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)等。其中SCADA和電能量系統(tǒng)都采用標(biāo)準(zhǔn)E文件格式進(jìn)行數(shù)據(jù)接入。

本文針對(duì)輸變電、電能質(zhì)量等其他系統(tǒng)，按照國(guó)家電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)以及浙江電力公司制定發(fā)布的《實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)接入存儲(chǔ)規(guī)范》中數(shù)據(jù)接入的要求，通過(guò)Webservice方式，提供標(biāo)準(zhǔn)、通用的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)測(cè)點(diǎn)配置以及測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)接入的方法。

該方法采用OSGi服務(wù)平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。相比于一般的無(wú)框架或使用其他框架的接口，使用OSGi框架可使接口做到模塊獨(dú)立化。通過(guò)Karaf環(huán)境進(jìn)行發(fā)布后，源系統(tǒng)就能直接訪問(wèn)Webservice接口，如圖3所示。

圖2 新平臺(tái)部署架構(gòu)

圖3 新平臺(tái)數(shù)據(jù)接入

在OSGi框架中，組件被稱為Bundle，由提供Bundle自身功能的資源（如Java類文件、配置文件等）、MANIFEST.MF文件和其它資源文件構(gòu)成[6-7]。遵循OSGi框架規(guī)范，將數(shù)據(jù)接入服務(wù)作為1個(gè)Bundle，其中包含了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫入、歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)招、測(cè)點(diǎn)建立、測(cè)點(diǎn)修改等Java類文件。

采用基于OSGi框架的組件化開(kāi)發(fā)具有以下優(yōu)勢(shì)[8]：

（1）便于開(kāi)發(fā)分工?；贠SGi的組件設(shè)計(jì)方式可將個(gè)人或群組以Bundle為單位來(lái)區(qū)分。屬于該Bundle的可單獨(dú)設(shè)計(jì)本Bundle內(nèi)的運(yùn)作，而不需要考慮其他的Bundle。

（2）抽象化設(shè)計(jì)。將Bundle抽象化，不需要了解整體細(xì)節(jié)。抽象化后即可清楚得到需要的信息，而非所有的細(xì)節(jié)。

（3）有利于設(shè)計(jì)復(fù)用。Bundle可重復(fù)使用，易于遷移到新環(huán)境。

（4）易于維護(hù)。每個(gè)Bundle能方便地獨(dú)立卸載，而不影響其他的Bundle。

2.2 接入方法應(yīng)用舉例

以浙江省輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入新平臺(tái)為例，分析數(shù)據(jù)接入方法的應(yīng)用。

浙江省電力公司于2011年在PI平臺(tái)中接入了各地區(qū)供電公司的輸變電在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。其中輸電包括氣象、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線覆冰厚度、導(dǎo)線舞動(dòng)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；變電包括變壓器油中溶解氣體、變壓器鐵芯接地電流、GIS局部放電、斷路器、避雷器等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。累計(jì)測(cè)點(diǎn)4萬(wàn)多個(gè)。

為了把這些在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入到新平臺(tái)中，利用本文提出的接入方法對(duì)原有數(shù)據(jù)接口進(jìn)行改造。

首先，通過(guò)輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)外提供數(shù)據(jù)的接口，獲取在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備信息，保存在中間表中。目的是避免平臺(tái)側(cè)接口改造對(duì)源系統(tǒng)接口的影響，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。

其次，利用數(shù)據(jù)接入方法中的“測(cè)點(diǎn)新建CreatePointInfo”方法，從設(shè)備信息表中獲取建點(diǎn)所需信息，并在新平臺(tái)中建立相應(yīng)測(cè)點(diǎn)。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備信息有異動(dòng)，則利用“測(cè)點(diǎn)修改EditPointInfo”方法對(duì)新平臺(tái)中的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行修改。

最后，利用“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入SetCurData”方法從數(shù)據(jù)表中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并寫入到新平臺(tái)相應(yīng)測(cè)點(diǎn)中。如果發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)有缺失，則利用“歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)招InsertHisData”方法，從數(shù)據(jù)表中補(bǔ)招測(cè)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)。

整個(gè)數(shù)據(jù)接入流程如圖4所示。電能質(zhì)量、用電信息采集等其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入新平臺(tái)也可利用該接入方法實(shí)現(xiàn)。

圖4 輸變電數(shù)據(jù)接入流程

2.3 測(cè)試結(jié)果

目前，輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已通過(guò)本文提出的接入方法寫入新平臺(tái)中。

選取瀝陽(yáng)5931線184號(hào)導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)單元線溫測(cè)點(diǎn)為例，對(duì)該接入方法的功能進(jìn)行驗(yàn)證。

從輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中獲取到的該測(cè)點(diǎn)部分?jǐn)?shù)據(jù)顯示，從2013年 8月29日8∶05—8∶31，每2 min就有1個(gè)數(shù)據(jù)寫入到平臺(tái)中。利用客戶端工具在實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)中查詢?cè)摐y(cè)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)，該測(cè)點(diǎn)每隔2 min就有1個(gè)新的值，且在相同時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)與從輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取的結(jié)果完全一致。因此可以證明該方法在功能上已符合數(shù)據(jù)接入的需求。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的快速推進(jìn)，電力生產(chǎn)管理過(guò)程中產(chǎn)生的大量實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)需要集中存儲(chǔ)、整合、分析和共享。本文提出了一種基于OSGi架構(gòu)的通用化數(shù)據(jù)接入方法，可以在一定程度上解決原有PI平臺(tái)中數(shù)據(jù)接入存在的問(wèn)題，充分發(fā)揮新平臺(tái)數(shù)據(jù)中心的作用，為今后調(diào)度、運(yùn)檢、營(yíng)銷等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的大規(guī)模綜合應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

[1]陳樹(shù)勇，宋書(shū)芳，李蘭欣，等.智能電網(wǎng)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（8）∶1-7.

[2]陶敏，郭寧.PI實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)優(yōu)化[J].浙江電力，2011，30（8）∶1-8.

[3]周升，陶敏.實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)通用訪問(wèn)方法研究[J].浙江電力，2012（12）∶94-98.

[4]張鷹，湯磊.SCADA與PI間的數(shù)據(jù)接口及通信規(guī)約設(shè)計(jì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006（30）∶195-197.

[5]張鷹，張浩，費(fèi)東虎，等.PI系統(tǒng)SCADA數(shù)據(jù)的接入及應(yīng)用案例[J].華東電力，2008，36（6）∶61-64.

[6]葛新，董朝陽(yáng)，梁小江.基于OSGi面向服務(wù)的軟件體系架構(gòu)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2012，22（10）∶121-124.

[7]楊延.基于OSGi面向智能電網(wǎng)的構(gòu)件化應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，38（3）∶58-60.

[8]朱二莉.基于OSGi的企業(yè)信息管理系統(tǒng)框架研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2012（9）∶8-10.