分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在輸變電系統(tǒng)中的應(yīng)用

蔡曉龍　張鋒國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司

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分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在輸變電系統(tǒng)中的應(yīng)用

蔡曉龍張鋒
國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司

本論文主要對(duì)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在輸變電系統(tǒng)中各項(xiàng)事務(wù)管理和數(shù)據(jù)匯總處理等應(yīng)用進(jìn)行闡述。首先介紹了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其特點(diǎn)，接著，詳細(xì)介紹了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在輸變電系統(tǒng)中的應(yīng)用。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立可以實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司所有事務(wù)的處理和對(duì)所運(yùn)營(yíng)的各地區(qū)的變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和處理，同時(shí)為智能變電站網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建立提供知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)。為變電站的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 事務(wù)處理 輸變電系統(tǒng)

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司是省公司直屬的大型輸變電企業(yè)，運(yùn)維設(shè)備遍及全省，包括500kV及以上輸電線路共88條（6512.791km），其中1000kV特高壓線路1條（116.181km），士800kV直流線路l條（248.513公里）士660kV直流線路1條（304.792km）。1000kV變電站l座，500kV變電站（開(kāi)閉站）21座，總?cè)萘繛?6524MVA。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的處理能力，實(shí)現(xiàn)跨廠區(qū)、跨地域的信息管理，將分散在各個(gè)區(qū)域的控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等獲得的大規(guī)模實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的處理能力。為了實(shí)現(xiàn)輸變電系統(tǒng)的安全運(yùn)行管理，防止輸變電站系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題而引發(fā)事故，進(jìn)一步提高輸變電系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)縮短電網(wǎng)故障處理時(shí)間，必須采用數(shù)字化、現(xiàn)代化、科學(xué)化的指導(dǎo)管理和維護(hù)手段，以提升輸變電運(yùn)行管理水平。這就要求能夠解決輸變電系統(tǒng)故障的判斷和定位，為分析和處理事故提供直觀可靠的依據(jù)。在輸變電系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)不同單位之間的數(shù)據(jù)共享需要分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)程的推進(jìn)，在一個(gè)變電站中安裝大量的變電設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)、處理，如果采用集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的負(fù)擔(dān)大大增加，甚至?xí)瓜到y(tǒng)不能正常工作。為解決上述矛盾，本文提出分布式數(shù)據(jù)庫(kù)及分布式計(jì)算的方案，也就是把一個(gè)變電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，再將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到可以反映各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有價(jià)值的數(shù)字序列，并將其存儲(chǔ)于設(shè)備狀態(tài)表中，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳送到輸變電系統(tǒng)的主站系統(tǒng)中。

1　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

一個(gè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由Ⅳ個(gè)站點(diǎn)通過(guò)固定網(wǎng)絡(luò)連接而成，其中每個(gè)站點(diǎn)都有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，所有的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器共同構(gòu)成一個(gè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，支持全局實(shí)時(shí)事務(wù)處理。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器均有場(chǎng)地自治性，支持局部實(shí)時(shí)事務(wù)處理。每個(gè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器包含一個(gè)全局實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（GRTDBMS）、一個(gè)本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（LRTDBMS）、一個(gè)通信管理器（CM）、一個(gè)數(shù)據(jù)字典（DD）、一個(gè)本地內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)（LMDB）和一個(gè)本地外存數(shù)據(jù)庫(kù)（LSDB）。其融合了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)，使其滿足快速響應(yīng)的應(yīng)用需求。

分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要包括三部分：全局事務(wù)管理系統(tǒng)、局部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DRDBS）主要的特征有：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部雖然物理上分為若干個(gè)服務(wù)器，但是在邏輯上保持為一個(gè)整體；透明性：實(shí)時(shí)性；數(shù)據(jù)冗余度適度增加；集中和自治相結(jié)合的管理控制方法；可用性等。

2　輸變電系統(tǒng)

電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、消耗及各種相關(guān)的一、二次設(shè)備構(gòu)成的整體，而變電站為電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，尤其是在大容量發(fā)電機(jī)的投運(yùn)和超高壓遠(yuǎn)距離輸電等的出現(xiàn)后，使電力系統(tǒng)的控制尤為復(fù)雜。目前，500kV交流變電站是我國(guó)電力主網(wǎng)絡(luò)的重要樞紐。同時(shí)，在輸變電自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)用前沿的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等高新

科學(xué)技術(shù)已成為電網(wǎng)運(yùn)行的重要內(nèi)容，這不僅有利于改進(jìn)輸變電系統(tǒng)運(yùn)行管理模式，而且可以提高設(shè)備自動(dòng)化水平，進(jìn)一步夯實(shí)安全生產(chǎn)基礎(chǔ)。國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司負(fù)責(zé)所有山西省內(nèi)的500kV及以上輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行管理和維護(hù)。其中較典型的為榆次的智能輸變電自動(dòng)化系統(tǒng)，陽(yáng)泉、晉中、呂梁、忻州等地的高壓輸變電系統(tǒng)，各個(gè)輸變電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在地域上是分散的，都存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的變電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。故國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司應(yīng)建立一個(gè)全局事務(wù)管理系統(tǒng)對(duì)電力公司的所有事務(wù)進(jìn)行管理，尤其是對(duì)所有輸變電系統(tǒng)的局部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和維護(hù)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)、對(duì)故障情況進(jìn)行報(bào)警存儲(chǔ)，為后續(xù)知識(shí)庫(kù)的建立奠定基礎(chǔ)。

可知，省公司的全局事務(wù)管理系統(tǒng)包括三個(gè)大的局部事務(wù)管理系統(tǒng)：職能部門局部事務(wù)管理系統(tǒng)、中心局部事務(wù)管理系統(tǒng)和生產(chǎn)單位局部事務(wù)管理系統(tǒng)。職能部門局部事務(wù)管理系統(tǒng)分別對(duì)其所包括的8個(gè)職能部門進(jìn)行管理；中心局部事務(wù)處理系統(tǒng)對(duì)其所涵蓋的3個(gè)中心單位進(jìn)行管理和統(tǒng)籌；生產(chǎn)單位局部事務(wù)管理系統(tǒng)分別對(duì)其下屬的8個(gè)單位進(jìn)行管理和統(tǒng)籌。本文主要介紹生產(chǎn)單位局部事務(wù)管理系統(tǒng)中的變電運(yùn)行工區(qū)局部事務(wù)管理系統(tǒng)。

3　應(yīng)用

由于電能的生產(chǎn)、輸送、消耗是同時(shí)進(jìn)行的，因而輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)也必須保持連續(xù)，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，輸變電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備快速分析、及時(shí)處理故障的能力。其中，變電站是電力系統(tǒng)重要的組成部分，它包括變壓器、斷路器、電容器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器及相應(yīng)的保護(hù)控制等設(shè)備。隔離開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電容器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、斷路器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全站主要設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)及信息傳遞，提高了全站的安全運(yùn)行水平。該系統(tǒng)主要包括監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)告警信息、監(jiān)測(cè)裝置臺(tái)賬信息、實(shí)用化指標(biāo)統(tǒng)計(jì)信息等數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)重要變電設(shè)備狀態(tài)和關(guān)鍵運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、分析、診斷、評(píng)估和預(yù)測(cè)等功能，并集中向其它系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)有效的管理變電設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行。變電運(yùn)行工區(qū)事務(wù)管理系統(tǒng)對(duì)傳入的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，并且與下級(jí)變電站的局部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)變電站的異地維護(hù)、升級(jí)、控制等工作，同時(shí)將收集合成的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到主站系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。

各級(jí)變電站中都有各自的局部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理系統(tǒng)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括保護(hù)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、互感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、隔離開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、電容器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、變壓器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、斷路器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，然后將這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)合成處理，分析評(píng)估，同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，進(jìn)而生成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，最后將變電設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到變電運(yùn)行工區(qū)事務(wù)管理系統(tǒng)省公司的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)省公司主站系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各個(gè)變電站內(nèi)變壓器、斷路器、電容器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器及相應(yīng)的保護(hù)控制等電氣設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總，實(shí)現(xiàn)綜合分析、故障診斷和狀態(tài)評(píng)估的功能，并為數(shù)據(jù)挖掘與輔助決策等高級(jí)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

4　總結(jié)

本文介紹了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特征，提出了一種適應(yīng)變電站綜合統(tǒng)籌運(yùn)行需要的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)，討論了其關(guān)鍵技術(shù)。本文提出的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系在數(shù)據(jù)分布式處理上滿足輸變電系統(tǒng)多級(jí)管理的需求。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)共享，提高系統(tǒng)間冗余備份能力，從而提高輸變電系統(tǒng)特大電網(wǎng)的運(yùn)行能力，保證整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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