調(diào)控云電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)管理策略

溫濤

【摘 ?要】設(shè)計(jì)了基于調(diào)控云的電網(wǎng)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)縱向互聯(lián)信息共享的系統(tǒng)。介紹調(diào)控云的建設(shè)情況，數(shù)據(jù)云平臺(tái)的模型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)情況，模型數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化;采用Kafka消息中心實(shí)現(xiàn)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)信息的縱向互聯(lián)和信息共享，最后對(duì)各級(jí)調(diào)控機(jī)構(gòu)按訂閱推送，保障了縱向和橫向部門(mén)間的業(yè)務(wù)協(xié)同。目前該系統(tǒng)已應(yīng)用于華中電網(wǎng)，推進(jìn)了業(yè)務(wù)流程的交互，減輕了用戶(hù)的工作量，提升了工作效率。

【關(guān)鍵詞】調(diào)控云;數(shù)據(jù)云平臺(tái);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化;縱向互聯(lián);Kafka消息總線

1、調(diào)控云平臺(tái)

電力大數(shù)據(jù)綜合了電力企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)和管理數(shù)據(jù)，調(diào)度控制云（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“調(diào)控云”）是基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的理念設(shè)計(jì)、面向智能電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的服務(wù)平臺(tái)，具有“資源虛擬化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用服務(wù)化”的特點(diǎn)。調(diào)控云作為電力生產(chǎn)控制類(lèi)業(yè)務(wù)的底層技術(shù)基礎(chǔ)，提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、運(yùn)行環(huán)境支撐、模型數(shù)據(jù)服務(wù)等，為新一代調(diào)度控制系統(tǒng)分析決策中心的建設(shè)提供支撐，同時(shí)承載調(diào)控中心以及公司各部門(mén)的各類(lèi)應(yīng)用。

調(diào)控云是國(guó)家電網(wǎng)有限公司“三朵云”規(guī)劃中的一個(gè)重要組成部分。為適應(yīng)“統(tǒng)一管理、分級(jí)調(diào)度”的調(diào)度管理模式，調(diào)控云采用統(tǒng)一和分布相結(jié)合的分級(jí)部署設(shè)計(jì)，形成國(guó)分主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)和各省級(jí)協(xié)同節(jié)點(diǎn)的兩級(jí)部署，共同構(gòu)成一個(gè)完整的調(diào)控云體系。主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)和協(xié)同節(jié)點(diǎn)在硬件資源層面各自獨(dú)立進(jìn)行管理;在數(shù)據(jù)層面，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)作為調(diào)控云各類(lèi)模型及數(shù)據(jù)的中心，負(fù)責(zé)元數(shù)據(jù)和字典數(shù)據(jù)的管理，并負(fù)責(zé)調(diào)控云各類(lèi)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型建立，以及國(guó)調(diào)和分中心管轄范圍內(nèi)模型及數(shù)據(jù)的匯集，協(xié)同節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)本省模型及數(shù)據(jù)的匯集并向主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)同步/轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù);在業(yè)務(wù)層面，調(diào)控云作為一個(gè)有機(jī)整體，由主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)基于全網(wǎng)模型，提供完整的模型服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)及業(yè)務(wù)應(yīng)用，各協(xié)同節(jié)點(diǎn)基于本省完整模型及按需的外網(wǎng)模型提供相關(guān)業(yè)務(wù)服務(wù)

2、調(diào)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理

調(diào)控云軟件架構(gòu)按照云計(jì)算典型分層設(shè)計(jì)自下而上進(jìn)行層次劃分，包括IaaS層、PaaS層和SaaS層，并配置云安全防護(hù)功能。調(diào)控云平臺(tái)服務(wù)層（PaaS）集成了調(diào)控云的核心組件，支撐應(yīng)用運(yùn)行所需的軟件運(yùn)行環(huán)境，相關(guān)工具與服務(wù)。

模型數(shù)據(jù)能夠在數(shù)據(jù)的采集與匯聚、存儲(chǔ)及使用與展示等多個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。模型數(shù)據(jù)支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、列式數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和MPP數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供分布式存儲(chǔ)與統(tǒng)一訪問(wèn)功能，支持多種類(lèi)型的存儲(chǔ)及訪問(wèn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)操作，并提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求的處理。

2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)：按照行進(jìn)行存儲(chǔ)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)擅長(zhǎng)隨機(jī)讀操作，不適合用于大數(shù)據(jù)，主要用于數(shù)據(jù)訪問(wèn)實(shí)時(shí)性不高的場(chǎng)合，例如電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息等。

2.2列式數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)表中同一列或相關(guān)列的數(shù)據(jù)會(huì)被組織存儲(chǔ)在一起，這樣既減少了查詢(xún)操作時(shí)的I/O，也便于壓縮，從而節(jié)省存儲(chǔ)空間。列式存儲(chǔ)適合于較低延遲的讀寫(xiě)訪問(wèn)、高并發(fā)的訪問(wèn)請(qǐng)求?；诹写鎯?chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理裝載速度快、易于壓縮、易于做聚合分析，適宜于大數(shù)據(jù)規(guī)模下的統(tǒng)計(jì)、分析等應(yīng)用功能。

2.3分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：基于內(nèi)存進(jìn)行存儲(chǔ)，支持對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和訪問(wèn)，具備數(shù)據(jù)表的分片與多副本機(jī)制，提供高速的本地訪問(wèn)接口、遠(yuǎn)方服務(wù)訪問(wèn)接口，支持?jǐn)?shù)據(jù)關(guān)系描述和檢索，主要用于存儲(chǔ)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息。

2.4MPP數(shù)據(jù)庫(kù)：采用sharednothing架構(gòu)（MPP），數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)模型和應(yīng)用特點(diǎn)劃分到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，每臺(tái)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)或者商業(yè)通用網(wǎng)絡(luò)互相連接，彼此協(xié)同計(jì)算，作為整體提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。通過(guò)將數(shù)據(jù)分布到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通過(guò)并行查詢(xún)處理來(lái)提高查詢(xún)性能。MPP數(shù)據(jù)庫(kù)具有完全的可伸縮性、高可用、高性能、資源共享等優(yōu)勢(shì)。

2.5調(diào)控云模型數(shù)據(jù)層作為數(shù)據(jù)處理的中間層，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和分析接口，能讓上層應(yīng)用以統(tǒng)一的接口連接關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、列式數(shù)據(jù)庫(kù)、MPP數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等不同的數(shù)據(jù)源。統(tǒng)一訪問(wèn)接口提供基于SQL的數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問(wèn)，屏蔽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的差異。

調(diào)控信息結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是不同機(jī)構(gòu)間、不同專(zhuān)業(yè)間業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)，保證了業(yè)務(wù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互質(zhì)量和效率。調(diào)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的實(shí)現(xiàn)保證了調(diào)控?cái)?shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式上的統(tǒng)一規(guī)范，避免了數(shù)據(jù)共享時(shí)結(jié)構(gòu)不一致所造成的中間處理?yè)Q件，為國(guó)調(diào)、分中心、省調(diào)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)、分、省”）三級(jí)調(diào)控信息共享打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3、調(diào)控?cái)?shù)據(jù)信息的共享機(jī)制

目前，國(guó)分、分省協(xié)同平臺(tái)通過(guò)小郵件方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，但存在丟失文件，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定，易被覆蓋等問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)各調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)安全、可靠地交換和共享，提高數(shù)據(jù)共享的實(shí)時(shí)性和針對(duì)性，結(jié)合國(guó)分一體化數(shù)據(jù)模型中心和智能數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)情況，以調(diào)控云總線作為數(shù)據(jù)同步和共享的中介，實(shí)現(xiàn)調(diào)控信息的共享。

云總線是由服務(wù)總線和消息總線構(gòu)成的，服務(wù)總線為云端應(yīng)用和客戶(hù)端應(yīng)用提供訂閱/發(fā)布式的遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用服務(wù);消息總線實(shí)現(xiàn)云端、客戶(hù)端之間的訂閱/發(fā)布式的消息傳輸服務(wù)。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)維護(hù)和共享遵循“源端維護(hù)、全局共享”的原則。基于Kafka原理，調(diào)控模型數(shù)據(jù)云中心的主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)通過(guò)消息總線把數(shù)據(jù)下發(fā)給國(guó)分層源數(shù)據(jù)端和協(xié)同節(jié)點(diǎn)。當(dāng)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)發(fā)布最新的元數(shù)據(jù)后，協(xié)同節(jié)點(diǎn)和源數(shù)據(jù)端自動(dòng)驗(yàn)證是否可以執(zhí)行，并將驗(yàn)證結(jié)果反饋給主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)。源數(shù)據(jù)端與對(duì)應(yīng)的云端、協(xié)同節(jié)點(diǎn)與主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)通過(guò)消息總線實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)匯集，實(shí)現(xiàn)縱向互聯(lián)。同時(shí)，可將需要的模型數(shù)據(jù)從主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)訂閱到本地協(xié)同節(jié)點(diǎn)及本地源數(shù)據(jù)端。

調(diào)控云通過(guò)縱向同步軟件的模型訂閱/發(fā)布功能，為各級(jí)調(diào)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供按需訂閱模型數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)公共模型信息共享。各級(jí)調(diào)控利用縱向同步軟件客戶(hù)端可進(jìn)行模型查詢(xún)、篩選和訂閱，后臺(tái)數(shù)據(jù)同步功能依據(jù)訂閱記錄，實(shí)時(shí)監(jiān)視增量變化數(shù)據(jù)，并利用消息總線作為傳輸通道，及時(shí)將增量數(shù)據(jù)分發(fā)給訂閱者。

4、結(jié)束語(yǔ)

基于調(diào)控云平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享方案，在電網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化管理的基礎(chǔ)上，利用Kafka消息總線，實(shí)現(xiàn)國(guó)分、分省的數(shù)據(jù)之間主動(dòng)推送和按需訂閱的信息共享，提高了電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行一體化管理水平，實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)電網(wǎng)截然不同的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)理念和體系，加快了“信息電網(wǎng)，智慧電網(wǎng)”的前進(jìn)步伐。國(guó)、分、省三級(jí)調(diào)控機(jī)構(gòu)的運(yùn)行數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心匯集，有利于推進(jìn)業(yè)務(wù)流程的交互，減輕用戶(hù)的工作量，極大地提升工作效率。電網(wǎng)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)縱向信息共享有效解決了分布式環(huán)境中異構(gòu)系統(tǒng)的信息交互，保障了縱向和橫向多級(jí)業(yè)務(wù)部門(mén)間的業(yè)務(wù)協(xié)同和信息共享，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好的使用目標(biāo)，開(kāi)創(chuàng)電網(wǎng)“綠色、環(huán)保、節(jié)能”新局面。

參考文獻(xiàn)：

[1]奚江惠，胡濟(jì)洲，裘微江，等.大電網(wǎng)安全穩(wěn)定沙盤(pán)推演系統(tǒng)[J].湖北電力，2016，40（01）：1-5，10

[2]辛耀中，石俊杰，周京陽(yáng)，等.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39（1）：2-8.

[3]蔡德福，曹侃，唐澤洋，等.大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用[J].湖北電力，2016，40（06）：22-26.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)太原供電公司）