基于虛擬數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)模型構(gòu)建

宋英姿

摘? 要：在我國科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步下，目前被廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)電網(wǎng)通信共享性較低的問題，提出了基于虛擬數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)，并制定基于HDFS的元數(shù)據(jù)管理準(zhǔn)則、基于“發(fā)布-訂閱”的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)分發(fā)方案、基于HBase的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)共享運(yùn)作方案、虛擬數(shù)據(jù)庫中電網(wǎng)通信表的構(gòu)建方案，以此實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)高效管理。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)某智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)用所構(gòu)建模型后，智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、通信網(wǎng)路服務(wù)質(zhì)量、用戶吞吐量與數(shù)據(jù)吞吐量、丟包率、響應(yīng)效率均符合標(biāo)準(zhǔn)，且可為10000個(gè)賬戶提供同時(shí)應(yīng)用，共享性極高。

關(guān)鍵詞：虛擬數(shù)據(jù)庫;電網(wǎng);通信;元數(shù)據(jù);模型;Hbase

引言

電力通信系統(tǒng)中各模塊若仍使用傳統(tǒng)接口方式通信，無法保證電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸速度以及傳輸質(zhì)量，且無法實(shí)現(xiàn)電力通信系統(tǒng)的智能化管理，因此一種有效的電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)對(duì)于維持電力通信系統(tǒng)的高質(zhì)量通信具有重要意義。電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)模隨著科技的發(fā)展將越來越大，以往電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通常采用物理集中方式融合，傳統(tǒng)的物理集中方式融合過程中數(shù)據(jù)庫較為有限，數(shù)據(jù)規(guī)模小，無法實(shí)時(shí)更新，物理集中方式融合難度較大，且擴(kuò)展極為困難，無法適應(yīng)現(xiàn)代電力通信系統(tǒng)中大容量數(shù)據(jù)的高速通信，嚴(yán)重影響通信數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量以及通信服務(wù)質(zhì)量，基于傳統(tǒng)物理集中方式的以上缺陷，研究電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，采用虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)融合電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，虛擬數(shù)據(jù)庫技術(shù)可依據(jù)電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的不斷增加而實(shí)時(shí)更新，有效提升融合準(zhǔn)確性，增加用戶體驗(yàn)效果，優(yōu)化電力通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

1智能電網(wǎng)及電力通信介紹

智能電網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)是以發(fā)電、電力輸送、電能轉(zhuǎn)換以及電量損耗為目標(biāo)的，根據(jù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營和調(diào)控等進(jìn)行創(chuàng)新集成，確保電力能源從生產(chǎn)到使用更加安全和穩(wěn)定。近幾年來，電力企業(yè)在不斷完善智能電網(wǎng)，通過各種方法和途徑來實(shí)現(xiàn)其與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合。另外，為了確保電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，必須要匹配高效且快速的軟件和硬件。電力通信在發(fā)電、輸電和用電等一系列環(huán)節(jié)都有應(yīng)用，為通信服務(wù)提供了強(qiáng)大的保障。從發(fā)電環(huán)節(jié)到電力使用環(huán)節(jié)的一系列操作是非常困難和非常復(fù)雜的，因此有必要針對(duì)統(tǒng)一的研究和先進(jìn)的集中控制來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定實(shí)用的電力傳輸，這些基于電源通信機(jī)制的最佳配置。電網(wǎng)和電力通信之間存在某些相似之處，兩者都具有相互支持和使用的外部體系結(jié)構(gòu)，完全能夠表明電網(wǎng)和電力通信系統(tǒng)之間有著特別密切的聯(lián)系。電力市場(chǎng)是調(diào)控自動(dòng)化和高科技商業(yè)化的一種方法，在電力系統(tǒng)現(xiàn)代化過程中顯示出非常重要的意義。

2模型構(gòu)建

目前較為成熟電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)共享模型存在：聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫、中間件技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫。本文使用基于數(shù)據(jù)倉庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)集成形式，建立基于虛擬數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)模型。并制定模型運(yùn)作機(jī)制，其中包含了基于HDFS的元數(shù)據(jù)管理準(zhǔn)則、基于“發(fā)布-訂閱”的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)分發(fā)方案、基于HBase的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)共享運(yùn)作方案以及虛擬數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方案。

2.1數(shù)據(jù)獲取方面

在智能電網(wǎng)運(yùn)行過程中，必須獲取大量數(shù)據(jù)，例如電纜和配電箱運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。目前獲取數(shù)據(jù)的方法是在相關(guān)的硬件設(shè)施處設(shè)置傳感器，以便整個(gè)系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。收集相關(guān)信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送到控制系統(tǒng)，并分析電網(wǎng)的運(yùn)行情況以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的調(diào)度。此過程很大程度上取決于通信系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，如果通信系統(tǒng)無法正常穩(wěn)定地運(yùn)行，將導(dǎo)致信號(hào)丟失和斷開，從而將大大降低整個(gè)電源系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在信號(hào)方面，如果通信系統(tǒng)無法穩(wěn)定運(yùn)行，則這些信號(hào)將不會(huì)發(fā)送到控制中心，系統(tǒng)將無法收集和分析事故信息，事故將在整個(gè)系統(tǒng)中蔓延，癱瘓整個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

在智能電網(wǎng)中，其會(huì)因用戶互動(dòng)特性的不同而生成豐富的應(yīng)用，例如分布式電源、智能家居等，通過這些應(yīng)用的生成，并結(jié)合智能化監(jiān)控業(yè)務(wù)，可使具有不同功能的傳感器以及智能終端在智能電網(wǎng)的各個(gè)區(qū)域中得到廣泛分布，并利用通信工程網(wǎng)絡(luò)來實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸與處理。所以，在智能電網(wǎng)通信工程中涉及許多不同種類、分布廣泛和數(shù)量眾多的網(wǎng)絡(luò)終端接入技術(shù)。目前我國正通過試點(diǎn)的方式來研究各類有線與無線組網(wǎng)模式，在配網(wǎng)自動(dòng)化工程中已經(jīng)對(duì)光纖與無線組網(wǎng)相結(jié)合的工作模式進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，這使得人們將目光聚焦到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、配電及變電自動(dòng)化工程中進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。在智能電網(wǎng)中，其未來發(fā)展過程中將使得智能傳感器遍布于智能輸變電、智能發(fā)電以及智能配用電等不同領(lǐng)域，而智能傳感器所采集的數(shù)據(jù)則可依據(jù)管理業(yè)務(wù)與電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)的不同而劃分成運(yùn)動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、用戶互動(dòng)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)保護(hù)數(shù)據(jù)、安全作業(yè)數(shù)據(jù)以及資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)五種。

2.3安全防護(hù)技術(shù)

智能電網(wǎng)通信工程是為了對(duì)全網(wǎng)狀態(tài)信息進(jìn)行深度采集，并使信息能夠在一二次設(shè)備之間進(jìn)行高度共享，以便于實(shí)現(xiàn)智能化處理與決策，使電網(wǎng)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題得到有效解決。智能電網(wǎng)的智能化特點(diǎn)需要利用信息來進(jìn)行保證的，如果信息流未串連起來，便難以構(gòu)建出相應(yīng)的智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)中的信息安全也是非常重要的，其對(duì)智能電網(wǎng)的可靠運(yùn)行有著巨大影響?，F(xiàn)階段，電網(wǎng)企業(yè)在智能電網(wǎng)通信工程建設(shè)中已經(jīng)對(duì)很多安全域進(jìn)行了劃分，并對(duì)相應(yīng)的安全防線進(jìn)行了設(shè)置，如線向加密、橫向隔離以及內(nèi)外網(wǎng)防護(hù)等。

結(jié)語

本文構(gòu)建一種基于虛擬數(shù)據(jù)庫的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)模型，以期為電網(wǎng)通信系統(tǒng)提高有價(jià)值研究。將本文模型應(yīng)用于某智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)后，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1）本文模型在傳輸電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)時(shí)，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)延遲始終大于80ms，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)延遲始終低于80ms，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)延遲低于非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)延遲，實(shí)時(shí)性較高;2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包平均接收率一直大于92%，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包平均接收率一直大于96%，本文模型應(yīng)用下，通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量較優(yōu);3）在10kV、20kV線路上，不同用戶量下系統(tǒng)元數(shù)據(jù)吞吐量始終≥90Mbit/s;當(dāng)元數(shù)據(jù)包分別為64字節(jié)與1518字節(jié)兩種類型時(shí)，元數(shù)據(jù)吞吐量在多次測(cè)試中吞吐量始終≥95Mbit/s，本文模型符合電網(wǎng)通信需求;4）當(dāng)電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)包幀長為64字節(jié)、1518字節(jié)時(shí)，智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)丟包率最大值為0.03、0.04，丟包率極小;5）當(dāng)智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)用賬戶從2000個(gè)上升至10000個(gè)時(shí)，應(yīng)用本文模型后智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率<10%，主要節(jié)點(diǎn)CPU負(fù)載始終低于40%，本文模型可提高智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)共享性;6）在不同賬戶數(shù)量應(yīng)用中，單個(gè)瀏覽器頁面內(nèi)存占用均值為77M、元數(shù)據(jù)傳輸平均耗時(shí)104ms，本文模型滿足電網(wǎng)通信元數(shù)據(jù)傳輸需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 周靜，孫媛媛，胡紫巍，等.智能電網(wǎng)信息通信架構(gòu)演進(jìn)探討[J].中國電力，2018，51（3）：131-135.