实时数据库技术在澜沧江集控中心综合数据平台中的应用研究
时间：2021-04-08 07:52:56 来源：达达文档网 本文已影响 人 
【摘要】集控中心综合数据平台是计算机监控系统、水情水调系统、电能量系统等集控生产系统数据交互的平台，是公司生产数据展示的窗口和对外提供生产数据的接口。随着集控中心规模的快速发展，平台接入数据的数量、数据的实时性、数据处理能力、获取数据的接口、实时数据展示、系统安全性上已不能满足集控中心现有业务需求。为确保集控中心综合数据平台系统持续、可靠、稳定运行，需要对集控中心综合数据平台各项功能进行改造和优化，其中使用实时数据库技术对平台数据存储层的改造是平台优化的关键环节。本文以海迅实时数据库示例，研究了该实时数据库在综合数据平台中应用的关键技术，并给出了平台改造后的运行效果。
【关键词】实时数据库;集控中心;综合数据平台
1.引言
自动化系统作为电力企业的重要系统，具有准确的设备结构信息和实时运行信息，如果其他应用系统能够灵活、正确地利用这些信息，可极大的提高开发效率和准确率。而由于各自动化系统之间以及自动化系统与管理系统之间是不同的厂商、不同的功能侧重而往往互不通信，各自形成了信息孤岛。自动化系统的实时数据不能被充分的挖掘分析，形成有价值的决策信息;管理系统则因为找不到有价值的数据进行挖掘分析，得出的数据缺乏必要的说服力和正确性，并且自动化系统的厂商不同，数据接口不规范，提供的对外接口也不一致，使得其它应用系统调用这些数据时需要定制开发单独的接口进行数据传输，系统互联复杂，而且不可重用。
基于上述情况，澜沧江集控中心于2010年11月建成综合数据平台，接入已投产的相关电力自动化子系统，包括计算机监控系统、电能量采集系统、继电保护和故障录波信息管理系统以及水情水调系统。通过建立该系统，通过统一的标准对各子系统进行数据采集和交换，并对外统一提供数据和模型访问接口，达到各系统间数据传输和交换的目的[1]。
但随着集控中心规模的快速发展，投产的水电站数量增加，平台接入数据的数量、数据的实时性、数据处理能力、获取数据的接口、实时数据展示、系统安全性上已不能满足集控中心现有业务需求。为确保集控中心综合数据平台系统持续、可靠、稳定运行，需要对集控中心综合数据平台数据采集和存储功能进行改造优化，目前主流技术是采用专业的实时数据库专门采集和存储自动化系统中不断变化的采样数据。
实时数据库是一种基于时间序列的处理海量实时/历史数据的专用数据库，广泛应用于工业自动化领域。其最大的特点是极高的海量实时数据处理能力、很高的存储压缩比以及变化存储能力[2]。实时数据库主要作为所有遥测遥信以及计算值的实时历史数据存储载体，摒弃传统的周期采样模式，采用变化即存储的方式，以更加精确、完整的记录电厂机组运行轨迹。
为了满足实时性的要求，本文提供一种综合数据平台实时数据库改造方案，使用国产海迅实时数据库实现系统数据的快速存取，该实时数据库通过集成总线实现分布式的数据存取方式，具有通用数据库管理能力，能管理全流域分布的实时数据，保证全流域数据的一致性。应用研究表明，使用海迅实时数据库能够大幅度提高数据采样精度和存取效率，为平台整体优化升级提供了可能，同时也为基于综合数据平台的跨系统上层应用开发提供了基础[3]。
2.研究内容
2.1 集控中心综合数据平台数据库环境改造
当前，澜沧江集控中心综合数据平台数据库系统采用关系数据库保存从各系统获取的数據，受关系数据库性能限制，仅周期保存电能量系统、水情水调系统采集的实时性不高的运行数据，而对于计算机监控系统、继电保护和故障录波信息管理系统中实时性要求较高的监控数据和保护信号，关系数据库无法长期完整的记录该数据。因此综合数据平台无法提供监控系统和保信系统相应的数据支撑跨系统的应用开发工作。
基于海迅实时数据库的综合数据平台则成功的解决了这一问题，在实际应用中海迅实时数据库用来保存带有时间标记的时序数据，主要是不断变化采集数据，比如机组和线路实时功率、电流、电压等信息。这些数据的特点是采集点非常多、变化频繁，数据量非常大，具有海量的特征。综合数据平台对于这类数据要求要有非常高的存储、检索速度和压缩性能。这部分数据我们称作历史数据，记录了整个发电线路的运行轨迹，在系统改造中所有历史采样数据统一存储在海迅实时数据库中，从而实现变化即存储的方式，这种方式是对原有按照周期（分钟级）存储至关系库方式的较大改进。图1所示展示了综合数据平台改造后的数据库环境。
图1 综合数据平台改造后的数据库环境
2.2 海迅实时数据库数据采集与存储
综合数据平台中海迅实时数据库主要采集计算机监控系统、电能量采集系统、继电保护和故障录波信息管理系统以及水情水调系统数据。其中计算机监控系统和继电保护和故障录波信息管理系统主要以IEC104和IEC103报文格式对外提供实时数据，海迅数据接口通过解析相应报文实时获取数据并进行数据存储;而电能量采集系统和水情水调系统由于本身数据实时性不高，只需海迅数据库接口定期从源系统关系库中获取数据并进行存储。
海迅实时数据库数据采集与存储的实现与以往有所不同，主要体现在两个方面：一是数据变化信息实时存入海迅实时数据库中，从而实现基于变化的实时采样，即数据一旦变化就存储到海迅实时数据库中，相比于传统的周期性采样（分钟级，历史采样），可以更加真实精确地完整地记录电网运行轨迹。另一方面，基于变化的实时采样技术可以实现连续（非帧方式）的历史反演和事故反演。
2.3 集控中心综合数据平台数据虚拟访问技术
实时数据库与传统的关系型数据库各有所长，实时数据库主要针对带时间标记的时序数据（快速、连续、带时标、海量）存储和检索而设计，可以很好地满足海量数据写入极其频繁、很高压缩性能、检索效率要求特别高的要求。实时数据库虽然提供了历史数据的高速缓冲区，但本质上是一种纯文件系统的存储方式。而关系型数据库在存储、查询、分布式访问、管理上均好于纯文件系统，关系型数据库在实现层次关系、父子关系、引用关系的设置，设立数据校验规则（商业规则），采用事务机制来保证数据的完整性，并行处理软件RAC支持等方面均优于实时数据库。
图2 经过改造后的澜沧江集控中心
综合数据平台整体架构
集控中心综合数据平台需要关系数据库和实时数据库共同支撑，一方面完成事务型和流程型的业务逻辑，另一方面利用海迅实时数据库完成生产过程控制环节中的高效实时数据处理。因此，系统提供基于实时数据库和关系数据库建立虚拟数据环境，利用数据虚拟访问技术实现标准、统一、透明的数据访问，实现用户无须关心信息究竟存储在哪里以及如何存储的目标。海迅实时数据库与传统的关系型数据库数据虚拟访问技术极大地增强了数据库在平台中的扩展能力。对于上层应用开发来说，虚拟访问技术屏蔽了平台内部异构数据库环境，对外统一提供API、Webservice等访问接口，既保证了平台数据的一致性，同时也大幅度降低了应用开发的难度和复杂度。
经过改造后的澜沧江集控中心综合数据平台整体架构如图2所示。
参考文献
[1]辛耀中.新世纪电网调度自动化技术发展趋势[J].电网技术，2001，25（12）：1-10.
[2]张慎明，卜凡强，姚建国等.遵循IEC 61970 标准的实时数据库管理系统[J].电力系统自动化，2002，26（24）：29-33.
[3]王想，朱红勤，曹国艳.基于海迅实时数据库的电网运行数据统计查询系统的设计[J].无线互联科技，2013，29（1）：113-115.
作者简介：
周劲鹰，男，重庆人，大学本科，中级职称，现供职于江苏瑞中数据股份有限公司，研究方向：实时数据库技术。
王想，男，江苏镇江人，硕士，中级职称，现供职于江苏瑞中数据股份有限公司，研究方向：实时数据库技术。
