分布式實時數(shù)據(jù)庫在輸變電系統(tǒng)中的應用

蔡曉龍　張鋒國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司

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分布式實時數(shù)據(jù)庫在輸變電系統(tǒng)中的應用

蔡曉龍張鋒
國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司

本論文主要對分布式實時數(shù)據(jù)在輸變電系統(tǒng)中各項事務管理和數(shù)據(jù)匯總處理等應用進行闡述。首先介紹了分布式實時數(shù)據(jù)庫及其特點，接著，詳細介紹了分布式實時數(shù)據(jù)庫在輸變電系統(tǒng)中的應用。分布式實時數(shù)據(jù)庫的建立可以實現(xiàn)對國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司所有事務的處理和對所運營的各地區(qū)的變電站實時數(shù)據(jù)進行匯總和處理，同時為智能變電站網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的建立提供知識庫數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗。為變電站的聯(lián)網(wǎng)運行奠定基礎。

分布式實時數(shù)據(jù)庫 事務處理 輸變電系統(tǒng)

國網(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)，運維設備遍及全省，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（開閉站）21座，總容量為36524MVA。分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的處理能力，實現(xiàn)跨廠區(qū)、跨地域的信息管理，將分散在各個區(qū)域的控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等獲得的大規(guī)模實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，提高實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的處理能力。為了實現(xiàn)輸變電系統(tǒng)的安全運行管理，防止輸變電站系統(tǒng)出現(xiàn)問題而引發(fā)事故，進一步提高輸變電系統(tǒng)的可靠性，同時縮短電網(wǎng)故障處理時間，必須采用數(shù)字化、現(xiàn)代化、科學化的指導管理和維護手段，以提升輸變電運行管理水平。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。隨著電力系統(tǒng)自動化進程的推進，在一個變電站中安裝大量的變電設備實時監(jiān)測系統(tǒng)，從而產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要存儲、處理，如果采用集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)會使網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量、數(shù)據(jù)庫服務器的負擔大大增加，甚至會使系統(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)庫及分布式計算的方案，也就是把一個變電站的實時數(shù)據(jù)存儲于一臺數(shù)據(jù)庫服務器上，再將數(shù)據(jù)經(jīng)過預處理后得到可以反映各設備運行狀態(tài)的有價值的數(shù)字序列，并將其存儲于設備狀態(tài)表中，再通過網(wǎng)絡將這些數(shù)據(jù)傳送到輸變電系統(tǒng)的主站系統(tǒng)中。

1　分布式實時數(shù)據(jù)庫

一個分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由Ⅳ個站點通過固定網(wǎng)絡連接而成，其中每個站點都有一個數(shù)據(jù)庫服務器，所有的數(shù)據(jù)庫服務器共同構成一個分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持全局實時事務處理。每個數(shù)據(jù)庫服務器均有場地自治性，支持局部實時事務處理。每個分布式實時數(shù)據(jù)庫服務器包含一個全局實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（GRTDBMS）、一個本地實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（LRTDBMS）、一個通信管理器（CM）、一個數(shù)據(jù)字典（DD）、一個本地內(nèi)存數(shù)據(jù)庫（LMDB）和一個本地外存數(shù)據(jù)庫（LSDB）。其融合了分布式數(shù)據(jù)庫和實時系統(tǒng)的特點，使其滿足快速響應的應用需求。

分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要包括三部分：全局事務管理系統(tǒng)、局部實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫。分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DRDBS）主要的特征有：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部雖然物理上分為若干個服務器，但是在邏輯上保持為一個整體；透明性：實時性；數(shù)據(jù)冗余度適度增加；集中和自治相結合的管理控制方法；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、消耗及各種相關的一、二次設備構成的整體，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)電機的投運和超高壓遠距離輸電等的出現(xiàn)后，使電力系統(tǒng)的控制尤為復雜。目前，500kV交流變電站是我國電力主網(wǎng)絡的重要樞紐。同時，在輸變電自動化系統(tǒng)中運用前沿的自動化技術、計算機技術和通信技術等高新

科學技術已成為電網(wǎng)運行的重要內(nèi)容，這不僅有利于改進輸變電系統(tǒng)運行管理模式，而且可以提高設備自動化水平，進一步夯實安全生產(chǎn)基礎。國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司負責所有山西省內(nèi)的500kV及以上輸變電系統(tǒng)的運行管理和維護。其中較典型的為榆次的智能輸變電自動化系統(tǒng)，陽泉、晉中、呂梁、忻州等地的高壓輸變電系統(tǒng)，各個輸變電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在地域上是分散的，都存儲到對應的變電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。故國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司應建立一個全局事務管理系統(tǒng)對電力公司的所有事務進行管理，尤其是對所有輸變電系統(tǒng)的局部實時數(shù)據(jù)庫進行管理和維護，以實現(xiàn)實時對數(shù)據(jù)進行記錄存儲、對故障情況進行報警存儲，為后續(xù)知識庫的建立奠定基礎。

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

3　應用

由于電能的生產(chǎn)、輸送、消耗是同時進行的，因而輸變電系統(tǒng)的運行維護也必須保持連續(xù)，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，輸變電自動化系統(tǒng)應具備快速分析、及時處理故障的能力。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、隔離開關、互感器及相應的保護控制等設備。隔離開關監(jiān)測系統(tǒng)、電容器監(jiān)測系統(tǒng)、變壓器監(jiān)測系統(tǒng)、斷路器監(jiān)測系統(tǒng)等，設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了對全站主要設備的自動監(jiān)視、測量、控制、保護及信息傳遞，提高了全站的安全運行水平。該系統(tǒng)主要包括監(jiān)測裝置實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息、監(jiān)測數(shù)據(jù)告警信息、監(jiān)測裝置臺賬信息、實用化指標統(tǒng)計信息等數(shù)據(jù)。實現(xiàn)重要變電設備狀態(tài)和關鍵運行環(huán)境的實時監(jiān)測、預警、分析、診斷、評估和預測等功能，并集中向其它系統(tǒng)提供標準化狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)有效的管理變電設備狀態(tài)運行。變電運行工區(qū)事務管理系統(tǒng)對傳入的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總處理，并且與下級變電站的局部實時數(shù)據(jù)庫事務處理系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)對各個變電站的異地維護、升級、控制等工作，同時將收集合成的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲到主站系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫中。

各級變電站中都有各自的局部實時數(shù)據(jù)庫事務處理系統(tǒng)和設備狀態(tài)監(jiān)測和管理系統(tǒng)，設備狀態(tài)監(jiān)測和管理系統(tǒng)負責實時收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，設備狀態(tài)監(jiān)測包括保護設備監(jiān)測數(shù)據(jù)、互感器監(jiān)測數(shù)據(jù)、隔離開關監(jiān)測數(shù)據(jù)、電容器監(jiān)測數(shù)據(jù)、變壓器監(jiān)測數(shù)據(jù)、斷路器監(jiān)測數(shù)據(jù)等，然后將這些實時數(shù)據(jù)合成處理，分析評估，同時對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行管理，進而生成實時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，最后將變電設備監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到變電運行工區(qū)事務管理系統(tǒng)省公司的監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)庫中。同時省公司主站系統(tǒng)通過對各個變電站內(nèi)變壓器、斷路器、電容器、隔離開關、互感器及相應的保護控制等電氣設備的狀態(tài)進行監(jiān)測，將設備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總，實現(xiàn)綜合分析、故障診斷和狀態(tài)評估的功能，并為數(shù)據(jù)挖掘與輔助決策等高級應用提供技術支撐。

4　總結

本文介紹了分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征，提出了一種適應變電站綜合統(tǒng)籌運行需要的分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構，討論了其關鍵技術。本文提出的分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系在數(shù)據(jù)分布式處理上滿足輸變電系統(tǒng)多級管理的需求。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時數(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)的運行能力，保證整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

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