基于虛擬數據庫的電網通信元數據模型構建

宋英姿

摘? 要：在我國科學技術水平不斷進步下，目前被廣泛應用。本文針對電網通信共享性較低的問題，提出了基于虛擬數據庫的電網通信元數據模型設計，并制定基于HDFS的元數據管理準則、基于“發布-訂閱”的電網通信元數據分發方案、基于HBase的電網通信元數據共享運作方案、虛擬數據庫中電網通信表的構建方案，以此實現電網通信元數據高效管理。經實驗驗證，當某智能配電網數據通信系統應用所構建模型后，智能配電網數據通信系統實時性、通信網路服務質量、用戶吞吐量與數據吞吐量、丟包率、響應效率均符合標準，且可為10000個賬戶提供同時應用，共享性極高。

關鍵詞：虛擬數據庫;電網;通信;元數據;模型;Hbase

引言

電力通信系統中各模塊若仍使用傳統接口方式通信，無法保證電網通信業務數據的傳輸速度以及傳輸質量，且無法實現電力通信系統的智能化管理，因此一種有效的電網通信業務數據融合技術對于維持電力通信系統的高質量通信具有重要意義。電網通信業務數據規模隨著科技的發展將越來越大，以往電網通信業務數據通常采用物理集中方式融合，傳統的物理集中方式融合過程中數據庫較為有限，數據規模小，無法實時更新，物理集中方式融合難度較大，且擴展極為困難，無法適應現代電力通信系統中大容量數據的高速通信，嚴重影響通信數據的傳輸質量以及通信服務質量，基于傳統物理集中方式的以上缺陷，研究電網通信業務數據融合技術，采用虛擬數據庫技術融合電網通信業務數據，虛擬數據庫技術可依據電網通信業務數據的不斷增加而實時更新，有效提升融合準確性，增加用戶體驗效果，優化電力通信網絡服務質量。

1智能電網及電力通信介紹

智能電網應用的基礎是以發電、電力輸送、電能轉換以及電量損耗為目標的，根據對電網運營和調控等進行創新集成，確保電力能源從生產到使用更加安全和穩定。近幾年來，電力企業在不斷完善智能電網，通過各種方法和途徑來實現其與先進技術的結合。另外，為了確保電力系統能夠穩定運行，必須要匹配高效且快速的軟件和硬件。電力通信在發電、輸電和用電等一系列環節都有應用，為通信服務提供了強大的保障。從發電環節到電力使用環節的一系列操作是非常困難和非常復雜的，因此有必要針對統一的研究和先進的集中控制來實現穩定實用的電力傳輸，這些基于電源通信機制的最佳配置。電網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構，完全能夠表明電網和電力通信系統之間有著特別密切的聯系。電力市場是調控自動化和高科技商業化的一種方法，在電力系統現代化過程中顯示出非常重要的意義。

2模型構建

目前較為成熟電網通信元數據共享模型存在：聯邦數據庫、中間件技術、數據倉庫。本文使用基于數據倉庫的電網通信元數據集成形式，建立基于虛擬數據庫的電網通信元數據模型。并制定模型運作機制，其中包含了基于HDFS的元數據管理準則、基于“發布-訂閱”的電網通信元數據分發方案、基于HBase的電網通信元數據共享運作方案以及虛擬數據庫構建方案。

2.1數據獲取方面

在智能電網運行過程中，必須獲取大量數據，例如電纜和配電箱運行狀態的數據。目前獲取數據的方法是在相關的硬件設施處設置傳感器，以便整個系統可以穩定運行。收集相關信號后，將其轉換為電信號并發送到控制系統，并分析電網的運行情況以實現電網的調度。此過程很大程度上取決于通信系統的運行狀況，如果通信系統無法正常穩定地運行，將導致信號丟失和斷開，從而將大大降低整個電源系統的運行質量。在信號方面，如果通信系統無法穩定運行，則這些信號將不會發送到控制中心，系統將無法收集和分析事故信息，事故將在整個系統中蔓延，癱瘓整個智能電網系統。

2.2物聯網技術

在智能電網中，其會因用戶互動特性的不同而生成豐富的應用，例如分布式電源、智能家居等，通過這些應用的生成，并結合智能化監控業務，可使具有不同功能的傳感器以及智能終端在智能電網的各個區域中得到廣泛分布，并利用通信工程網絡來實施數據傳輸與處理。所以，在智能電網通信工程中涉及許多不同種類、分布廣泛和數量眾多的網絡終端接入技術。目前我國正通過試點的方式來研究各類有線與無線組網模式，在配網自動化工程中已經對光纖與無線組網相結合的工作模式進行了廣泛應用，這使得人們將目光聚焦到物聯網技術上。物聯網技術已經在輸電線路狀態監測、配電及變電自動化工程中進行了試點應用。在智能電網中，其未來發展過程中將使得智能傳感器遍布于智能輸變電、智能發電以及智能配用電等不同領域，而智能傳感器所采集的數據則可依據管理業務與電力生產業務的不同而劃分成運動監控數據、用戶互動數據、電網保護數據、安全作業數據以及資產管理數據五種。

2.3安全防護技術

智能電網通信工程是為了對全網狀態信息進行深度采集，并使信息能夠在一二次設備之間進行高度共享，以便于實現智能化處理與決策，使電網運行過程中可能出現的問題得到有效解決。智能電網的智能化特點需要利用信息來進行保證的，如果信息流未串連起來，便難以構建出相應的智能電網。智能電網中的信息安全也是非常重要的，其對智能電網的可靠運行有著巨大影響。現階段，電網企業在智能電網通信工程建設中已經對很多安全域進行了劃分，并對相應的安全防線進行了設置，如線向加密、橫向隔離以及內外網防護等。

結語

本文構建一種基于虛擬數據庫的電網通信元數據模型，以期為電網通信系統提高有價值研究。將本文模型應用于某智能配電網數據通信系統后，得出以下幾點結論：1）本文模型在傳輸電網通信元數據時，非實時數據延遲始終大于80ms，實時數據延遲始終低于80ms，實時數據延遲低于非實時數據延遲，實時性較高;2）實時數據包平均接收率一直大于92%，非實時數據包平均接收率一直大于96%，本文模型應用下，通信網絡服務質量較優;3）在10kV、20kV線路上，不同用戶量下系統元數據吞吐量始終≥90Mbit/s;當元數據包分別為64字節與1518字節兩種類型時，元數據吞吐量在多次測試中吞吐量始終≥95Mbit/s，本文模型符合電網通信需求;4）當電網通信元數據包幀長為64字節、1518字節時，智能配電網數據通信系統的電網通信元數據丟包率最大值為0.03、0.04，丟包率極小;5）當智能配電網數據通信系統應用賬戶從2000個上升至10000個時，應用本文模型后智能配電網數據通信系統網絡負荷率<10%，主要節點CPU負載始終低于40%，本文模型可提高智能配電網數據通信系統共享性;6）在不同賬戶數量應用中，單個瀏覽器頁面內存占用均值為77M、元數據傳輸平均耗時104ms，本文模型滿足電網通信元數據傳輸需求。

參考文獻

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