基于OS2主站系统的海量数据共享技术研究

第２５卷　第２Ｏ期　电子设计工程　２０１７年ｌ０月　Ｖ０１．２５　Ｎｏ．２０　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　０ｃｔ．２０１７　基于０Ｓ２主站系统的海量数据共享技术研究　李惠松　，宛小绚　（１＿广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州５１６０００；２．惠州蓄能发电有限公司广东惠州５１６１００）　摘要：为了解决０Ｓ２主站系统数据传输和共享效率低下，重复传输频发等问题。文中对（＝ｉｓ２主站　系统的海量数据共享技术进行了研究，分析了０Ｓ２主站系统数据特性、交互方式。并定义了数据　交互接口，为０Ｓ２主站系统的海量数据共享提供了技术支持，使得分散的业务系统间保持数据的　一致性和准确性，从而实现将统一的、具有权威性的０Ｓ２主站系统数据分发给其他业务系统，实现　电网运行海量数据的有序共享。　关键词：０Ｓ２主站系统；数据共享；数据交互接口；数据传输　中图分类号：ＴＮ９９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６２３６（２０１７）２０—０００６—０３　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｍａｓｓｉｖｅ　ｄａｔａ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＯＳ２　ｍａｓｔｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ＬＩ　Ｈｕｉ－ｓｏｎｇ　．ＷＡＮ　Ｘｉａｏ—ｘｕａｎ　（１．Ｈｕｉｚｈｏｕ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｕｉｚｈｏｕ　５１６０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈｕｉｚｈｏｕ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｕｉｚｈｏｕ　５１６１００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｉｎｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ，￣ｅｑｕｅｎｔ　ｔｒａｎｓｍｉｓ・　ｓｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｄａｔａ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＯＳ２　ｍａｓｔｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｓｙｓ—　ｔｅｒｎ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　０Ｓ２　ｍａｓｔｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ，ａｎｄ　ｄｅｆｉｎｅｓ　Ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｅｘ—　ｃｈａｎｇｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏ￣ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｄａｔａ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＯＳ２　ｍａｓｔｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｓｙｓ—　ｔｅｒｎ，ｓｏ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｅ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ｓｙｓｔｅｍｓ，　ｔｈｕｓ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｕｎｉｉｆｅｄ　ａｎｄ　ａｕｔｈｏｒｉｔａｔｉｖｅ　ＯＳ２　ｍａｓｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄａｔａ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　Ｔｏ　ｏｔｈｅｒ　ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒｌｙ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｏｆ　ｍａｓｓｉｖｅ　ｄａｔａ　ｇｒｉｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＯＳ２　ｍａｓｔｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄａｔａ　ｓｈａｒｉｎｇ；ｄａｔａ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ＯＳ２主站系统为对电网运行时所产生的海量数　站系统数据分发给其他业务系统，实现电网运行海　据信息进行多源提取和综合处理的平台。一方面，　量数据的有序共享，发挥电网运行数据的价值。　随着电力系统应用的深入发展，电力企业的其他业　务系统需要经常性提取ＯＳ２主站系统的运行数据以　１　ＯＳ２主站系统数据特性　满足系统运行需求，数据割裂的局面需要改变；另一　０Ｓ２主站系统覆盖的数据种类繁多，不同类型　方面，由于电力企业业务系统种类繁多，且缺乏统一　的数据其存储特性不同，数据共享难易程度也存在　的数据交互标准，数据传输和共享效率低下，重复传　差异。如图１所示，ＯＳ２主站系统的数据存储方式主　输问题频发，严重影响ＯＳ２主站系统的数据共享效　要包括实时数据库、时序数据库、关系数据库、非结　率　。为了解决这些问题，文中对０Ｓ２主站系统的　构化数据存储、ＧＩＳ数据库等；而数据内容涵盖监视　海量数据共享技术进行了研究，建立了标准化的共　数据（稳态监视、动态监视、暂态监视、环境监视、在　享技术，使得分散的业务系统间保持数据的一致性　线计算数据、ＳＯＥ以及在线预警数据）、控制数据（手　和准确性，从而实现将统一的、具有权威性的０Ｓ２主　动控制、自动控制）、管理数据、仿真测试数据、驾驶　舱数据及支撑平台数据等　。根据电力系统的数据　收稿日期：２０１６—１０—２４　稿件编号：２０１６１０１４６　基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（６０９０２０７９）　作者简介：李惠松（１９８０＿＿），男，广东惠州人，硕士，高级工程师。研究方向：电力系统自动化。　一６一　李惠松，等基于０Ｓ２主站系统的海量数据共享技术研究　特征，０Ｓ２主站系统采集和处理的数据包括模型数　安全性保障不足。　据、实时数据、历史数据、图形数据、管理数据以及其　匝　他数据信息。　Ｉ。　Ｌ—咂圈　冒　苎　图２直接数据共享方式　２．２接口程序转发共享方式　０Ｓ２主站系统内部数据的存储结构和访问接口　园　亟　通过接口程序进行封装，接口程序完成电网模型、图　形、运行数据以及管理数据从私有内部格式到公共　标准格式的转换，数据需求方可直接通过公共标准　图１　ｏｓ２主站系统数据特性　实时数据主要指０Ｓ２主站系统采集到的反映现　格式访问ＯＳ２主站系统的数据。　场设备当前实时状态的断面信息。为了满足对数据　高速获取需求，实时数据一般存储在内存的实时数　据库中。其通常包括遥测、遥信、遥控、遥调、保护配　置、告警、ＳＯＥ（事件顺序记录）、ＰＤＲ（事故追忆）及其　他控制信息等，其传输与处理速度的优先级最高，对　广一　①　式转换　一标准誓　一ＣＩＭ、、／ＳＶＧ／Ｅ～／ＸＭ—Ｌ　，　，一一ｊ　②——　磊　、～一　图３接口程序转发共享方式　数据快速共享的时延要求也最高。　历史数据作为实时数据的历史镜像，一般通过　定时采样存储于关系数据库或时序数据库中，其由　于存储的是过去时刻的断面数据而数据量通常较　大。历史数据的共享一般作为报表展示或统计分析　用途，主要需考虑数据共享的效率问题，而对共享的　时延要求较低。　由于接口程序转发共享方式需要先对数据的格　式进行转换，并需要匹配内部数据结构使用，因而其　实现效率相对较低。但与直接数据共享方式相比，　接口程序转发共享方式可较好地屏蔽潜在的对０Ｓ２　主站系统数据的不安全访问，安全系数大幅提升。　２．３　ＯＳＢ服务总线发布一订阅方式　ＯＳ２主站系统与其他业务系统间通过运行服务　ＯＳＢ总线提供标准的数据服务，实现信息灵活共　图形数据包括电力系统的一次接线图、潮流图、　享。ＯＳＢ总线定义了数据交换内容、数据服务接口、　地理图以及其他用于辅助电网监控的图形等数据。　应用服务接口、数据通信协议、接口调用方法、数据　图形数据一般作为文件存储于文件系统或作为大对　组织形式等，并对服务接口与相关数据的语义进行　象存储于关系数据库中，其对共享时延要求较低，且　了约定。ＯＳＢ服务总线发布一订阅的工作原理为：首　适合采用文件服务接口实现。　先，ＯＳ２主站系统完成共享数据的实时发布，然后其　管理数据包括电网信息模型数据、定值数据、方　他业务系统根据ＯＳＢ标准的要求完成模块注册和数　式数据、计算数据、统计评价数据及信息发布数据　据调用，提取所需的ＯＳ２主站系统数据。　等。管理数据具有较强的关系模型，数据共享时延　要求低，间隔周期长，一般采用全数据共享方式。　一Ｌ，　～、掣盟　——　２数据交互方式　２．１直接数据共享方式　～一一　图４　ＯＳＢ服务总线发布一订阅方式　ＯＳＢ服务总线数据共享方式的特征是非实时　其可采用同步或异步方式，并可直接调用数据，　ＯＳ２主站系统数据的存储方式包括关系数据　性，库、时序数据库、实时数据库以及文件系统等　。通　而无需经过中间转发。对于互操作的通用性要求较　过开放内部数据的存储结构和访问接口，数据需求　高的主站系统，宜采用通用服务总线技术，提高系统　　方可直接通过开放的数据访问接口提取数据库的数　间的互操作性。据完成数据共享。　直接数据共享方式可实现对电网模型数据、图　３交互接口定义　１电网拓扑模型数据　形数据、运行数据及管理数据的高效交互。缺点是　３．针对电网拓扑结构，ＯＳ２将该结构按照　其需要开放数据在数据库的存储结构和访问接口，　一１一　《电子设计工程）２０１７年第２Ｏ期　ＩＥＣ６１９７０标准生成ＣＩＭ模式文件　１，然后采用通用　［２］周博曦，何磊，孟昭勇．基于ＣＩＭ的异构电力仿真　文件查询接口直接交互ＣＩＭ模式文件。　软件互连接口技术研究［Ｊ］．电工电气，２０１４（９）：　２１－２４．　若只需提取部分拓扑模型数据，则可采用通用　模型数据查询接口进行交互，根据条件参数选项返　［３］朱伯通，程志海，唐志强，等．基于ＣＩＭ模型的智　回所需拓扑模型数据。　能变电站和调度中心互操作研究ｆＪ１．电力系统保　３．２电网图形数据　护与控制，２０１３（１０）：９３—９７．　针对电网的一次接线图、潮流图、地理图以及其　［４］祁峰．异构数据系统之间数据交换中间件的研究　他监视图形　】，０Ｓ２将电网图形按照ＳＶＧ标准生成　与实现［Ｄ】．郑州：郑州大学，２０１５．　ＳＶＧ图形文件，然后采用通用文件查询接口直接交　【５］丁盛舟，李永光，杜鹏，等．基于ＣＩＭ／Ｅ的电网调度　互ＳＶＧ文件。　系统数据质量优化方法［Ｊ】＿电力系统保护与控　３－３电网运行量数据　制，２０１６，４４（３）：１２９—１３４．　针对实时运行量测数据［１０－１２］，实时运行信息通过　［６黄秀琼，朱坤，６］赵凤展．基于Ａｎｄｒｏｉｄ的户用微网　生成Ｓｃａｄａ测点断面的Ｅ语言格式文件，然后采用通　ＥＭＳ客户端软件［Ｊ］．电网与清洁能源，２０１３，２９　用文件查询接口交互Ｅ格式文件。　（２）：２２—２６，３２．　针对历史运行数据，通过调用历史数据查询接　【７］罗庆，吴良良，寿挺，等．基于ＣＩＭ的电网规划管　口，指定历史数据类别和其他选项参数，获得所需的　理决策辅助系统［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１６　历史数据。　（４）：１ｌ１—１１７．　３．４管理及统计数据　【８］王学军．基于工作流的城市电网协同规划管理与　针对日运行方式、调度计划、错峰用电、停电、网　辅助决策系统［Ｄ］．天津：天津大学，２０１０．　损以及设备缺陷等数据，由ＯＳ２主站根据需求按条　［９］严增锐．基于ＳＶＧ的电力系统ＣＩＭ模型数据管理　件导出ＸＬＳ格式Ｅｘｃｅｌ报表文件或Ｅ语言格式文件，　的研究和实现【Ｄ］．上海：上海交通大学，２０１０．　再采用通用文件查询接口ＧｅｔＦｉｌｅＤａｔａ交互报表文　［１０］李坤．基于ＣＩＭ模型的数据服务器研究［Ｄ］．西安：　件。针对电网运行统计数据，通常采用通用历史数　西安科技大学，２０１２．　据查询接口交互，根据历史查询条件参数选项返回　［１１］孔永超．基于ＣＩＭ的数据存储模型设计和实现　所需数据　州　。　［Ｄ】．西安：西安石油大学，２０１４．　［１２］李郁博，王继业．基于ＣＩＭ的电力企业财务数据　４结束语　模型的设计［Ｊ］．电力信息与通信技术，２０１３，ｌｌ　ＯＳ２主站系统中海量电网运行数据的充分使用　（２）：２１—２５．　基于电网信息集成的电能量数据平台实现　能对电网企业的运行和决策提供可靠的技术支撑。　［１３］于洋．研究［Ｄ］．广州：华南理工大学，２０１３．　然而现实情况下，因缺乏有效的数据交互标准，数据孤　孙宏宇．基于省级电网的电能量综合管理系统研　岛问题严重，数据的利用不充分。本文主要针对ＯＳ２　［１４］究与设计［Ｄ】．北京：华北电力大学，２０１４．　主站系统的数据共享开展技术探讨，分析了ＯＳ２主站　１５］乔社娟，高振江，刘雨棣，等．一种反射内存网多　系统数据特性、交互方式，并定义了数据交互接口，　［为ＯＳ２主站系统的海量数据共享提供了技术支持。　参考文献：　系统实时数据传输协议［Ｊ］．电子设计工程，２０１６　（１１）：１３７—１４０．　１６］任慧朋，郭建斌，潘大钊．利用数据挖掘技术实现　［１］穆健，刘树勇，徐新燕．基于影响因素矩阵法的电　［ＬＩＳ数据共享的开发实践［Ｊ］．电子设计工程，２０１４　网规划管理机制研究『Ｊ１．电力学报，２０１３（６）：　５０７－５ｌ】．　（１８）：１４—１６．　欢迎订阅２０１７年度《电子设计工程》（半月刊）　国内邮发代号：５２－１４２　一国际发行代号：Ｍ２９９６　订价：１５．０Ｏ元／期３６０．Ｏ０元，年　８一