征服电力调度海量数据――电力调度数据中心分析与设计

电力18讯：    作者：文 安徽电力调度通信中心　袁林　

建立数据中心就是通过对电力调度数据进行深入的分析、分类和抽象，以设备为中心，采用数据平台技术、数据仓库技术、网络安全技术等，将各类数据有机地整合起来，从而实现深层次的关联查询和分析，进而从海量数据中提取或挖掘出有用的知识。

电力调度数据中心构成要素

电力调度机构中的调度自动化系统(SCADA/EMS)产生大量的历史数据，电能计量计费系统产生电量和结算数据，调度生产管理系统（DMIS）产生诸如机炉开停、保护动作、开关操作等记录和电压、网损报表等数据。电力调度技术人员和专业管理人员希望能够将各类数据有机地整合起来，实现深层次的关联查询和分析，进而从海量数据中提取或挖掘出有用的知识，进行智能化的辅助决策。电力调度数据中心就是为满足这类需求而设立的。

数据中心不同于数据平台

数据分散地存储在各个业务系统中，数据的综合利用、存储管理、安全防护等方面都存在很多问题，比如技术人员很难查询和分析某些数据之间的关联关系；管理人员不方便进行不同粒度的汇总数据；编制综合报表工作量大，　同一张报表中要求包含电压、电量、检修容量等，需要读取不同系统的数据；难以实施联机分析、数据挖掘等高级应用功能；数据备份策略复杂，需要配备基于网络的备份系统；安全防护困难，应用的方便性和安全性两方面难以权衡；数据接口不规范，提供的对外接口也不一致，系统互连复杂。因此，建立一个能包含各类数据的，具备规范数据接口的，安全、可集中管理的数据管理系统，并能提供高级的查询与分析应用功能是非常必要的。

电力调度数据中心不同于所谓的“数据平台”，数据平台重点在于采用统一的方法进行数据的存储管理，能提供规范的数据接口，提供简单的查询统计工具。而数据中心的建立，除了要包含数据平台的功能外，还要做到数据意义的整合。

数据的分类与抽象

可用的数据管理系统和工具很多，但要构建一个好的电力调度数据中心，则必须充分考虑电力调度数据的特点以及专业人员的应用需求。同时，还要兼顾用户的概念习惯，以及便于计算机软件的设计实现。

电力调度数据可以分为三类：设备台账类，描述电力调度对象固有属性的数据，包括一次设备、二次设备、自动化设备、通信设备等，主要来自业务系统的设备数据库，包括各种参数、定值；动作记录类，电力调度所从事的工作，实质上就是对电网设备的操作，以及处理电网设备的动作，这类数据来自日志（调度、保护、自动化、通信）、操作票、工作票，开关变位、保护故障信息系统等，反映电力系统运行的非连续过程；时间采样类，反映电力系统连续变动过程的一系列数据，其最大的特点就是时间性，根据应用目的不同设置不同的粒度，如来自SCADA/EMS的原始数据可达到秒级的时间间隔，有分钟级或小时级的采集电量，还有按日、旬、月、季、年、十年汇总加工的报表数据等。

以设备为中心

数据是一笔宝贵的财富，建设电力调度数据中心就是为了在一个较长的时期内能够存储并利用这些数据。然而，事物都是在变化的，比如管理模式在变，操作过程在变，一个DMIS的流程模块可能用不了两年就要废弃。用电紧张时要使用“拉限电管理”，过两年电力富裕了，这个子系统就废弃了。那么数据中心应该建立在什么基础之上呢？

相对来说，电力设备是相对不变的。电力系统的设备一般的寿命也在几年、十几年、甚至几十年。另一方面，由于调度机构并不管理设备资产，所以，即使设备更新换代了，对调度对象而言，那个设备依然存在，只是改变了一些属性而已。电力调度所涉及的设备主要有一次设备、二次设备、自动化设备、通信设备。为了便于统一管理，还可抽象出一些虚设备，如全厂、地区、变电站、系统（如SCADA/EMS）。以设备为中心建立电力调度数据中心是一条好的思路。

建立了设备数据库，数据中心的其他数据都可以通过设备关联起来，如设备的操作与动作，可以按设备名字查询统计。对于采样数据来说，数据实际上就是反映设备的瞬时状态，随着时间的延伸，就反映了设备的动态变化过程和趋势。

建立数据仓库

电力调度数据大部分是由SCADA/EMS、TMR等系统自动产生或派生的，因而数据量非常大。这些数据存储在各专业系统的时候，从专门的用途出发，做了一些优化处理，可以进行一些查询或定制报表。如果是在数据中心，则需要对来自不同系统的数据进行关联查找，这就涉及到数据库表间连接问题，这是非常消耗服务器资源的操作。因此，单纯使用传统数据库的方法已经不再适合存储和管理数据中心的数据。

数据仓库提供了统一的分析工具、风格一致的界面，规范的应用方法。数据仓库的建立一般包括数据存储、联机分析、数据挖掘三部分。可以针对如下主题建立数据仓库，分析线路线损与周围电压、无功、有功、工角的关系；分析各地区用电量变化趋势；挖掘地区或全省负荷与气温、降雨量之间的关系。

基于隔离装置的安全防护

通常电力调度机构的网络被划分为安全区Ⅰ、安全区Ⅱ、安全区Ⅲ、安全区Ⅳ，数据中心的主体应位于安全区Ⅲ。由于安全区Ⅱ与安全区Ⅲ之间加装了“安全隔离装置”，要求不能有TCP/IP的直接连通，这给安全区Ⅱ与安全区Ⅲ之间的数据传输带来了很大困难。目前已有几个厂家开发了符合国调中心规范的安全隔离装置，经过不断改进，其功能和性能都达到了实用要求。但是，对建设数据中心来说，对隔离装置的要求却不在装置本身，而是关键在于是不是提供了与隔离装置相应的数据传输工具，或者说是否提供了通用的数据交换平台。

跨越“隔离装置”的数据交换平台应满足三方面的要求，实时数据传输――由内到外的数据传送（安全区Ⅱ到安全区Ⅲ），实现内存到内存的复制，主要用于发送SCADA/EMS实时数据、事故异常报警等信息；数据库同步――内外数据库建立相同的数据库表，由平台提供定时发送、批量同步、写入触发、修改触发、即时召唤等数据传输功能；文件传输――用户仅需指定内外服务器需要同步的文件目录，平台应自动保持两服务器对应目录下的内容同步，比如内部目录新增、修改或删除文件，外部服务器也要做相应的操作，在规定的时间内，保持内外文件一致。

点评

电力调度系统如何更完善

截至2004年底，国网公司系统32个省级及以上调度机构中，已全部配置了能量管理系统（EMS），有28个建设了调度员培训模拟系统（DTS），30个建成了电能量计量系统，5个建设了广域向量测量系统（WAMS），8个建设了水调自动化系统，17个建设了继电保护管理信息系统，29个建设了调度生产管理信息系统（DMIS）。国家电力调度数据网络骨干网（SPDnet-GW）已经建成，覆盖了除西藏以外的所有省级及以上调度机构，省级及以上调度机构二次系统安全防护工作取得较大进展，实现了安全分区、横向隔离，部署了相关的安全设备。以上系统的逐步建成投运，在保障电网安全稳定优质运行、提高调度机构的生产管理水平和工作效率、推动调度机构信息化建设等方面发挥了很好的作用。

目前，国网公司已经确立了建设“一强三优”现代公司的发展战略和“三抓一创”的工作思路，提出了把总部建设成为全公司的战略决策中心、管理调控中心和电网调度中心的目标，同时也对信息化工作提出了明确的要求：“整合公司信息资源，统一规划建设信息平台。”这既是对全公司的要求，也是对调度系统的要求。调度机构是电网生产运行的指挥中心，采集和积累了大量的电力系统运行、生产管理以及电力市场运营等方面的相关信息，这是国网公司和调度系统的宝贵资源，如何将其有效地进行整合，使其更好地服务于电力生产、服务于公司相关部门、服务于政府部门、服务于发电企业，将是调度系统今后一段时期的一项重要的基础性工作。

电力调度机构的计算机应用系统越来越多，积累了海量的数据，形成了一个个“信息孤岛”。因此，在省级电力调度机构设计和建立电力调度数据中心，整合已有数据，进行深度挖掘已成为决策的依据，符合国网公司关于数据整合的思想，也是电力调度系统提高生产、管理水平的迫切需求。建设电力调度数据中心是落实“整合公司信息资源”的具体实现步骤，成为目前建设的重点之一。 (高雪娟）