分布式实时数据库在输变电系统中的应用

蔡晓龙　张锋国网山西省电力公司检修公司



分布式实时数据库在输变电系统中的应用

蔡晓龙张锋
国网山西省电力公司检修公司

本论文主要对分布式实时数据在输变电系统中各项事务管理和数据汇总处理等应用进行阐述。首先介绍了分布式实时数据库及其特点，接着，详细介绍了分布式实时数据库在输变电系统中的应用。分布式实时数据库的建立可以实现对国网山西省电力公司检修公司所有事务的处理和对所运营的各地区的变电站实时数据进行汇总和处理，同时为智能变电站网络管理系统的建立提供知识库数据和专家经验。为变电站的联网运行奠定基础。

分布式实时数据库 事务处理 输变电系统

国网山西省电力公司检修公司是省公司直属的大型输变电企业，运维设备遍及全省，包括500kV及以上输电线路共88条（6512.791km），其中1000kV特高压线路1条（116.181km），士800kV直流线路l条（248.513公里）士660kV直流线路1条（304.792km）。1000kV变电站l座，500kV变电站（开闭站）21座，总容量为36524MVA。分布式实时数据库系统可以提高系统的处理能力，实现跨厂区、跨地域的信息管理，将分散在各个区域的控制系统、监控系统等获得的大规模实时数据进行统一管理，提高实时数据库系统的处理能力。为了实现输变电系统的安全运行管理，防止输变电站系统出现问题而引发事故，进一步提高输变电系统的可靠性，同时缩短电网故障处理时间，必须采用数字化、现代化、科学化的指导管理和维护手段，以提升输变电运行管理水平。这就要求能够解决输变电系统故障的判断和定位，为分析和处理事故提供直观可靠的依据。在输变电系统中要实现不同单位之间的数据共享需要分布式数据库。随着电力系统自动化进程的推进，在一个变电站中安装大量的变电设备实时监测系统，从而产生大量的数据，这些数据需要存储、处理，如果采用集中式数据库系统会使网络数据流量、数据库服务器的负担大大增加，甚至会使系统不能正常工作。为解决上述矛盾，本文提出分布式数据库及分布式计算的方案，也就是把一个变电站的实时数据存储于一台数据库服务器上，再将数据经过预处理后得到可以反映各设备运行状态的有价值的数字序列，并将其存储于设备状态表中，再通过网络将这些数据传送到输变电系统的主站系统中。

1　分布式实时数据库

一个分布式实时数据库系统由Ⅳ个站点通过固定网络连接而成，其中每个站点都有一个数据库服务器，所有的数据库服务器共同构成一个分布式实时数据库系统，支持全局实时事务处理。每个数据库服务器均有场地自治性，支持局部实时事务处理。每个分布式实时数据库服务器包含一个全局实时数据库管理系统（GRTDBMS）、一个本地实时数据库管理系统（LRTDBMS）、一个通信管理器（CM）、一个数据字典（DD）、一个本地内存数据库（LMDB）和一个本地外存数据库（LSDB）。其融合了分布式数据库和实时系统的特点，使其满足快速响应的应用需求。

分布式实时数据库系统主要包括三部分：全局事务管理系统、局部实时数据库管理系统、历史数据库。分布式实时数据库系统（DRDBS）主要的特征有：数据库系统内部虽然物理上分为若干个服务器，但是在逻辑上保持为一个整体；透明性：实时性；数据冗余度适度增加；集中和自治相结合的管理控制方法；可用性等。

2　输变电系统

电力系统是由电能的生产、输送、消耗及各种相关的一、二次设备构成的整体，而变电站为电力系统的中心环节，尤其是在大容量发电机的投运和超高压远距离输电等的出现后，使电力系统的控制尤为复杂。目前，500kV交流变电站是我国电力主网络的重要枢纽。同时，在输变电自动化系统中运用前沿的自动化技术、计算机技术和通信技术等高新

科学技术已成为电网运行的重要内容，这不仅有利于改进输变电系统运行管理模式，而且可以提高设备自动化水平，进一步夯实安全生产基础。国网山西省电力公司检修公司负责所有山西省内的500kV及以上输变电系统的运行管理和维护。其中较典型的为榆次的智能输变电自动化系统，阳泉、晋中、吕梁、忻州等地的高压输变电系统，各个输变电系统的数据在地域上是分散的，都存储到对应的变电站系统数据库中。故国网山西省电力公司检修公司应建立一个全局事务管理系统对电力公司的所有事务进行管理，尤其是对所有输变电系统的局部实时数据库进行管理和维护，以实现实时对数据进行记录存储、对故障情况进行报警存储，为后续知识库的建立奠定基础。

可知，省公司的全局事务管理系统包括三个大的局部事务管理系统：职能部门局部事务管理系统、中心局部事务管理系统和生产单位局部事务管理系统。职能部门局部事务管理系统分别对其所包括的8个职能部门进行管理；中心局部事务处理系统对其所涵盖的3个中心单位进行管理和统筹；生产单位局部事务管理系统分别对其下属的8个单位进行管理和统筹。本文主要介绍生产单位局部事务管理系统中的变电运行工区局部事务管理系统。

3　应用

由于电能的生产、输送、消耗是同时进行的，因而输变电系统的运行维护也必须保持连续，在系统出现异常情况时，输变电自动化系统应具备快速分析、及时处理故障的能力。其中，变电站是电力系统重要的组成部分，它包括变压器、断路器、电容器、隔离开关、互感器及相应的保护控制等设备。隔离开关监测系统、电容器监测系统、变压器监测系统、断路器监测系统等，设备状态监测系统实现了对全站主要设备的自动监视、测量、控制、保护及信息传递，提高了全站的安全运行水平。该系统主要包括监测装置实时监测数据、监测数据统计信息、监测数据告警信息、监测装置台账信息、实用化指标统计信息等数据。实现重要变电设备状态和关键运行环境的实时监测、预警、分析、诊断、评估和预测等功能，并集中向其它系统提供标准化状态监测数据，实现有效的管理变电设备状态运行。变电运行工区事务管理系统对传入的实时监测数据进行汇总处理，并且与下级变电站的局部实时数据库事务处理系统进行通信，实现对各个变电站的异地维护、升级、控制等工作，同时将收集合成的实时监测数据存储到主站系统的历史数据库中。

各级变电站中都有各自的局部实时数据库事务处理系统和设备状态监测和管理系统，设备状态监测和管理系统负责实时收集监测数据，设备状态监测包括保护设备监测数据、互感器监测数据、隔离开关监测数据、电容器监测数据、变压器监测数据、断路器监测数据等，然后将这些实时数据合成处理，分析评估，同时对实时监测数据进行管理，进而生成实时监测数据库和历史数据库，最后将变电设备监测数据上传到变电运行工区事务管理系统省公司的监测数据记录数据库中。同时省公司主站系统通过对各个变电站内变压器、断路器、电容器、隔离开关、互感器及相应的保护控制等电气设备的状态进行监测，将设备状态监测数据汇总，实现综合分析、故障诊断和状态评估的功能，并为数据挖掘与辅助决策等高级应用提供技术支撑。

4　总结

本文介绍了分布式实时数据库系统的特征，提出了一种适应变电站综合统筹运行需要的分布式实时数据库系统架构，讨论了其关键技术。本文提出的分布式实时数据库系统体系在数据分布式处理上满足输变电系统多级管理的需求。本系统可以实现实时数据交互、数据共享，提高系统间冗余备份能力，从而提高输变电系统特大电网的运行能力，保证整个系统安全稳定运行。

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