基于HBase的分布式电源控制系统研究

孟云侠

(石家庄信息工程职业学院，河北石家庄050035)

基于HBase的分布式电源控制系统研究

孟云侠

(石家庄信息工程职业学院，河北石家庄050035)

作为传统电网的有效补充，分布式电源越来越引起人们的注意。但是，分布式电源数据来源繁杂，数据量大且异构性强，因此，对这些数据的统一提取，可靠分析存在一定的难度。在研究分布式电源基本特点的基础上，提出了一种基于HBase的分布式电源管理体系，能够很好地解决分布式电网异构数据的处理和同步问题，以达到与传统电网数据共享、分析、处理的目的。

分布式电源；异构数据；Hbase

Abstract:Distributed power source was the effective supplements of traditional network,and had attractted more and more people's attention.However,the source was complicated,the data was large and the isomerism was strong.So it was difficult to extract information and do reliability analysis.Based on fundamental feature of distributed power,a distributed power management system based on HBase was introduced.Then the problem of process and synchronize the distributed network isomerism data could be well resolved.The purpose of distributed network and traditional network which could share data,analysis and processing could be achieved.

Key words:distributed power;heterogeneous data;Hbase

目前，我国的电力系统主要采用大电网供电方式。这种方式集中发电、远距离输电，当电网的规模达到一定程度的时候，其复杂程度会给系统的运行带来不少安全问题[1]。同时，我国地域幅员辽阔，有的电力用户地点分散，为大电网的供电带来了一定的难度。在此背景下，利用分布式电源供电成为一种有效的供电方式。

随着我国科技水平的发展，太阳能、风能、地热能等分布式电源也处于快速发展的阶段。分布式电源的存在，可以提高电力系统的环保适应性，也可作为大电网的分支系统，减轻大电网的供电压力，特别是分散边远地区的小负荷供电，是一种良好的供电方式。

但是分布式电源构成复杂，大多发电方式都具有随机性和波动性，数据的稳定性差、非线性强，这就造成了当分布式电源并网运行时会给大电网带来电压不稳、损耗不明、无功不好平衡等问题，会给大电网的稳定运行带来不利的影响。采取一定的方式对分布式电源的运行情况及数据进行有效的监控，是解决这一问题的必要方式。

1 分布式电源接入电网影响分析

IEEE对分布式的电源有具体的定义，其主要内容为：DG(分布式电源)容量小于10 MW的，主要分布在电网用户附近，发电机位置较为灵活的发电系统。分布式电源由于供电范围小，与用电范围相一致，所以具有较高的能源利用率、较好的独立性。但是，分布式电网的发电构成方式大多为可再生能源发电，因此随机性和发电稳定性都受外界环境的影响。为了提高分布式电源供电的稳定性，目前大多数的分布式电源都采用接入式供电。

当分布式电源接入大电网时，大电网的基本构成方式就由辐射状结构转变为电网主体幅射，局部呈多电源结构点状分布的情况。而这种结构的改变会给电网带来潮流大小和方向的改变。而当分布式电网发电量呈现盈余时，分布式电网还会向大电网输送电能，来减轻大电网的发电压力，这一方面会增大分布式电网并入点附近的短路电流水平，另一方面，也会造成配电网本身的电压分布的变化。

分布式电源有三种接入方式，分别为大容量专线接入、中容量中压分散接入、小容量低电压分散接入等。根据参考文献[2]的研究表明，分布式电源对大电网的逆变功率，电压波动、短路电流、谐波等都有一定的影响，因此国家对分布式电源的接入有着具体的规定，例如，接入分布式电源的最大容量不能超过主变压器容量的25%等。

为了提高分布式电源接入电能的质量，就需要对分布式电源的电压波动、电压暂降、电压的暂时过电压、波形畸变、三相不平衡等指标进行检测和分析。

2 HBase分布式数据库基本特性分析

HBase(Hadoop Database)是一种以分布式列存储方式来构建的底层数据存储方式，其适应于非结构化的数据存储方式，与常规传统关系型数据库有很大的不同，是一种开源数据库。

HBase具有海量的存储能力，以Hadoop作为处理平台，以MapReduce方法为处理手段，可以很好地适应大量的、异构性强的、非线性化强的数据体系。

如图1所示，Hbase是服务于Hadoop平台之上的数据集群，主要的功能是利用自身的处理能力对Hadoop平台中的数据进行有效地处理。Hbase由三个节点组成，分别为HMaster节点、HRegionServer节点和 ZooKeeper集群。Hbase同Hadoop一样，也实行主从模式，在Hbase中，HMaster为主节点，主要针对的是Hadoop平台的Master服务，同时负责对Hadoop平台中构建的HBase集群元数据进行管理和维护；HRegionServer节点是从节点，主要完成HDFS的读写，从而实现Hadoop平台数据表Table中相关数据的管理。Hbase系统主要通过Client来实现对HRegionServer的管理。ZooKeeper集群是整个HBase的功能协调功能，一个ZooKeeper集群一般是N台机器组成的数据备份集群，可以使HBase中的元数据及相关状态进行多个热备份，从而保证了数据的安全性。

图1 Hbase架构组成

与关系型数据库不同的是，Hbase是一种列存储模式的数据库，利用列簇Column Family来对数据进行管理。Hbase具有很强的分布式系统存储能力，其数据的查询及扩展能力也很强，可以更好地完成分布式电源的数据处理问题。

3 分布式电源HBase数据库的设计与实现

分布式电源的数据来源是各个分布式电源系统的运行状态。这些数据具有两个重要的特性，第一是由于各个分布式电源或电网所处的地理位置不同，因此数据呈严重的分散性；第二是各分布式电源管理数据所使用的数据库管理系统、操作系统都不相同，数据的异构性也相当的严重。基于以上两点可知：分布式电源信息管理的关键是实现异构数据至HBase的同步。

图2是分布式电源异构数据的同步存储图。在图2中，可见当系统中存在若干个异构数据源(假设分别为SqlServer，Oracle和MySQL)时，系统首先要做的是对每一个异构数据源进行数据的前置处理。所谓的前置处理主要包括两个步骤：第一步是对数据进行内容的清洗，格式的转换及标准化处理；第二步是将标准化处理后的数据进行封装，封装成便于网络传输的XML格式。

图2 分布式电源异构数据的同步存储图

前置处理结束的数据已经是基本无冗余且格式相对统一的数据。下一步就是需要将数据传输至远程的数据中心。数据传输可以采取两种方式，第一种方式是构建电力数据传输专用网；第二种方式是利用公共数据传输网再辅之以VPN技术等，增加数据传输的安全性。

为了提高数据的传输效率，本设计采用SOAP(Simple Object Access Protocal，简单对象访问协议)及WSDL(WebServices Description Language，Web服务语言)来构造数据传输的平台。具体方法为：第一步在分布式电源的数据输出端及WebService服务器上部署相应的SOAP Service(SOAP服务)；第二步利用基于CORBA和DCOM技术的远程过程调用(RPC)来完成数据的通信，通信的主体是SOAP Client，方法是SOAP Envelope，而代码也相对简单，以JAVA为例，具体代码如图3所示。

图3 SOAP Service的实现代码

图2中数据集成中心的主要任务是对前置机传来的数据进行解析及正确性核对，如果核对的结果无误，则将数据存入HBase数据中心，如果数据有误，则将错误分析报告返回前置机及前端数据处理系统，以确定原因和进行改正，具体步骤如图4所示。

图4 数据集成中心数据处理流程

4 总结

本文提出了利用HBase数据库进行分布式电源异构数据处理的问题，经过测试分析可知，本设计所构建的HBase数据处理平台可以有效地实现各种异构数据至数据管理中心的同步，数据传输的过程安全性强且准确率高，对分布式电源引入电网的管理提供了良好的思路。

[1]周志霞.分布式电源并网对电能质量的影响[D].保定：华北电力大学，2012：3-5.

[2]孟祥萍，周来.HBase在智能电网异构数据同步中的应用[J].电力系统保护与控制，2015(24)：124-125.

Research on distributed power supply control system based on HBase

MENG Yun-xia
(Shijiazhuang Information Engineering Vocational College,Shijiazhuang Hebei 050035,China)

TM 387

A

1002-087X(2017)09-1366-03

2017-02-21

孟云侠(1978—)，女，河北省人，副教授，本科，主要研究方向为数据库及网页网站教学。