申泉涌 王容 何月

【摘 要】實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)最重要的特性就是實(shí)時(shí)性，它包括事務(wù)實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。安全日志能夠?qū)?shù)據(jù)總線上發(fā)生的所有數(shù)據(jù)訪問(wèn)的信息記錄下來(lái)，提供安全驗(yàn)證和數(shù)據(jù)權(quán)限控制能力，能夠靈活控制應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)范圍。本文就田灣河水電廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)述。對(duì)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及集控、遠(yuǎn)控中心數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)技術(shù)要求進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)交換系統(tǒng) 設(shè)計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì)原則 管理

田灣河水電廠數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)放置于非實(shí)時(shí)控制區(qū)II區(qū)，擬完成與II區(qū)相關(guān)系統(tǒng)的總站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合、處理；完成與實(shí)時(shí)控制區(qū)I區(qū)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、處理；與管理信息大區(qū)電力生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、處理，另外在生產(chǎn)管理區(qū)III區(qū)直接接入了廣域網(wǎng)絡(luò)，廣域網(wǎng)絡(luò)的傳輸通道采用四川省電力公司電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，安全I(xiàn)II區(qū)的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)本區(qū)邊界的一臺(tái)防火墻設(shè)備直接與上下級(jí)的生產(chǎn)管理區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。

1 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）建立基于CIM的數(shù)據(jù)交換機(jī)制。使四川田灣河流域成都遠(yuǎn)控中心安全I(xiàn)區(qū)和II區(qū)內(nèi)的各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)間能夠互聯(lián)、互操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和企業(yè)全局的元數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的建設(shè)必須遵循標(biāo)準(zhǔn)化原則。基于IEC61970/61968標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)出集成總線平臺(tái)，并參照IEC61970/61968CIM模型，采用標(biāo)準(zhǔn)IEC61970GID接口。

（2）建立總線型數(shù)據(jù)集成交換平臺(tái)。數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化電廠、信息化企業(yè)”長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)的必由之路，是落實(shí)集約化、集中式管理的有效手段。為了建立田灣河數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，需制定整體的集成模型和策略，采用統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)模型與接口標(biāo)準(zhǔn)，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖與功能視圖。相對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的集成方式而言，企業(yè)級(jí)應(yīng)用集成平臺(tái)采用總線型技術(shù)。

（3）建立可伸縮的數(shù)據(jù)交換架構(gòu)，充分保護(hù)投資。數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)體現(xiàn)總體規(guī)劃、分布實(shí)施的思想，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到滿足以后中游電站接入時(shí)的擴(kuò)充或通用的需求，以充分保證田灣河開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司的投資保護(hù)需求。

2 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

（1）本系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則分階段進(jìn)行建設(shè)，首先搭建系統(tǒng)的基本框架，實(shí)現(xiàn)發(fā)電信息監(jiān)視；在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行管理等管理功能；最后根據(jù)公司實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)其他高級(jí)應(yīng)用分析功能。在系統(tǒng)的每個(gè)建設(shè)階段需要充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展和開(kāi)放性。

（2）采用成熟的技術(shù)，以保證系統(tǒng)可靠、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行；同時(shí)也要盡量提高技術(shù)的先進(jìn)性，確保系統(tǒng)能夠平滑升級(jí)和擴(kuò)充。

（3）在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件和軟件的配置上應(yīng)遵循開(kāi)放性的原則，以達(dá)到系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、可維護(hù)性；在選型上應(yīng)選用符合模塊化設(shè)計(jì)、遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

（4）盡量減少軟硬件之間的依賴(lài)程度以及軟件之間的耦合程度，以提高系統(tǒng)的開(kāi)放性、兼容性、可維護(hù)性。

3 集控、遠(yuǎn)控中心數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）安全區(qū)域II中的交換數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)采用二臺(tái)小型機(jī)與現(xiàn)有的設(shè)備（FC交換機(jī)和一臺(tái)磁盤(pán)陣列）組成，二臺(tái)服務(wù)器集群以主、備方式運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫(kù)采用大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)企業(yè)版。配置一臺(tái)PC服務(wù)器作為交換平臺(tái)服務(wù)器。

（2）安全I(xiàn)I區(qū)的網(wǎng)絡(luò)分為前置網(wǎng)絡(luò)與核心網(wǎng)絡(luò)。安全I(xiàn)I區(qū)與安全I(xiàn)區(qū)之間設(shè)置一臺(tái)防火墻，保證兩個(gè)區(qū)域之間數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全。安全I(xiàn)I區(qū)與安全I(xiàn)II區(qū)之間設(shè)置有正反項(xiàng)隔離器，保證兩個(gè)區(qū)域數(shù)據(jù)交換的安全性。安全I(xiàn)I區(qū)的網(wǎng)絡(luò)中設(shè)有網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)設(shè)備及管理工作站用以防范網(wǎng)絡(luò)攻擊。安全I(xiàn)I區(qū)的網(wǎng)絡(luò)備有防病毒的安全措施。

（3）安全區(qū)域II中配置一臺(tái)通信服務(wù)器支持正向隔離設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸；安全區(qū)域III中配置一臺(tái)同樣的服務(wù)器與安全區(qū)域II的通信服務(wù)器對(duì)稱(chēng)，提供同樣的數(shù)據(jù)傳遞與安全保證服務(wù)工作。

（4）在安全區(qū)域III中配置二臺(tái)小型機(jī)服務(wù)器組成一個(gè)集群，構(gòu)成安全I(xiàn)I區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的鏡像服務(wù)器。在生產(chǎn)管理區(qū)（安全I(xiàn)II區(qū)）設(shè)置1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)的WEB發(fā)布服務(wù)器，對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)。另外為了便于數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的管理和應(yīng)用歷史數(shù)據(jù)查詢，設(shè)置一臺(tái)生產(chǎn)管理工作站（兼數(shù)據(jù)備份服務(wù)器）。該工作站同時(shí)配置管理應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)備份應(yīng)用軟件。安全I(xiàn)II區(qū)網(wǎng)絡(luò)的下級(jí)電站的視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，可以通過(guò)安全策略直接穿過(guò)防火墻，進(jìn)入集控、遠(yuǎn)控中心安全I(xiàn)II區(qū)的監(jiān)管系統(tǒng)。

（5）原有（I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)）的水電調(diào)度控制與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)和硬件平臺(tái)應(yīng)保持不變，并且連接邏輯關(guān)系保持不變。

（6）支持建立異構(gòu)的分布式應(yīng)用環(huán)境下的數(shù)據(jù)集成訪問(wèn)平臺(tái)，能夠屏蔽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的異構(gòu)性和不同數(shù)據(jù)庫(kù)操作的異構(gòu)性，形成統(tǒng)一的虛擬數(shù)據(jù)視圖。

（7）提供增量數(shù)據(jù)復(fù)制方式：支持實(shí)時(shí)復(fù)制和定時(shí)復(fù)制兩種模式?？梢栽趶?fù)制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)字段的合并，拆分等，可以記錄數(shù)據(jù)的變化流水，以便跟蹤數(shù)據(jù)的變化。支持不通過(guò)復(fù)制，直接用聯(lián)邦的方式將數(shù)據(jù)邏輯的整合到統(tǒng)一平臺(tái)

4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件在數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是一個(gè)分布在內(nèi)交換平臺(tái)和外交換平臺(tái)的分布式架構(gòu)的系統(tǒng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件在數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的應(yīng)用中具有以下功能：

（1）基于CIM的數(shù)據(jù)模型管理。 CIM模型定義了水電領(lǐng)域相關(guān)資源對(duì)象，它包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類(lèi)型、枚舉類(lèi)型、自定義類(lèi)型的定義、類(lèi)型屬性的定義，并且能正確描述定義類(lèi)型間的繼承關(guān)系、包含關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系等信息。使數(shù)據(jù)表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)化、一致化，為系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享奠定基礎(chǔ)。為了在不同信息系統(tǒng)之間共享數(shù)據(jù)，需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型即CIM模型來(lái)解決異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)表達(dá)語(yǔ)義不一致的問(wèn)題。

（2）數(shù)據(jù)接入管理。在數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集和整合工作主要是通過(guò)安全I(xiàn)I區(qū)的集成數(shù)據(jù)總線來(lái)完成的。接入的系統(tǒng)包括I區(qū)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、II區(qū)、III區(qū)、故障和繼電保護(hù)的信息管理系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)、發(fā)電計(jì)劃制定系統(tǒng)、PMU系統(tǒng)、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和消防監(jiān)控系統(tǒng)。正在進(jìn)行III區(qū)的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)建設(shè)，提供了完整數(shù)據(jù)交換格式，接入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括圖形SVG數(shù)據(jù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、文本文件、消息/數(shù)據(jù)包等。

（3）統(tǒng)一接口訪問(wèn)。高速數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口HSDA可以通過(guò)高速的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口的提供，來(lái)實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)中的電流、電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、負(fù)荷等負(fù)控系統(tǒng)中的電量數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)訪問(wèn)。通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口GDA可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種數(shù)據(jù)查詢業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)更新業(yè)務(wù)，即可以對(duì)電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單查詢、復(fù)合查詢、關(guān)聯(lián)查詢或過(guò)濾查詢等。事件訪問(wèn)接口GES可以提供對(duì)設(shè)備以及電網(wǎng)運(yùn)行故障告警等事件信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問(wèn)服務(wù)。時(shí)間序列數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口TSDA為了能夠?qū)?shù)據(jù)量大的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行批量訪問(wèn)，它將提供按時(shí)間序列訪問(wèn)數(shù)據(jù)的一組接口。

（4）內(nèi)交換平臺(tái)數(shù)據(jù)中心。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)集成的方式，I區(qū)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)和II區(qū)的各個(gè)總站系統(tǒng)可以將UDP消息數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等所有類(lèi)型的數(shù)據(jù)按照主題的方式進(jìn)行整理、合并、關(guān)聯(lián)、管理、維護(hù)。在本數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)平臺(tái)中，通過(guò)集成數(shù)據(jù)總線獲取來(lái)自安全I(xiàn)區(qū)和安全I(xiàn)I區(qū)的設(shè)備、電網(wǎng)等主數(shù)據(jù)，采用基于CIM 模型標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一集中管理，并且開(kāi)放統(tǒng)一的訪問(wèn)接口，通過(guò)集成數(shù)據(jù)總線為外部系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

（5）外交換平臺(tái)數(shù)據(jù)中心。外交換平臺(tái)數(shù)據(jù)中心位于安全I(xiàn)II區(qū)，主要是在對(duì)來(lái)自于安全I(xiàn)I區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步的同時(shí)，還能整理合并III區(qū)的應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并且還會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口IEC61970CIS，III區(qū)的集成數(shù)據(jù)總線能夠給III區(qū)的EAM、ERP、MIS等應(yīng)用系統(tǒng)提供相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)。

（6）數(shù)據(jù)的整合分發(fā)。1）數(shù)據(jù)聯(lián)邦。數(shù)據(jù)總線可以提供聯(lián)邦式的數(shù)據(jù)集成模式，由于總線能夠提供數(shù)據(jù)封裝能力，所以會(huì)接入各種結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，還能對(duì)最終用戶隱藏接入系統(tǒng)的物理位置，從而使多個(gè)分布式應(yīng)用系統(tǒng)看起來(lái)就像一個(gè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的供應(yīng)者。應(yīng)用系統(tǒng)從總線獲取數(shù)據(jù)時(shí)不用關(guān)心數(shù)據(jù)來(lái)自的來(lái)源，也不用了解該系統(tǒng)的連接協(xié)議等信息，接入總線的系統(tǒng)相對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)是保持透明的。2）數(shù)據(jù)路由。數(shù)據(jù)總線對(duì)接入系統(tǒng)所能共享的數(shù)據(jù)類(lèi)型、接口服務(wù)和屬性等信息進(jìn)行有效的管理，能夠向總線提出數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求，設(shè)置數(shù)據(jù)分發(fā)規(guī)定將該請(qǐng)求分發(fā)給滿足條件的數(shù)據(jù)提供者，從而降低對(duì)不相關(guān)系統(tǒng)的訪問(wèn)壓力，使數(shù)據(jù)的訪問(wèn)效率得以提高。3）數(shù)據(jù)合并。能夠合并來(lái)自多個(gè)系統(tǒng)的繁雜的數(shù)據(jù)，去除重復(fù)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。要求數(shù)據(jù)集成總線能明確指定一個(gè)正確的數(shù)據(jù)源，并能設(shè)置合并規(guī)則對(duì)來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。

（7）數(shù)據(jù)鏡像同步?？梢灾С忠浴翱煺铡焙汀霸隽俊钡姆绞竭M(jìn)行的數(shù)據(jù)鏡像，將安全I(xiàn)I區(qū)的內(nèi)交換平臺(tái)主數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)鏡像同步到安全I(xiàn)II區(qū)的外交換平臺(tái)數(shù)據(jù)中心，以達(dá)到服務(wù)于III區(qū)的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，田灣河水電廠的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)水電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)要求，對(duì)水電廠的運(yùn)行狀況進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，為提高水電廠的發(fā)電量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從中發(fā)揮了不可替代的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡波.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件在水電廠數(shù)據(jù)交換平臺(tái)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2014.

[2]張嶄.基于組態(tài)軟件的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，2014.