電網(wǎng)監(jiān)控中PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用研究

劉 紅

（國(guó)家電網(wǎng)湖北省電力公司公安縣供電公司電力調(diào)度控制中心，湖北 荊州434300）

0 引言

電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程較為簡(jiǎn)單，其中，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與傳輸是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)度功能。從整體來(lái)看，PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的整合運(yùn)作較為可行，而且能夠明顯提升電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作效率。這一過(guò)程可以借由架設(shè)電網(wǎng)監(jiān)控的主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)模型來(lái)呈現(xiàn)。但無(wú)論從模擬實(shí)驗(yàn)還是典型實(shí)例的角度來(lái)看，PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)在電網(wǎng)監(jiān)控中的應(yīng)用效果都較為良好。

1 電網(wǎng)監(jiān)控概述

現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展較為快速，電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)度功能的重要基礎(chǔ)。操作人員憑借電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的日常運(yùn)作，能夠獲取由一線工作面所傳來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如若發(fā)生故障，則可及時(shí)進(jìn)行處理。從實(shí)踐過(guò)程來(lái)看，電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的原理及基本功能都較為簡(jiǎn)單。

1.1 電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作原理

電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的原理實(shí)際上就是憑借調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的有序運(yùn)作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作依靠的是硬件設(shè)備與軟件技術(shù)所搭建的系統(tǒng)框架，以及各模塊職能作用的發(fā)揮。

1.2 電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作效能

電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，為組織架構(gòu)中的變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制提供最基礎(chǔ)的管理與操作平臺(tái)，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供有力的保障。電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可以和檢測(cè)、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)，與各項(xiàng)先進(jìn)的智能化技術(shù)整合應(yīng)用。目前，電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作效能極為突顯，在變配電監(jiān)控中發(fā)揮了核心作用，可以有效降低電力系統(tǒng)的運(yùn)作成本，提高電力單位總體的生產(chǎn)效率。

2 PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)在電網(wǎng)監(jiān)控中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)論是進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視和控制，還是在線安全分析和經(jīng)濟(jì)調(diào)度，都需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸過(guò)程來(lái)支撐。傳統(tǒng)方式是電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)通過(guò)遙測(cè)得到，存放于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并集中到各級(jí)調(diào)度中心。相比之下，調(diào)度中心的電網(wǎng)監(jiān)控過(guò)程較為智能化。具體來(lái)看，調(diào)度中心的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)用戶或應(yīng)用程序顯式的請(qǐng)求來(lái)訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并完成相應(yīng)的監(jiān)控功能［1］。近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，運(yùn)用面向?qū)ο蟮闹鲃?dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建立了基于PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

PetriNets是對(duì)離散并行系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表示，經(jīng)典的Petri-Nets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)較為簡(jiǎn)易的過(guò)程模型，其中涵蓋了兩種類型的節(jié)點(diǎn)，即庫(kù)所與變遷，整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)由向弧、令牌等元素構(gòu)成。

2.2 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)模型

相對(duì)于其他類型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的突出特點(diǎn)在于其主動(dòng)服務(wù)性，而且，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)模型的構(gòu)建可以了解到，數(shù)據(jù)庫(kù)中信息數(shù)據(jù)內(nèi)容的變化情況是能夠被內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)的核心接收到的。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的服務(wù)模式可以借用一個(gè)簡(jiǎn)圖來(lái)表示（圖1）。

圖1 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的服務(wù)模式

由圖1可知，DBS（傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)）、EB（事件庫(kù)）以及EM（事件監(jiān)視器）之間的關(guān)系并不是完全對(duì)等的，其中DBS作為一個(gè)舊有模式下的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，與事件庫(kù)之間形成了一種交互關(guān)聯(lián)，既可以從EB中調(diào)用有效信息數(shù)據(jù)，同樣，EB也可以從DBS中獲取所需數(shù)據(jù)資料［2］。另外，EM是一個(gè)可以隨時(shí)監(jiān)視事件庫(kù)狀況的系統(tǒng)監(jiān)視端口，它將所獲取的信息數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，以便相關(guān)技術(shù)人員來(lái)執(zhí)行操作處理。事件監(jiān)視器模塊的具體工作原理是：在其正常運(yùn)作的過(guò)程中，監(jiān)視到某事件已經(jīng)發(fā)生時(shí)，便在第一時(shí)間觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)中主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的操作規(guī)程，從而令EB模塊按照事先設(shè)定的操作模式來(lái)運(yùn)作，直至主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息成功關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)中的各個(gè)核心部位。

2.3 在電網(wǎng)監(jiān)控中應(yīng)用PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的成效

傳統(tǒng)的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及應(yīng)用過(guò)程都較為簡(jiǎn)單，很容易便能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控的目的，但實(shí)際上，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程是被動(dòng)的，并不能直接采集到工作面的信息，而是需要通過(guò)人為或調(diào)度端程序來(lái)輔助完成，這樣一來(lái)，就極大地影響了調(diào)度響應(yīng)的時(shí)效性，一旦工作面發(fā)生故障，要過(guò)很久才能將故障報(bào)送至操控管理中心，顯然，電網(wǎng)監(jiān)控的時(shí)效性直接影響著整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的效能［3］。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)可以了解到，在電網(wǎng)監(jiān)控中應(yīng)用PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以明顯提升事件檢測(cè)的效率。

3 提高電網(wǎng)監(jiān)控運(yùn)作效能的有效策略

為了進(jìn)一步探究提高電網(wǎng)監(jiān)控運(yùn)作效能的合理方案，可對(duì)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)作模式進(jìn)行分步驟分析，進(jìn)而了解其運(yùn)作機(jī)理。從電網(wǎng)監(jiān)控中應(yīng)用PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的典型實(shí)例可以清楚地看到，借助PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)，電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作效能能夠有效提升。

3.1 電網(wǎng)監(jiān)控中應(yīng)用PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的典型實(shí)例

從電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程可以了解到，當(dāng)復(fù)雜事件激增時(shí)，采用PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)可以縮短系統(tǒng)處置數(shù)據(jù)庫(kù)信息的時(shí)間，同時(shí)還能彌補(bǔ)傳統(tǒng)電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中原有數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的缺陷。究其原因，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將實(shí)時(shí)性要求高的電網(wǎng)監(jiān)控功能轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓴?shù)據(jù)庫(kù)主動(dòng)來(lái)完成，這樣就能夠提升電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作效率。在實(shí)踐過(guò)程中，復(fù)雜事件的發(fā)生及其發(fā)生時(shí)刻與構(gòu)成此類事件的各因素有著直接關(guān)聯(lián)，在我國(guó)南方某水電站的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中可以看到，在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，基于PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的性能較以往有了很大的提升，只需通過(guò)讀取狀態(tài)信息，便可以獲取復(fù)雜事件發(fā)生整個(gè)時(shí)段的信息數(shù)據(jù)，從而更加有利于執(zhí)行實(shí)時(shí)電網(wǎng)控制管理工作。

3.2 提升主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的事件檢測(cè)效率

鑒于基本事件的檢測(cè)過(guò)程及其構(gòu)成都較為簡(jiǎn)單，在執(zhí)行電網(wǎng)監(jiān)控任務(wù)的過(guò)程中，利用相應(yīng)的觸發(fā)器機(jī)制就完全可以達(dá)到效果。相對(duì)來(lái)講，我國(guó)后期所構(gòu)建的電網(wǎng)系統(tǒng)的整體框架都較為復(fù)雜，所以當(dāng)面臨復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)所依賴的計(jì)算機(jī)技術(shù)及其算法就需要加以改善，采取更為先進(jìn)的計(jì)算模式來(lái)處理問(wèn)題，借以提升主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的事件檢測(cè)效率。為了能夠更好地解決電網(wǎng)監(jiān)控中的沖突問(wèn)題，并將主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的事件更快捷地檢測(cè)出來(lái)，應(yīng)積極應(yīng)用PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，從而在快速解決問(wèn)題的同時(shí)，將復(fù)雜事件的發(fā)生時(shí)間及其狀態(tài)記錄下來(lái)，以便為后期執(zhí)行操作積累足夠的經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求以及分析PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，提出一種基于PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)研究分析以及實(shí)踐驗(yàn)證，用于電網(wǎng)監(jiān)控的主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行較為順暢，效果突出，提升了電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率，具備一定的實(shí)踐價(jià)值。因此，基于PetriNets主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)值得在相關(guān)領(lǐng)域推廣運(yùn)用。

［1］劉云靜.電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2011（9）：63～64

［2］王海龍，張鵬舉，郭改枝.主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)在聯(lián)鎖故障應(yīng)急處理中的應(yīng)用［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2010（6）：164～165

［3］方明霞.PI數(shù)據(jù)庫(kù)在浙江電網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望［J］.浙江電力，2010（4）：53～54