數(shù)據(jù)中心對智能變電站建設(shè)的重要作用探討

摘 要：在飛速發(fā)展的今天，計算機(jī)技術(shù)日趨成熟，并且被廣泛應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，變電站智能化成為重要的發(fā)展方向。通過變電站智能化的實現(xiàn)，可以促使電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性、穩(wěn)定性與輸電能力得到強(qiáng)化，對電力設(shè)備的運行環(huán)境也可以起到有效的改善作用。而在智能變電站建設(shè)過程中，數(shù)據(jù)中心發(fā)揮著巨大的作用，只有具備了豐富的數(shù)據(jù)，方可以促使智能化的調(diào)度與管理得到實現(xiàn)。文章簡要分析了數(shù)據(jù)中心對智能變電站建設(shè)的重要作用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；智能變電站；重要作用

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）27-0076-02

如今計算機(jī)技術(shù)日趨成熟，電力需求越來越大，在變電站中，對多個二次系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)建，比如監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)信息系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)通常都是獨立存在的。而SCADA/EMS系統(tǒng)對全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，電網(wǎng)的完整信息是其各種應(yīng)用需求。事實上，本系統(tǒng)主要關(guān)心的是上述各個系統(tǒng)的部分信息。如今，簡單接入通信管理單元，往往存在著較大的弊端，無法接入各類數(shù)據(jù)，也無法標(biāo)準(zhǔn)化管理全部信息。如今智能電網(wǎng)受到了全世界的重視，未來電力系統(tǒng)發(fā)展過程中，非常關(guān)鍵的一項技術(shù)就是信息標(biāo)準(zhǔn)化。

1 變電站數(shù)據(jù)流和交換協(xié)議分析

1.1 數(shù)據(jù)的來源

從調(diào)度集控系統(tǒng)的角度上來講，通?？梢詮膸讉€方面來理解整個變電站的數(shù)據(jù)來源，非實時數(shù)據(jù)源主要產(chǎn)生于運行數(shù)據(jù)變電站自動化應(yīng)用系統(tǒng)中，還有就是通過代理直接訪問變電站智能電子設(shè)備，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)。目前，在對變電站通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇時，SCADA數(shù)據(jù)的傳輸被作為主要考慮內(nèi)容，在變電站內(nèi)的各種IED中存在著非實時運行數(shù)據(jù)，服務(wù)于各種應(yīng)用，因為沒有統(tǒng)一這類信息，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)協(xié)議不夠規(guī)范，在向調(diào)度控制中心傳輸時，僅僅有很少的數(shù)據(jù)可以應(yīng)用自定義方式。

1.2 數(shù)據(jù)分類

通常情況下，可以將數(shù)據(jù)劃分為實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)兩大類，這種劃分依據(jù)是數(shù)據(jù)處理特點的差異。實時數(shù)據(jù)又可以繼續(xù)劃分，通?？梢詣澐譃橐韵氯悾?/p>

①動態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù)包括諸多的類型，如同步采樣數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)等，這類數(shù)據(jù)對于時間精度有著較高的要求，一定要達(dá)到微秒級以上。要實時的傳輸和處理，并且還應(yīng)用了數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，它比較精巧，有較高的讀寫效率，這類數(shù)據(jù)屬于同一斷面，主要是基礎(chǔ)信息，服務(wù)于調(diào)度系統(tǒng)高級應(yīng)用軟件。

②暫態(tài)數(shù)據(jù)，錄波裝置和保護(hù)測控裝置在運行過程中，會對暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，在時間方面有著較高的要求，通常要達(dá)到微秒級以上，但是在傳輸過程中，不要求具有多高的實時性。通常在電力故障后的事故分析中，需要應(yīng)用到這類數(shù)據(jù)。

③穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，如四遙等數(shù)據(jù)都屬于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，它比較穩(wěn)定，定時生成，它的時間精度是秒級，在處理中，要求具有較高的實時性。一般在常規(guī)SCADA/EMS系統(tǒng)的運行監(jiān)視中，會應(yīng)用到這類數(shù)據(jù)。

非實時數(shù)據(jù)還可以劃分為兩類，首先是靜態(tài)數(shù)據(jù)，配置信息大多都是靜態(tài)數(shù)據(jù)，它們不會發(fā)生較大的改變，如設(shè)備參數(shù)、二次設(shè)備的運行參數(shù)等。在系統(tǒng)運行過程中，這類數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，如果有數(shù)據(jù)變化出現(xiàn)，那么在指示方面，就可以借助于統(tǒng)一的版本標(biāo)記來實現(xiàn)。其次是歷史類數(shù)據(jù)，歷史類數(shù)據(jù)存在于實時數(shù)據(jù)中，變電站基本應(yīng)用可以將其提取出來，如各種統(tǒng)計報表數(shù)據(jù)、遙信變位記錄以及事件順序記錄和控制操作記錄等，這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生有著較高的突發(fā)性。

2 變電站數(shù)據(jù)中心架構(gòu)

2.1 數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)流

通過變電站數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建，可以集中處理變電站的各種數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化管理信息交換，模型化所有變電站的交換數(shù)據(jù)，將一個數(shù)據(jù)庫訪問接口給提供出來，它采用的是樹形層次結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一面向?qū)ο蟆?/p>

2.2 數(shù)據(jù)建模

對于間隔層裝置，智能應(yīng)用較少，那么將IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型給應(yīng)用過來，就可以集中處理變電站大部分實時數(shù)據(jù)。變電站數(shù)據(jù)中心對各種智能應(yīng)用運行相關(guān)聯(lián)的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行了集中，促使站內(nèi)信息一體化得到實現(xiàn)。將統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模方式應(yīng)用到變電站一體化信息平臺中，這樣就可以有效實現(xiàn)各類應(yīng)用功能。要想促使各類應(yīng)用功能得到實現(xiàn)，模型不僅需要覆蓋IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型，還需要建模各種智能應(yīng)用的輸入和輸出數(shù)據(jù)。IEC61850應(yīng)用了動態(tài)建模思想可以統(tǒng)一建模變電站的各種數(shù)據(jù)，主要內(nèi)容是對數(shù)據(jù)模板進(jìn)行構(gòu)建，然后結(jié)合模板來對模板數(shù)據(jù)實例進(jìn)行構(gòu)建，如今將IEC61970標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度自動化系統(tǒng)，也是應(yīng)用了這種技術(shù)。采用的動態(tài)建模技術(shù)如果是面向?qū)ο螅敲丛跀?shù)據(jù)描述的過程中，靈活性就可以得到顯著提升，也可以將這種設(shè)計思想應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心中，集成定義數(shù)據(jù)中心模型和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義的模型，同時，將通用的建模工具給提供了出來，統(tǒng)一配置數(shù)據(jù)模型，借助于模型和數(shù)據(jù)實例的關(guān)系映射，就可以自我描述相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)檢索

在數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)檢索中，一般有兩種形式，首先是按名訪問，其次是按對象索引。結(jié)合模型之間的層次關(guān)系，系統(tǒng)數(shù)據(jù)形成了一個龐大的數(shù)據(jù)樹，每一個數(shù)據(jù)節(jié)點的對象索引號以及對應(yīng)的數(shù)據(jù)模型都是單獨存在的，通過檢索數(shù)據(jù)模型就可以在較短的時間內(nèi)了解到數(shù)據(jù)屬性。最簡單的方式其實就是按名訪問，就是將帶層次的屬性名給應(yīng)用過來，科學(xué)的檢索數(shù)據(jù)。如果是非格式化數(shù)據(jù)的檢索，就需要采用按名訪問機(jī)制，這樣更加的靈活和高效。部分應(yīng)用的數(shù)據(jù)對象較為明確，就可以構(gòu)建對象索引和檢索名稱索引，這樣就具有較高的工作效率，這樣在使用過程中，檢索關(guān)鍵字就可以直接定義為對象索引。

2.4 數(shù)據(jù)通信

在變電站內(nèi)，IEC61850通信服務(wù)是數(shù)據(jù)中心對外數(shù)據(jù)接口的主要內(nèi)容，大部分的運行數(shù)據(jù)都可以被IEC61850模型數(shù)據(jù)所覆蓋。在應(yīng)用過程中，會有各種不同的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，那么數(shù)據(jù)中心就可以提供另外的接口，方便數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程讀寫。借助于這種借口，可以在不同設(shè)備上部署各種應(yīng)用，分離了物理設(shè)備和數(shù)據(jù)中心所在設(shè)備，保證足夠的安全。

3 數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用

變電站數(shù)據(jù)中心將統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取接口提供給各種應(yīng)用，并且通過預(yù)處理其接入的數(shù)據(jù)，以便將更加準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)提供給應(yīng)用。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，一方面對各種應(yīng)用不同類型數(shù)據(jù)的通信接口進(jìn)行了集中和規(guī)范，應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜程度得到了有效降低。另一個方面，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的預(yù)處理，就可以在較大程度上減少應(yīng)用的處理負(fù)擔(dān)，還可以顯著強(qiáng)化應(yīng)用的可靠性。

3.1 數(shù)據(jù)品質(zhì)管理

數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)都是比較完整的，并且一致性較強(qiáng)，如同步數(shù)據(jù)的插值、冗余數(shù)據(jù)的處理等等，都是這個方面的內(nèi)容；通過狀態(tài)估計這個環(huán)節(jié)，就可以科學(xué)判斷出來那些壞數(shù)據(jù)，將其清理出去，這樣數(shù)據(jù)品質(zhì)就可以得到顯著提高，保證得到的數(shù)據(jù)都是有效的，也可以減少應(yīng)用對數(shù)據(jù)來源有效性的預(yù)處理負(fù)擔(dān)。

3.2 數(shù)據(jù)安全管理

結(jié)合相關(guān)的安全防護(hù)內(nèi)容，有不同安全區(qū)的數(shù)據(jù)存在于變電站中，本來部分變電站的信息屬于安全二區(qū)和安全三區(qū)，因為其自成一體，沒有將安全防護(hù)處理措施給應(yīng)用進(jìn)來，而借助于數(shù)據(jù)中心來統(tǒng)一處理之后，就可以按照安全一區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)來處理這類信息。同時，要將隔離設(shè)備加裝于對外信息發(fā)布的接口，促使其與安全管理要求所符合。應(yīng)用連接到數(shù)據(jù)中心，應(yīng)用統(tǒng)一的認(rèn)證機(jī)制和加密機(jī)制，在數(shù)據(jù)共享不受影響的基礎(chǔ)上，采用集中處理的方法，安全管理負(fù)擔(dān)就可以得到有效減輕。

3.3 數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

借助于數(shù)據(jù)中心，可以統(tǒng)一收集和處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的實時性和完整性可以得到保證，這樣就可以有效實現(xiàn)變電站的智能應(yīng)用。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，將會在較大程度上對目前變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。數(shù)據(jù)中心作為一個獨立的系統(tǒng)，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們又完善了相關(guān)的運行管理標(biāo)準(zhǔn)，那么就會不斷融合變電站各種二次系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心可以交互智能電網(wǎng)的各種信息。變電站子站控制器是在數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上實現(xiàn)，那么就可以滿足系統(tǒng)的多種功能需求，如調(diào)度通信、SCADA、VQCi及防誤閉鎖等，這樣調(diào)度部門和變電站的各種智能化應(yīng)用互動也可以有效實現(xiàn)。

4 結(jié) 語

通過上文的敘述分析我們可知，隨著時代的進(jìn)步和發(fā)展，智能電網(wǎng)受到了人們普遍的重視，在智能電網(wǎng)中，非常重要的一個環(huán)節(jié)就是智能變電站，通過實現(xiàn)變電站智能化應(yīng)用，就要求擁有實時、一致和完整的變電站數(shù)據(jù)。針對這種情況，就需要在變電站中，對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行構(gòu)建，以促使數(shù)據(jù)的完整性得到保證，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行也可以得到保證。相關(guān)的工作需要不斷努力，提升自己的專業(yè)技術(shù)水平，更好地在變電站中構(gòu)建數(shù)據(jù)中心。

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