地縣一體化分布式數據采集系統

晏亮，閻博，丁盛舟，郭子明，溫昭琦，張昊，王鑫，李新鵬

(1.南瑞集團公司 (國網電力科學研究院)(北京)，北京 100192；2.國網冀北電力有限公司，北京 100053)

地縣一體化分布式數據采集系統

晏亮，閻博，丁盛舟，郭子明，溫昭琦，張昊，王鑫，李新鵬

(1.南瑞集團公司 (國網電力科學研究院)(北京)，北京 100192；2.國網冀北電力有限公司，北京 100053)

針對電網調度技術支持系統的分布式一體化運行需求，在分析傳統數據采集系統和分布式一體化技術的基礎上，設計了一套基于D5000系統 (智能電網調度技術支持系統)的地縣一體化分布式數據采集系統。該系統通過采用分布式數據采集系統負載均衡運行管理技術，基于公共信息模型 (Common Information Model，CIM)的高速模型交換格式CIM/ E的模型維護及同步技術，以及分布式數據采集實時數據共享和監視技術，提升了數據采集的采集處理和調度運行能力，保證地縣一體化分布式系統的可靠性和高效性，從而滿足未來大電網運行對數據采集的要求。

D5000；分布式；地縣一體化；CIM/E；模型同步；數據共享

0 前言

由于調度技術支持系統[1]所監控的電網規模不斷擴展，多個調度系統之間需要傳輸的數據也越來越多，現有的數據采集架構集中度高、采集容量有限、維護模式和管理模式無法適應未來鏈路多樣性的需要，都已不能滿足快速發展的需求。

需要深入開展數據采集技術的研究，構建新的分布式數據采集總體架構，提升數據采集的處理能力、可靠性、效率和易用性。隨著網絡技術、分布式處理[2]、CIM/E[3-4]文件管理等技術的成熟與完善，分布式數據采集的研究有著良好的技術基礎。近年來國內外數據采集的發展主要集中在采集器、采集手段的研究，分布式數據采集的研究在國內外也有相關的報道。但是總體來說，現有的數據采集機制已無法滿足未來大電網分布式一體化運行的需求，而分布式數據采集的應用還處于初級研究階段。因此設計一套分布式數據采集系統，以滿足未來大電網運行對數據采集的要求是十分必要的。

D5000系統 (智能電網調度技術支持系統)是新一代的智能電網調度技術支持系統平臺，直接承載著實時監控與預警 (EMS)、調度計劃(OPS)、調度管理 (OMS)等各類應用平臺。

文中首先分析對比了傳統數據采集系統和地縣一體化[5-6]模式的分布式數據采集系統的區別與聯系，提出了新的基于D5000系統的分布式數據采集系統的組網部署模式以及總體架構，然后研究了分布式數據采集系統負載均衡運行管理技術、基于CIM/E的分布式模型維護[7]及同步技術、分布式數據采集實時數據共享[8]和監視技術這三項關鍵技術，并通過工程實踐對該方案進行了驗證。

1 分布式數據采集系統架構

對于傳統的數據采集系統，本地采集數據可基于本地調度平臺實現本地的模型維護、實時數據監視管理等服務。而新的基于D5000系統的分布式數據采集系統可以實現全局維護，全局管理，全局監視的功能。

D5000系統數據采集服務器同時接入本地調度中心的系統主網和調度數據網，通過系統主網接入所屬調度中心的調控系統，部署本地的調度平臺和可視化工作站，利用數據總線、系統管理、中間件等實現傳統數據采集功能。此外采集服務器通過調度數據網形成廣域互聯，利用數據代理實現實時數據共享，利用模型同步服務實現源端維護，利用監視代理實現集中監視管理。

1.1 分布式數據采集系統組網部署

D5000系統分布式數據采集服務器需要部署到各個調度中心，每臺數據采集節點同時接入所屬調度中心的系統主網和調度數據網。主干網絡互聯采用以太網接口環型的組網方式，即地縣交換機通過SDH設備以太網接口互聯。基于D5000系統的分布式采集以太網接口環型組網方式如圖1所示。

1.2 分布式數據采集系統架構

在地域分布角度將分布式數據采集系統分為地調端和縣調端，其中地調系統作為上級調度，縣調系統作為下級調度系統。另外對于地調系統又分為地調主調系統和地調備調系統，兩套系統分別獨立建設，并與其他系統進行信息交互。

在功能角度將分布式數據采集系統分為模型維護功能、實時數據共享功能和實時數據監視功能，地調主調、地調備調以及各縣調之間需要保持模型以及實時數據的同步，來保證分布式數據采集系統各調度中心信息的一致性。分布式數據采集系統各功能在關鍵技術點一章中進行了詳細的闡述，基于D5000系統的地縣一體化分布式數據采集系統架構如圖2所示。

圖1 基于D5000系統的分布式采集以太網接口環型組網方式

圖2 基于D5000系統的地縣一體化分布式數據采集系統架構

2 分布式數據采集關鍵技術

2.1 負載均衡運行管理技術

分布式數據采集系統中，當任何一個節點發生故障時，其工作將由其它服務器自動接管，服務器優先接管本地工作，如果不本地無法接管，則由地調或其它縣調的數據采集服務器接管。當地調系統功能恢復或地縣調間通信網絡恢復正常時，分布式系統能夠重新一體化運行，縣調將分解獨立運行期間的歷史數據和模型同步到地調系統中，保證了模型的同步性和數據的完整性。

2.2 分布式模型維護及同步技術

為實現分布式數據采集系統的一體化維護，上下級調度以及主備用調度自動化系統間需要建立必要的同步和檢測機制，實現采集數據的同步和一致性檢測功能。在分布式數據采集系統中，上級主調度中心負責維護其所屬的直采鏈路，維護完成后將結果自動發布到上級備用調度中心并生效，而上級主調度中心的維護結果不會發布到下級調度。基于D5000系統的分布式數據采集系統上下級調度模型信息同步如圖3所示：

圖3 分布式數據采集系統上下級調度模型信息同步

D5000系統分布式數據采集系統基于CIM/E文件進行模型維護和管理，通過調度平臺提供的文件服務進行系統內部的文件同步。

2.3 實時數據共享和監視技術

2.3.1 實時數據共享

在D5000系統分布式數據采集系統中，由于各調度系統獨立進行維護，因此模型信息沒有統一的規劃，直接的跨系統數據傳輸會造成數據丟失或數據不一致的情況，造成上級調度后臺SCADA接收到的數據異常。因此在上級調度的各節點以及下級調度各節點部署數據代理服務，負責各系統間的實時數據信息校驗共享。基于D5000系統的分布式數據采集系統實時數據共享通信方式如圖4所示。

圖4 分布式數據采集系統實時數據共享通信方式

2.3.2 實時數據監視

在基于D5000系統的地縣一體化模式下的分布式數據采集系統中，地調系統作為上級調度需要監視作為下級調度的系統運行狀態、通道運行狀態、實時數據信息等關鍵運行信息。在傳統的數據采集系統中，地調系統能夠監視下級調度的信息比較有限，實時數據信息的來源也是通過下級調度轉發的數據。在新的分布式數據采集系統中，數據代理服務已經將縣調實時數據信息等各類本地信息發送給上級主調，即為上級主調監視功能提供了數據來源，使得地調系統監視遠端縣調系統的準確性和效率得到很大提高。

3 結束語

本文通過研究設計一套基于D5000系統的地縣一體化分布式數據采集系統，實現地調與其所轄各縣調的模型信息同步以及實時數據準確交互，使得地調縣調形成一整套一體化調度系統集群。系統經過運行測試，驗證了該設計方案是可行和高效的。后續研究可以考慮進一步實現多級調度模式下的分布式數據采集，來滿足電網調度支持系統對于分布式一體化的需求。

[1] 榮莉，徐迪，李偉玉.大運行體系下智能電網調度支持系統的改革及應用 [J].中國電業，2012，11：46-49.

[2] 孫建偉，王宗興，夏亞君，等.地區智能電網分布式電壓無功自動控制系統研究 [J].電力系統保護與控制，2014，42(13)：112-116.

[3] 米為民，辛耀中，蔣國棟，等.電網模型交換標準 CIM/E和CIM/XML的比對分析 [J].電網技術，2013，37(4)：936-941.

[4] 辛耀中，米為民，蔣國棟，等.基于CIM/E的電網調度中心應用模型信息共享方案 [J].電力系統自動化，2013，37(8)：1-4.

[5] 彭暉，葛以踴，吳慶曦，等.地縣調控一體化系統分區解并列機制的設計與實現 [J].電力系統自動化，2014，38 (6)：75-79.

[6] 陳寧，徐春雷，莊衛金，等.地縣一體化調度自動化系統分布式數據采集方法 [J].電力系統自動化，2011，35 (24)：89-92.

[7] 王德文，閻春雨.變電站在線監測系統的一體化建模與模型維護 [J].電力系統自動化，2013，37(23)：78-82.

[8] 李成鑫，劉俊勇.備用調度可視化系統的數據同步解決方案初探 [J].四川電力技術，2012，35(4)：38-40.

Research on Power Distributed Data Acquisition System with Integration Mode of City and Counties Based on D5000 System

YAN Liang，YAN Bo，DING Shengzhou，GUO Ziming，WEN Zhaoqi，ZHANG Hao，WANG Xin，LI Xinpeng
(1.Beijing Kedong Power Control System Co.LTD.，Beijing，100192，China 2.China Hebei North Electric Co.LTD.，Beijing，100053，China)

According to the operation requirements of distributed integrated technology supporting system of power grid scheduling system，based on the analysis of the traditional technology of data acquisition system and distributed integrated technology，we design a power distributed data acquisition system with integration mode based on D5000 system.This system uses a distributed data acquisition system of load balancing operation and management technology，the CIM/E model maintenance and synchronization technology and distributed data acquisition sharing and data monitoring technology，enhancing the processing ability of data acquisition and operation，ensuring the reliability of the integration of distributed system and efficiency of city and counties，and meeting the needs of data acquisition of large power grid in the future.

D5000； distribution mode；integration between the city and counties；CIM/E； model maintenance and synchronization；data sharing

TM76

B

1006-7345(2015)06-0045-03

2015-10-16

晏亮(1981)，男，工程師，南瑞集團公司 (國網電力科學研究院)，從事電力系統自動化方面研究工作 (e-mail) yanliang991＠163.com

閻博 (1985)，男，博士，工程師，國網冀北電力有限公司，從事調度自動化研究工作 (e-mail)robert_1127＠zju.edu.cn

丁盛舟 (1989)，男，工程師，南瑞集團公司 (國網電力科學研究院)，從事電力系統自動化方面研究工作 (e-mail)dingshengzhou＠sina.com。

國家電網公司科技項目：“面向大運行大檢修的調度技術支持系統支撐平臺關鍵技術優化研究與應用。”