基于GID的智能變電站數據平臺設計

張學凱，管荑，金瑤，邵淑燕，韓雪

（1.國網山東省電力公司，濟南250001；2.國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南250012）

基于GID的智能變電站數據平臺設計

張學凱1，管荑1，金瑤2，邵淑燕2，韓雪2

（1.國網山東省電力公司，濟南250001；2.國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南250012）

在GID（通用接口定義）理論基礎上進行設計的變電站智能化數據服務平臺其內容包括基于CIM／GID的公用模型及數據服務、基于GID的系統集成服務以及通用技術支撐體系。其技術平臺可以“即插即用”的接入數字化變電站系統，增加或擴充新的應用軟件系統，而所有掛接在數字化技術平臺之上的系統，均可實現高度的數據共享及互操作，可以徹底解決系統一體化設計和全面整合問題。

智能變電站；數據化平臺；通用接口定義

0 引言

隨著新一代智能變電站的發展，變電站運行優化控制、變電站設備狀態檢修決策支持、設備故障診斷、智能告警等都需要建立在變電站各種數據的全景綜合有效視圖去實現。綜合數據應用的變電站智能化將可全面改善變電站的運行效率，降低運行維護成本，提高運行安全性、可靠性。基于通用接口定義（GID）的綜合數據服務平臺是智能變電站在總線式架構體系支持下，以標準的GID接口進行集成化智能設備一體化業務系統形式向各種變電站綜合應用提供的服務平臺。

1 通用接口定義

GID提供了一系列的API用于其他應用軟件獲取電力數據或相互之間交換電力數據。分布式系統所提供的基礎設施邏輯上可以跨越整個基于TCP／IP網絡通信規約的網絡，伸展到網絡的任何一個集成化智能設備上，實現網絡上任何位置的應用程序或對象組件之間的數據交互操作。

智能變電站要求有一種全面集成化的應用平臺，實現與調度、檢修、營銷等系統的協調互動，全面支撐智能電網的運行管理。應用程序接口項目的GID包含了公用數據訪問、高速數據、通用的事件和訂閱、時序數據訪問等服務內容，以滿足智能電網標準化、實用化的需求，具有開放性、可擴展性、易維護性等特征［1］。

2 基于CORBA技術的GID實現

綜合數據服務平臺基于CORBA（公共對象請求代理結構）分布式系統技術進行構建，涵蓋DAF（數據訪問設施）、HDAIS（工業系統歷史數據訪問）、DAIS（工業系統實時數據訪問）接口服務器，用于實現GID的GDA（通用數據訪問）、TSDA（時序數據訪問）、HSDA（高速數據訪問）和GES（通用的事件和訂閱）服務功能。基于數據平臺之上的應用系統可以通過以上不同服務功能訪問平臺提供的通用基礎數據。多層次的軟件接口為應用開發提供數據交換機制、人機界面、數據支持、公共服務功能和系統功能。標準接口適配服務器的開發將進一步實現對現行系統的整合，并使之以標準接口進行信息交互，具有良好的系統集成能力，支持應用、基礎信息的共享。

2.1 DAF

1）簡單實現。DAF與其它數據庫API是有區別的，它能簡單應用于成熟的數據庫管理系統中。創建快速簡單的DAF實現，既能解決小規模的集成問題，又能不損害更復雜的實現。

因此，DAF定義了非常少的接口，不需要實現管理大量動態產生的CORBA對象。大多數活動集中在Resource Query Service（資源查詢服務）接口上，它定義了一個小型但可以滿足需求的訪問集。DAF定義的這些查詢非常簡單，能在任何電力系統數據庫和相關的系統應用上加以實現。

2）高性能實現。由于電力系統是有實時需求的，經常產生和執行嚴格時間段內的運作決策。這種特性要求意味著一個典型的UMS（統一消息服務）不能使用于商業化的典型數據管理系統，導致了對DAF的嚴格要求，重點做好以下幾個方面的設計工作。

查詢結果粒度：DAF能簡單的用Resource Description Sequence（資源描述序列）一次返回大量數據。服務器端方面，不需要預先讀取schema（圖示），就能優化獲取的數據。客戶端方面，不需要緩存schema以最小化網絡延遲。系統中的分析模塊在每一個分析周期開始時會讀取大量的輸入數據，在進入下一個分析周期后，這些輸入數據一般就過時了，所以這些數據是不被緩存的。

數據值表示：它是基本的數據單位，是查詢結果的組成部分，它是一個聯合類型：SimpleValue。SimpleValue使用我們需要的基本數據類型，但不是包含CORBA的所有類型，以避免接口的高帶寬，這在累積處理大量數據時會對性能產生很大影響。

支持預連接視圖：相對于實時或通用情況下，連接優化是特別適用于關系型數據庫的。視圖常被定義用來平滑schema，按照預先設想的請求與表格建立預連接。DAF包含一個get_descendent_values（）查詢，為這類查詢的實現提供優化。

2.2 HDAIS

HDAIS為應用提供GID時序數據訪問服務，采用下列技術提高HDAIS實現的性能和可靠性。

采用高性能的數據訪問引擎。高性能的嵌入式數據引擎一般用于關鍵任務系統的開發。它可以直接運行在HDAIS服務器進程內，不需要單獨的服務器和管理維護人員。它能提供HDAIS服務器所需的并發訪問、事務支持以及高可靠和故障容錯所需的數據復制功能。進程內架構和不使用高級語言的直接API式數據訪問意味著運行時數據駐留在HDAIS服務器的內部，訪問數據時只需執行很少的指令。支持大量的并發訪問，能夠大大提高HDAIS服務器的并發能力。支持多版本控制（MVCC）以減少訪問沖突，改善系統性能，能夠非常充分地使用系統的資源。完善的事務子系統確保能夠從軟件和硬件故障恢復而不丟失數據，久經考驗的復制子系統提供了高可用性和可伸縮能力。可以借助于它的復制子系統實現HDAIS服務器集群，提高數據訪問性能、可靠性和可伸縮性。

采用負載均衡技術。負載均衡技術能夠在各服務器節點間平衡負載，以減少任務響應時間，提高計算資源利用效率。具有高可靠性、自適應性、可移植性和對用戶透明的特點。基于可分布線程的動態調度模型和線程池策略以及異步方式的數據訪問，既能夠靈活地適應更大范圍的突發請求數目，也能夠通過限制線程池中線程數目的上限等策略來減少線程無限增長對系統性能帶來的負面影響，最大限度地實現在特定硬件條件下、基于最優策略的高并發，以充分利用多核處理器的運算能力，實現系統效能的最優化配置。

數據分布存儲。歷史數據對存儲的要求是非常高的，不僅要求有充足可擴展的存儲容量，還要求有高速的數據訪問。采用分布式存儲技術，可以化整為零，利用分布于網絡系統各處的較小存儲節點構成一個海量的、可根據需要持續增長的邏輯存儲空間。應用請求不同的存儲節點上的數據不會導致訪問沖突，多個存儲節點可以同時響應應用請求，大大提高數據的訪問速度。

2.3 DAIS

基于CORBA技術的DAIS服務器特別適用于實時傳送大量的高速率采樣數據。對性能苛刻的要求決定了典型DAIS服務器的實現只能使用實時消息總線而不大可能使用傳統的關系型數據庫管理系統，如ORACLE、DB2等。DAIS服務實現可采用下列手段進行高效率地傳遞數據而不會引發性能瓶頸。

采用實時消息總線：利用實時消息總線提供高效的發布訂閱機制、靈活的服務品質控制以及基于內容和時間的過濾機制，可以顯著減少在線操作所需要傳遞的數據，從而節省網絡流量。

支持異步傳輸方式：異步傳輸能夠充分利用網絡帶寬，減少應用系統的等待時間，減少重復數據的傳遞。

批量傳送機制：支持批量數據處理操作，比一次調用只處理一個數據值能大大減少網絡流量。

按需傳送：一次傳遞大宗數據有時是非常低效的，因此很多接口方法并不直接返回數據，而是提供給客戶一個迭代器用來根據需要分次批量獲取所需數據。

3 軟總線的實現

綜合數據服務平臺涵蓋與數據管理、信息傳輸與交換、數據分析、系統展示等有關的各種服務和應用。在網絡環境下實現各種應用系統的高度集成，采用分布式系統技術解決具體的通信問題。

分布式系統技術所提供的基礎設施邏輯上如同一條“軟總線”，可以跨越整個基于TCP／IP網絡通信規約的網絡，伸展到網絡的任何一個集成化智能設備上，實現網絡上任何位置的應用程序或對象組件之間的數據交互操作［2］。

4 智能化綜合數據平臺技術設計

4.1 系統總體結構

系統的結構如圖1所示，系統由IEC 61970／IEC 61850與IEC 61850／非標準智能設備適配網關、變電站智能化綜合數據服務平臺、本地智能應用構成，通過IEC 61970 CIM／GID服務于遠方調度中心主站系統或當地設置的智能應用，解決變電站內部以及和主站之間的無縫連接［3］。

4.2 網絡及硬件平臺

平臺系統網絡結構如圖2所示，通信處理服務器專門負責處理通信任務，同時作為網關連接于主網絡與通信子網之間，以實現系統隔離。

硬件及網絡配置內容包含：數據采集和通信子系統、數據存儲及服務子系統、系統外設。

圖1 系統總體結構

圖2 網絡結構

4.3 軟件系統體系結構及組成

變電站智能化數據服務平臺主要包括技術“軟總線”、基于CIM／GID的公用模型及數據服務、基于GID的系統集成服務以及通用技術支撐體系。基于數字化系統集成技術平臺，可以“即插即用”的接入數字化變電站系統，增加或擴充新的應用軟件系統，而所有“掛”在數字化技術平臺之上的系統，均可實現高度的數據共享及互操作。該技術架構可以徹底解決系統一體化設計和全面整合問題［4］。

圖3 變電站智能化數據平臺的技術架構

5 結語

基于GID智能化變電站數據化平臺的設計研究重點是實現變電站智能化的基礎性技術和應用技術。通過對新一代智能化變電站數據服務方面建設的研究，逐步形成了IEC 61850或非標準的一般智能裝置向整個變電站系統的數據整合，最終全面實現變電站系統的數據整合及智能化應用，以更好地服務于遠方調度主站系統或智能化應用。

［1］周波曦，孟昭勇，王志臣，等.基于CIM的變電站與配電饋線一次接線圖自動繪制算法［J］.電力系統自動化，2012，36（11）：77-80.

［2］易妍，范輝，顧雪平.智能變電站一體化信息支撐平臺構建分析［J］.河北電力技術，2013，32（1）：10－13.

［3］白建社，江秀臣，薛鈞義.變電站自動化系統通用數據服務軟件平臺研究［J］.電力系統及其自動化學報，2004（3）：6-9.

［4］劉兆田，葛立青，楊凡.基于CIM的通用數據服務在智能變電站中的應用［J］.電力信息化，2012（9）：85-88.

圖1 國有企業綜合面試問題流

3.3 問題后續追蹤

在有限面試時間所作的判斷，主要是依靠面試官對問題的理解以及面試者對問題的反應。但面試問題實際的信度與效度，還依賴于同實際情況的比對。對此，國有企業一方面應充分發揮面試人數較多的大數據優勢，在面試后綜合分析各面試問題的回答分布情況，測算問題的信度。同時建立常態化的新入職員工跟蹤機制，就某些典型問題的回答情況與相關面試者入職后一段時期的表現進行比對，判斷相關問題的效度；另一方面須針對面試問題跟蹤分析情況，判斷各個面試問題的有效性，去偽存真，對問題庫進行動態的維護，以提高下一階段面試的水平。

4 結語

需要注意的是，面試問題設計僅是整個面試環節的一部分，要保證國有企業面試的整體有效，在完善面試問題的同時，還需在評委選拔、培訓、面試流程等方面進行深入的梳理和改進，這也是本課題今后的研究方向。

參考文獻

［1］張發均.國企、外企與民企員工招聘比較分析［J］.中國人力資源開發，2013，3（15）：46-49.

［2］吳志明.員工招聘與選拔實務手冊［M］.北京：機械工業出版社，2012.

［3］徐建平，周瀚.結構化面試中面試官的評分及影響因素［J］.心理科學進展，2014，2（10）：14-17.

［4］孫武.OAE面試法的原理與操作［J］.中國人力資源開發，2013，6（16）：64-67.

收稿日期：2015-01-28

作者簡介：

萬青（1982），男，博士，工程師，從事人力資源管理工作；

王茜（1981），女，博士，工程師，從事電力營銷管理工作。

Design of Intelligent Substation Data Platform Based on GID

ZHANG Xuekai1，GUAN Ti1，JIN Yao2，SHAO Shuyan2，HAN Xue2
（1.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2.Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250012，China）

Substation intelligent data services platform is designed based on the theory of the GID.This platform includes the common model and data services based on CIM／GID，the GID-based system integration services as well as general technical support system.The technology of“plug and play”makes it possible and convenient for the platform to be connected to digital substation system，increasing or expanding new application software systems.Moreover，all systems connected with the platform can share data and interoperate with one another.This can help to solve the issues of system fully integrated design and integration.

intelligent substation；data platform；group identification（GID）

TM762

B

1007－9904（2015）04－0055－04

2015-03-02

張學凱（1979），男，高級工程師，從事電網工程建設管理及技術研究工作；

管荑（1979），女，高級工程師，從事電網調度自動化相關工作；

金瑤（1976），女，高級工程師，從事電力系統繼電保護和電網調度自動化相關工作；

邵淑燕（1970），女，高級工程師，從事電力系統電網調度自動化和通信相關工作；

韓雪（1979），女，工程師，從事電網工程建設相關工作。