變電站類Unix操作系統數據文件優化管理系統的開發與設計

鄧 科，李 挺，汪承茂，劉曉華，王 匯

（1.國網湖北省電力公司 檢修公司，湖北 武漢 430050；2.南瑞繼保電氣有限公司 江蘇 南京 211100）

變電站類Unix操作系統數據文件優化管理系統的開發與設計

鄧 科1，李 挺1，汪承茂2，劉曉華1，王 匯1

（1.國網湖北省電力公司 檢修公司，湖北 武漢 430050；2.南瑞繼保電氣有限公司 江蘇 南京 211100）

針對湖北電網500 kV變電站已出現的多次不同廠家類Unix系統監控服務器設備，由于磁盤空間滿而造成頻繁重啟或無法進入操作系統，以及監控數據無法刷新的現象。文中開發與設計了基于原監控系統的數據文件優化管理系統，通過對關鍵文件夾磁盤空間的優化管理，有效避免了因重要文件夾磁盤空間不足引起的服務器系統崩潰，使得變電站監控服務器穩定運行得到了保障。

變電站類Unix系統；監控系統；數據文件優化管理

變電站監控系統是變電站（水力、火力發電廠）的“眼睛”，其可對站端各運行狀態進行實時監控。監控服務器作為站端重要設備，一旦出現故障，監控系統則直接申報為“危急缺陷”或“嚴重缺陷”，維修工作人員必須在3～7天內排除服務器故障。而監控服務器出現故障時通常不能正常進入監控服務器操作系統，導致故障處理工作困難且耗時長。湖北電網類Unix操作系統（各種傳統的Unix系統以及各種與傳統Unix類似的系統，諸如Solaris Unix、Linux等操作系統）監控服務器已多次出現類似現象，2014年500 kV恩施變電站更是出現兩臺監控服務器同時頻繁重啟及數據不刷新的嚴重故障。通過對現場故障進行排查發現，大部分故障是由于監控系統服務器重要文件夾磁盤空間不足所導致的，且加大磁盤空間并不能從根本上解決問題，同時還會增加硬盤成本[1-9]。

為了解決現有變電站類Unix管理系統存在的數據文件累積使得重要文件夾磁盤空間不足而導致監控系統崩潰的問題，文中在對類Unix系統及各廠家監控系統程序結構研究的基礎上，從 “規范文件夾目錄管理”、“文件操作權限設定”、“歷史數據自動清理功能”3個方面，在現有系統的基礎上開發與設計了數據文件優化管理系統。

1 磁盤容量不足原因分析

經調查統計，導致磁盤空間滿的原因，主要分為如下幾點：

1.1 歷史數據清理堆積

監控服務器操作系統的歷史數據庫文件夾設置為自動擴展方式，監控歷史數據長期未得到清理，當變電站運行幾年后，監控歷史數據不斷堆積，使文件夾不斷增大，磁盤剩余空間逐漸變小，直到整個硬盤空間被占滿，這時歷史數據文件無擴展空間；其次，若歷史數據庫文件夾設置為固定空間方式，當固定空間滿，同樣也會導致監控數據無法刷新。

1.2 備份文件管理不規范

每次對監控服務器進行調試和維護工作后，廠家人員僅將最新的監控數據進行備份，而未將之前的備份歷史監控數據刪除，且未按規定放置在備份文件夾內，而是存放在根目錄下，或系統文件夾、歷史數據文件夾等其他重要文件夾中，從而導致了由于相關磁盤空間不足而引發的監控服務器故障。

1.3 跟目錄文件夾大小設置不當

首先是系統文件夾磁盤空間分配過小。系統文件夾用于存放系統文件，是整個系統最為關鍵的部分，其直接決定操作系統是否能夠穩定運行。根據實際調查，500 kV變電站監控系統運行中會在系統文件夾中產生一些臨時文件和歷史文件，總增量為每年1 G左右，而現在500 kV變電站監控服務器實際運行時間普遍超過8年，若原系統文件夾磁盤空間分配較小，當該文件夾磁盤空間無剩余容量時，系統將無緩存空間，從而導致服務器頻繁重啟或無法進入操作系統。

其次是歷史數據文件夾磁盤空間分配過小。監控服務器系統的歷史數據文件夾用于存放歷史數據，其一般設定為固定空間方式。以500 kV變電站監控系統為例，系統在運行中會產生幾G到十幾G的歷史數據，若歷史數據文件夾磁盤空間分配過小，則隨著歷史數據的增多，當歷史數據文件夾剩余磁盤空間不足時，監控數據將無法寫入，造成數據無法刷新，歷史數據無法存貯。

2 優化系統的開發與設計

湖北電網所屬的500 kV變電站監控系統服務器均為Solaris Unix或Linux國產版操作系統，本文以南瑞繼保有限公司的監控系統PCS9700的服務器文件夾架構圖為例進行講解，其中在Solaris Unix操作系統和Linux國產版操作系統文件夾構架，分別如圖 1（a）和（b）所示。

圖1 PCS9700服務器文件夾架構圖

由圖1中可看到，南瑞繼保監控系統服務器硬盤的根目錄文件共分為4個，user（操作系統），swap（內存），oradata或his（歷史數據），users（用戶數據）。其中oradata（歷史數據）的文件夾名稱可改變，且可設置為自動擴展或固定大小。湖北電網500 kV變電站監控系統服務器硬盤空間均為500 G或250 G，實際使用空間根據硬盤品牌不同分別為480 G或230 G左右。

2.1 規范文件夾目錄管理

文件夾目錄的規范關系到磁盤空間的管理與優化，文中從以下3個方面對系統進行改進[10-12]。

2.1.1 新增Other跟目錄

如圖2所示，為了能重點關注廠家維護數據文件夾，同時易于識別，本文將“備份數據”文件夾由原users（用戶數據）-ems文件夾位置進行轉移，作為整個硬盤的第5個根目錄文件夾，名稱為“other”，作為廠家維護專用數據存放文件夾，用于存放備份文件、IP設置信息等維護數據。 另外將原PCS9700文件夾取消，原ems文件夾名字改為monitoring，專用于存放監控主程序。

圖2 數據文件優化管理系統根目錄構架圖

2.1.2 統一目錄文件夾命名

為使本數據文件優化系統具有通用性，同時利于規范管理，本文對5個根目錄和2個重要子目錄文件夾進行統一名稱管理，其中操作系統文件夾命名為usr，內存文件夾命名為swap，用戶數據文件夾命名為users，廠家維護專用數據文件夾命名為other，歷史數據文件夾命名為historydata，超級用戶文件夾命名為root，監控主程序文件夾命名為monitoring。

2.1.3 合理分配系統模塊磁盤空間

根據各文件運行中的實際需求，將重要文件預留足夠的空間裕度，可有效避免相關文件夾磁盤空間不足的現象。在本優化管理系統中，將usr設置為30 G的磁盤空間，users設置為50 G的磁盤空間；other設置為50 G的磁盤空間，swap文件磁盤空間大小根據服務器實際內存大小設置，系統剩余的磁盤空間全部分配給historydata，且設置為“不自動擴展方式”。

2.2 文件操作權限設定

對文件操作權限進行設定主要目的是在滿足日常維護需求（備份文件或監控程序升級、數據庫更新）的前提下，通過對“手動移動文件夾”操作的范圍及途徑進行權限設定，避免由于人為存放文件混亂而導致相關重要文件夾（操作系統文件夾和歷史數據文件夾）磁盤空間數據過多而剩余磁盤空間不足引起系統無法正常運行，導致監控服務器出現故障。

2.2.1 文件移動范圍及途徑權限設定

在日常維護過程中，涉及需進行文件移動的文件夾僅與“other”和“users”文件夾有關，而其他文件夾均無需存在“手動復制/粘貼/剪切”操作，可對文件“手動移動”操作設置權限和指定固定路徑，僅可在“other”和“users”文件夾中進行“手動復制/粘貼/剪切”操作，而在其他文件夾則無法進行此類操作，由此可避免將備份文件或監控升級包等大文件被人為存放于其他文件夾，占用其他重要文件夾磁盤空間，導致重要文件夾磁盤空間不足。且當“other”和“users”文件夾數據空間已滿時，系統將自動提醒工作人員剩余磁盤空間不足，而工作人員通知廠家人員對服務器系統進行維護工作，廠家人員必須在清理無用的備份數據后，方可進行該文件夾的存貯操作，使“other”和“users”文件夾空間得到合理維護。

2.2.2 文件壓縮與解壓縮權限設定

對于解壓縮的方式和路徑也設置權限。在日常維護工作中，除了通過“復制/粘貼/剪切”方式進行文件轉移，解壓縮操作也會進行文件轉移。因此，對加壓縮文件的路徑進行權限設定，只能在“other”和“users”文件夾中進行壓縮/解壓縮操作。

2.2.3 維護專用FTP工具

在日常維護中，FTP工具也是文件移動途徑之一，可研制一個維護專用FPT工具，將文件的移動范圍進行權限設定，只能在“other”和“users”文件夾中進行文件移動操作。

2.3 歷史數據自動清理功能

南瑞繼保電氣有限公司、許繼集團有限公司、北京四方繼保自動化股份有限公司等監控廠家的監控系統均有自動清理2～3年歷史數據的功能，為了節省硬盤空間，應將此功能開啟，自動清除無用的歷史報文。另外，通過研發歷史數據自動清理程序，對于操作系統文件夾中的臨時文件和無需的日志文件及監控程序文件夾中的程序日志文件及錄波文件進行自動定期清理。

3 結束語

為了解決現有變電站類Unix管理系統存在的數據文件累積使得重要文件夾磁盤空間不足而導致監控系統崩潰的問題，文中開發與設計了基于原監控系統的數據文件優化管理系統，通過對關鍵文件夾磁盤空間的優化管理，有效避免了因重要文件夾磁盤空間不足引起的服務器系統崩潰。本系統已由國內頂級監控廠家南京南瑞繼保電氣有限公司研發部門承擔研發工作，待系統研發完成后，將通過掛網運行的方式進行階段性測試，然后制定詳細標準及細節說明，聯系其他監控廠家按此方案進行實施。本系統所涉及的主體思路及相關技術將不僅僅適用于我國電力行業，同樣適用于其他多個領域，對類Unix操作系統服務器監控程序設計與維護方面具有一定的參考價值。

[1]鄧先友，呂濤，曹繼豐.500 kV羅平變電站監控系統升級改造分析[J].西北水電，2009，37（6）:69-71.

[2]李永鋒.改進的變電站監控系統功能設計[J].電子設計工程，2015（8）:118-121.

[3]陳 萍，黃 冰，周曉陽.超高壓變電站監控系統[J].電力自動化設備，2007，27（7）:116-118.

[4]傅 蕾，胡敏強.變電站監控軟件系統中內存數據庫的研究[J].電力自動化設備，2002，22（10）:21-23.

[5]王匯，嚴利雄，湯弋.變電站監控系統故障分析及管理方案探討[J].湖北電力，2010，34（5）:10-12

[6]樊陳，倪益民，竇仁暉，等.智能變電站一體化監控系統有關規范解讀[J].電力系統自動化，2012，36（19）:1-5

[7]陸劍云，蘇和，張云飛.500 kV某變電站監控系統改造實例分析[J].華東電力，2015，42（12）:2655-2658.

[8]賀俊杰，趙淑，鄭寶慶，等.500 kV變電站監控系統改造問題探析[J].中國電力，2009，42（5）:57-59.

[9]呂贏想，劉毅，劉乃杰.500 kV雙龍變電站監控系統的升級改造[J].浙江電力，2012，31（2）:13-15.

[10]陳伍軍，丁劍，曾慶凱.基于unix系統的不確定數據庫解決方案[J].計算機工程與應用，2004，40（2）:186-189.

[11]史巧碩，范東月，柴欣，等.嵌入式Linux根文件系統的構建與分析[J].計算機測量與控制，2015，23（2）:656-659.

[12]彭浩，龔杰，秦建敏.基于S3C2440的嵌入式Linux根文件系統構建[J].電子設計工程，2010，18（6）:20-22.

Development and design of data file manage and optimize system of substation Unixlike operating system

DENG Ke1，LI Ting1，WANG Cheng-mao2，LIU Xiao-hua1，WANG Hui1
（1.State Grid Maintenance Company Hubei Electric Power Company，Wuhan 430050，China；2.NARI-RELAYS Electric Co.，Ltd.，Nanjing 211100，China）

As the problem that Hubei power grid 500 kV transformer substation has appeared many different manufacturers Unix-like system monitoring server equipment due to the full disk space caused by frequent restart or unable to enter the operating system，and monitoring data can not be refreshed，this paper develop and design a data file optimize and manage system based on the original data monitoring system，through optimal management of key folder disk space，effectively avoiding server system due to important folders crashes caused by insufficient disk space，making the stable operation of substation monitoring server has been secured.

substation unix-like systems；monitoring system；the data file management optimization

TN0

A

1674-6236（2016）23-0093-03

2015-12-30稿件編號：201512304

鄧 科（1971—），男，湖南邵陽人，高級工程師。研究方向：500 kV至1 000 kV變電站電力主設備檢修管理及統籌。