基于實(shí)時(shí)PI數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用

邱桂華 吳樹鴻

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東佛山528000）

0 引言

EMS（能量管理系統(tǒng)）是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視的重要手段，通過(guò)EMS可查看電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。受數(shù)據(jù)庫(kù)容量限制，電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)只有15 min一個(gè)點(diǎn)（一天96個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。然而，面對(duì)營(yíng)業(yè)、生產(chǎn)、規(guī)劃、財(cái)務(wù)等多維度、廣角度的分析需求，其存在讀取不便、分析精度不足等弊端。在電網(wǎng)日常的業(yè)務(wù)分析過(guò)程中，傳統(tǒng)15 min一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的應(yīng)用很難滿足日常需精細(xì)數(shù)據(jù)分析場(chǎng)景下的要求，比如：客戶投訴電壓低，母線電壓的任何變化都可以作為分析依據(jù)；變電站檢修人員要知道站內(nèi)直流母線電壓是否存在異動(dòng)，各供電所需要知道其供電負(fù)荷的瞬時(shí)最大數(shù)值，主網(wǎng)空載線路末端電壓，大面積事故跳閘時(shí)低壓脫扣負(fù)荷分析等電網(wǎng)日常業(yè)務(wù)的特殊場(chǎng)景分析都需要精確的數(shù)據(jù)曲線來(lái)支撐。基于以上分析，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行遙測(cè)數(shù)據(jù)的秒級(jí)查詢，即可查詢到每個(gè)秒點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)滿足日常業(yè)務(wù)分析需求，這是當(dāng)下迫切需要解決的一個(gè)問(wèn)題[1]。

1 基于實(shí)時(shí)PI數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用模塊設(shè)計(jì)

基于實(shí)時(shí)PI數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用方法：首先通過(guò)EMS對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)的過(guò)程中為滿足數(shù)據(jù)秒級(jí)精度存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)庫(kù)容量的限制要求，分別采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)及時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)類型來(lái)存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)信息。在通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)及時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)后，對(duì)相應(yīng)的海量遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并經(jīng)過(guò)界面供人員查詢分析。主要包括電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)獲取、電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)展示三部分。

1.1 電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)獲取

EMS系統(tǒng)采集的電網(wǎng)遙測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)首先存儲(chǔ)于系統(tǒng)一區(qū)內(nèi)存庫(kù)，為保證EMS安全性，外部系統(tǒng)不能直接訪問(wèn)EMS系統(tǒng)一區(qū)內(nèi)存庫(kù)。基于安全性考慮，EMS系統(tǒng)一區(qū)內(nèi)存庫(kù)存儲(chǔ)的遙測(cè)數(shù)據(jù)需同步至EMS系統(tǒng)三區(qū)內(nèi)存鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)中。EMS系統(tǒng)三區(qū)內(nèi)存鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)可授權(quán)外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取訪問(wèn)，因此電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)信息通過(guò)EMS系統(tǒng)三區(qū)內(nèi)存鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行獲取[2]。

1.2 電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)秒級(jí)存儲(chǔ)，同時(shí)也得考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的容量限制，本發(fā)明分別采用關(guān)系數(shù)據(jù)及時(shí)序數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行不同信息的存儲(chǔ)。

1.2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)

電網(wǎng)運(yùn)行中有眾多類型的電網(wǎng)設(shè)備，各設(shè)備有不同的臺(tái)賬、型號(hào)等信息，這些關(guān)系信息主要由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)表格作用的實(shí)質(zhì)是裝載著數(shù)據(jù)項(xiàng)的特殊集體，這些數(shù)據(jù)可以為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供不同用途，這些數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是增量數(shù)據(jù)少且不密集。本發(fā)明主要把設(shè)備的基礎(chǔ)信息及其在時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)表的點(diǎn)ID存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)需要查找某設(shè)備的遙測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，可在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)查找到其時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)表的點(diǎn)ID，再通過(guò)服務(wù)方式獲取所需數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)服務(wù)從EMS系統(tǒng)三區(qū)內(nèi)存鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)抽取所需的設(shè)備臺(tái)賬、點(diǎn)號(hào)信息，存儲(chǔ)在自身數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2.2 時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)

電網(wǎng)采集的遙測(cè)數(shù)據(jù)變化率大，如果采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)使庫(kù)表冗余非常大，導(dǎo)致讀寫速度慢。因此，對(duì)于秒級(jí)變化的設(shè)備遙測(cè)數(shù)值，需采用時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，其主要用于處理帶時(shí)間標(biāo)簽（按照時(shí)間的順序變化，即時(shí)間序列化）的數(shù)據(jù)，帶時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)也稱為時(shí)間序列數(shù)據(jù)。本發(fā)明將EMS系統(tǒng)的10多萬(wàn)個(gè)采集點(diǎn)的遙測(cè)數(shù)據(jù)按各設(shè)備的點(diǎn)ID作為“序列”，按順序縱向存儲(chǔ)可加快存儲(chǔ)及讀取效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：PI時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)服務(wù)從EMS系統(tǒng)三區(qū)內(nèi)存鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)抽取所需的遙測(cè)信息，存儲(chǔ)在自身數(shù)據(jù)庫(kù)[3]。

1.3 電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)展示

電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)展示，即開展查詢及數(shù)據(jù)展示的界面，在界面中首先選擇查詢遙測(cè)數(shù)據(jù)所屬“區(qū)局”“變電站”，再選擇需查詢的“遙測(cè)分類”，接著選擇需查詢的“設(shè)備名稱”，最后按選擇的查詢區(qū)間設(shè)置相應(yīng)的“間隔頻率”。同時(shí)，為了考慮系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間以及效率等因素，針對(duì)不同長(zhǎng)度的查詢區(qū)間設(shè)置了最小間隔頻率，具體如下：

（1）0～15 min內(nèi)數(shù)據(jù)：支持最小1 s間隔頻率返回?cái)?shù)據(jù)及最大、最小值；

（2）15～30 min內(nèi)數(shù)據(jù)：支持最小5 s間隔頻率返回?cái)?shù)據(jù)及最大、最小值；

（3）30～60 min內(nèi)數(shù)據(jù)：支持最小30 s間隔頻率返回?cái)?shù)據(jù)及最大、最小值；

（4）1～24 h內(nèi)數(shù)據(jù)：支持最小60 s間隔頻率返回?cái)?shù)據(jù)及最大、最小值；

（5）1～30天內(nèi)數(shù)據(jù)：支持最小5 min間隔頻率返回?cái)?shù)據(jù)及最大、最小值；

（6）30天～1年數(shù)據(jù)：支持最小60 min間隔頻率返回?cái)?shù)據(jù)及最大、最小值；

（7）＞1年數(shù)據(jù)：支持最小1天間隔頻率返回?cái)?shù)據(jù)及最大、最小值。

2 基于實(shí)時(shí)PI數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用流程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

對(duì)EMS采集的電網(wǎng)實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取并存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)的過(guò)程中，為了滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)精細(xì)度要求及數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)容量限制，分別采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)及時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)對(duì)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類存儲(chǔ)。海量遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)后再進(jìn)行精細(xì)數(shù)據(jù)展示，在數(shù)據(jù)展示的過(guò)程中，為了滿足系統(tǒng)響應(yīng)速度及系統(tǒng)數(shù)據(jù)量要求，對(duì)于不同數(shù)據(jù)查詢區(qū)間設(shè)置不同的間隔頻率，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)曲線形式進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析。此外，在數(shù)據(jù)展示的過(guò)程中，還給出了查詢區(qū)間內(nèi)電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)最大值及最小值及其相應(yīng)的發(fā)生時(shí)間。

基于實(shí)時(shí)PI數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用流程如圖1所示。

圖1 基于實(shí)時(shí)PI數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用流程

3 基于實(shí)時(shí)PI數(shù)據(jù)庫(kù)的電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)查詢應(yīng)用分析

當(dāng)10 kV線路靠近變電站供電側(cè)發(fā)生短路故障后，可能會(huì)影響同10 kV母線或同變電站10 kV母線電壓，造成電壓偏低等問(wèn)題，從而導(dǎo)致由同10 kV母線或同變電站10 kV母線所供電的用戶出現(xiàn)電壓偏低甚至低壓脫扣現(xiàn)象。如圖2所示，通過(guò)秒級(jí)電流數(shù)據(jù)將可以很好地呈現(xiàn)10 kV瞬時(shí)故障時(shí)電流變化情況[4]。

圖2 10 kV線路靠近變電站側(cè)瞬時(shí)故障電流曲線圖

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于供電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。近年來(lái)，電壓質(zhì)量問(wèn)題是客戶投訴的重點(diǎn)，通過(guò)本應(yīng)用將可以查詢?nèi)我鈺r(shí)間節(jié)點(diǎn)電壓變化的數(shù)值來(lái)支撐電壓質(zhì)量問(wèn)題的分析[5]，如圖3所示。

圖3 10 kV線路任意區(qū)間電壓數(shù)值查詢曲線圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文利用EMS系統(tǒng)獲取電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)，并應(yīng)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)電網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬信息，采用時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)的秒級(jí)存儲(chǔ)及應(yīng)用。通過(guò)電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)的秒級(jí)查詢應(yīng)用，在電網(wǎng)客戶服務(wù)、運(yùn)行管理等精細(xì)度日益提高的情況下，提供電網(wǎng)海量遙測(cè)數(shù)據(jù)的精細(xì)查詢，將可以很好地指導(dǎo)日常業(yè)務(wù)的開展，并防范故障于未然。