談商用數(shù)據(jù)庫技術(shù)及電力系統(tǒng)應用

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隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)管理的自動化水平成為各方面關注的焦點，如果能夠提升其自動化水平，并且使得電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用技術(shù)不斷提高，那么大大發(fā)揮商用數(shù)據(jù)庫的作用，并且實現(xiàn)對于電網(wǎng)調(diào)度的自動化監(jiān)控，就可以使人們及時了解電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的負荷狀態(tài)，從而能夠預測調(diào)度潮流，進行安全分析，實現(xiàn)電壓功能的優(yōu)化等等。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)可以完善電力生產(chǎn)、輸送、分配和消費一體化的過程，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)需要各類數(shù)據(jù)的匯總和計算，因此為了能夠提高電力調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)運算的可靠性和穩(wěn)定性，提升電力用戶的服務質(zhì)量和滿意度，因調(diào)用并架構(gòu)商用數(shù)據(jù)庫，從而能夠使得電力調(diào)度自動化系統(tǒng)與計算機技術(shù)的結(jié)合更加具有實際應用效果。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，成為結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)及通信技術(shù)的現(xiàn)代應用系統(tǒng)，其通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)之間的結(jié)合非常緊密，往往運用大的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，利用自動發(fā)電控制和經(jīng)濟協(xié)調(diào)，實現(xiàn)經(jīng)濟類調(diào)度運行的可掌控性，實現(xiàn)電網(wǎng)靜態(tài)安全分析性等等。在實際使用環(huán)節(jié)內(nèi)，電網(wǎng)數(shù)據(jù)收集了大量電網(wǎng)運行的實時信息，通過人與機器之間的連接，把控電網(wǎng)運行的狀況，從而能夠集中而持久的顯示出新的監(jiān)控條件，完成經(jīng)濟調(diào)度和安全分析功能等。數(shù)據(jù)庫和相關技術(shù)作為計算機科學中的獨立分支，在數(shù)據(jù)庫的應用和管理過程中逐漸發(fā)展起來，并成為電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的重要支撐。

1商用數(shù)據(jù)庫在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中應用的背景

1.1電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)需要商用數(shù)據(jù)庫

早在20世紀90年代，大型的商用數(shù)據(jù)庫如ORACLE、DB2、SQLSERVER等就開始不斷的興盛，在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。自動化技術(shù)緩解了人們的生活工作壓力，制造廠商紛紛開始投入到商用數(shù)據(jù)庫的開發(fā)和使用環(huán)節(jié)，應用廠商體驗到商用數(shù)據(jù)庫給系統(tǒng)開發(fā)帶來的便利，以及對用戶數(shù)據(jù)存儲提供持久性保證。商用數(shù)據(jù)庫開始不斷的在電力系統(tǒng)中起到優(yōu)勢效果，并且在電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡監(jiān)控環(huán)境內(nèi)扮演了不可或缺的角色。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)常常需要結(jié)合大數(shù)據(jù)和云計算的應用，通過商用數(shù)據(jù)庫便捷訪問，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理的優(yōu)勢，因此人們逐漸意識到商用數(shù)據(jù)庫在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應用中的重要作用，希望能夠盡可能的減少人的工作負擔，充分利用商用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲、計算、和分析的能力，使得電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)實時化，精準化。

1.2商業(yè)數(shù)據(jù)庫在EMS系統(tǒng)中的應用

電力調(diào)動自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫一般而言分為實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，兩種數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了系統(tǒng)之內(nèi)的信息交換和數(shù)據(jù)儲存。在電力調(diào)度系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的需求，包含了海量存儲和即時響應的要求。對于其實時性的要求，常常借助了專用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，如實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲。而商用數(shù)據(jù)庫用于歷史數(shù)據(jù)的儲存，有更好的可靠性和通用性。利用商用數(shù)據(jù)庫獨特的作用及特點，在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中發(fā)揮其便捷查詢及數(shù)據(jù)存儲的優(yōu)勢，那么將會成倍的提升電力資源調(diào)動及監(jiān)控的效率。

1.3商用數(shù)據(jù)庫的實際作用

商用數(shù)據(jù)庫的作用非常具備優(yōu)勢，在EMS系統(tǒng)中利用商用數(shù)據(jù)庫的作用，實現(xiàn)了更大容量的存儲和更便捷的通用訪問，綜合而言，商用數(shù)據(jù)庫的實際作用可以分為以下幾個方面：第一，儲存EMS系統(tǒng)中的各類參數(shù)數(shù)據(jù)，將這些參數(shù)數(shù)據(jù)打包之后，分類將支持系統(tǒng)運行的系統(tǒng)參數(shù)以及平臺應用的遙測技術(shù)，通信技術(shù)，遠距離控制和監(jiān)測通道技術(shù)的參數(shù)都作為打包的內(nèi)容，并且儲存之后進行分類分析，EMS系統(tǒng)中為電力調(diào)度自動化服務的各類數(shù)據(jù)存儲在商用數(shù)據(jù)庫中，從而能夠使得調(diào)度自動化各類數(shù)據(jù)集中存儲，便于數(shù)據(jù)查詢使用及管理。第二，儲存系統(tǒng)中大量的歷史數(shù)據(jù)和各類事項，也成為目前電力自動化系統(tǒng)使用商用數(shù)據(jù)庫主要的目的之一，因為商用數(shù)據(jù)庫中加入了更多的實際應用環(huán)節(jié)，從而能夠使得云計算的各類數(shù)據(jù)具有非常鮮見的優(yōu)勢，并且歷史數(shù)據(jù)和事項的快速調(diào)用，能夠滿足很多具體的操作需求，從而能夠使得電力調(diào)度和電力監(jiān)控業(yè)務系統(tǒng)功能變得更為完善。第三，商用數(shù)據(jù)庫提供標準的SQL訪問語言，同時提供通用的數(shù)據(jù)庫訪問接口，為整個電力調(diào)度自動化系統(tǒng)開發(fā)使用提供便利。同時使得應用系統(tǒng)根據(jù)有通用性和移植便利性，各個應用廠商通過統(tǒng)一的標準是數(shù)據(jù)庫接口進行數(shù)據(jù)存儲和訪問，從而能夠使得通訊和數(shù)據(jù)的調(diào)用速度更快，數(shù)據(jù)之間的分享更加具有實效性。從總體環(huán)節(jié)而言，商用數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含了海量的數(shù)據(jù)，而對于數(shù)據(jù)庫的支持和并發(fā)功能也包含在商用數(shù)據(jù)庫的功能范圍之內(nèi)。第四，商用數(shù)據(jù)庫還應該具有自動備份功能，以及快速的恢復大量的數(shù)據(jù)的功能，從而能夠提高電力訪問、調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)運行中難免會遇到各種系統(tǒng)故障，系統(tǒng)故障包括磁盤崩潰、電源故障、軟件錯誤，甚至人為破壞。面對這些方面的問題，一旦發(fā)生，就可能會丟失數(shù)據(jù)，導致數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無法正常運行。因此，數(shù)據(jù)庫備份和故障恢復是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必不可少的組成部分，即使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)生故障，也可以保障數(shù)據(jù)的完整性和一致性。數(shù)據(jù)庫不許包含備份及恢復功能，保障業(yè)務系統(tǒng)面對極端災難的處理能力。

2商用數(shù)據(jù)庫在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的具體應用

2.1數(shù)據(jù)庫主機HA模式

目前主流的EMS系統(tǒng)之中，使用兩臺數(shù)據(jù)庫服務器加磁盤陣列的典型硬件配置。兩臺數(shù)據(jù)庫服務器采用基于操作系統(tǒng)技術(shù)的HA集群，該集群結(jié)合CLUSTERSOFT技術(shù)保證主備機冗余。當主機或者網(wǎng)絡發(fā)生故障時，集群將進行自動故障處理，自動漂移到備用節(jié)點，由備機接管所有業(yè)務。在HA完成切機后數(shù)據(jù)庫通過故障處理，正常對外服務，保持數(shù)據(jù)一致性。采用HA集群模式的最大優(yōu)點是可以解決服務器內(nèi)的單點故障，避免服務器故障后的長時間停機。但是HA是基于OS層的集群功能，所以一般僅是針對單實例數(shù)據(jù)庫使用，同時無法做到針對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)冗余或者數(shù)據(jù)庫實例的冗余。但是數(shù)據(jù)庫HA模式對硬件要求簡單，不需要復雜的網(wǎng)絡設備支持，具有非常簡單的可操作性，而且建設成本低，所以對于業(yè)務系統(tǒng)來說在成本不高時也是首選集群解決方案。但是該模式對于主機資源的浪費比較大，備機總是處于冷備狀態(tài)，容錯能力差，無法充分利用硬件資源為系統(tǒng)提供服務。

2.2ORECLERAC模式

針對兩臺數(shù)據(jù)庫服務器和一套磁盤陣列的硬件架構(gòu)模式，ORACLE提供了RAC集群模式。這種模式是通過兩個數(shù)據(jù)庫實例共同操作共享存儲，實現(xiàn)節(jié)點間的負載均衡。結(jié)合RAC實現(xiàn)充分的服務器調(diào)用和資源管理，控制并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的高可用性。RAC集群中兩節(jié)點可以同時對外提供數(shù)據(jù)庫實例服務，所以針對高并發(fā)的事務處理型應用訪問需求，如果能夠結(jié)合RAC技術(shù)，將可充分地利用服務器資源，使得多節(jié)點數(shù)據(jù)庫服務器并行工作，提高業(yè)務系統(tǒng)的承載能力，即提高業(yè)務系統(tǒng)的并發(fā)訪問能力。在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中，商用數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢是非常明顯的，其優(yōu)勢很大程度上就來源于部署RAC技術(shù)而提升系統(tǒng)的高性能、高可用性、易擴展性和易管理的優(yōu)勢。由于RAC實現(xiàn)技術(shù)復雜，其對硬件及網(wǎng)絡要求高，使得設備之間和操作系統(tǒng)兼容性要求更高，所以整體建設成本也較高。目前在基礎軟硬件國產(chǎn)化替代過程中，涌現(xiàn)出多家國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫廠家，其中達夢數(shù)據(jù)庫作為國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫廠家的佼佼者，已經(jīng)在自主原創(chuàng)的關系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中實現(xiàn)了共享存儲集群功能，填補了國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫在該集群領域中的空白。

2.3達夢數(shù)據(jù)守護集群模式

達夢數(shù)據(jù)守護功能另一種數(shù)據(jù)庫集群模式。傳統(tǒng)的備份恢復技術(shù)，基于存儲的遠程鏡像等方法可以滿足用戶對數(shù)據(jù)安全性的要求，但無法滿足高可用性的要求，從出現(xiàn)故障，到解決故障，重新提供數(shù)據(jù)庫服務的時間往往較長。達夢數(shù)據(jù)守護集群是利用主數(shù)據(jù)庫REDO日志在備機重做來實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)庫同步，為數(shù)據(jù)庫提供可靠性保證。通過數(shù)據(jù)守護實現(xiàn)對電力調(diào)用數(shù)據(jù)和各類監(jiān)視系統(tǒng)的保護，這是一種獨立的集群工具。聯(lián)機REDO日志存儲數(shù)據(jù)庫的事務日志，任何修改數(shù)據(jù)庫的修改操作都會產(chǎn)生重做日志。數(shù)據(jù)庫將事務日志按操作順序?qū)懭氲饺罩疚募畠?nèi)。數(shù)據(jù)庫存在多個在線日志，如果一個日志文件寫滿了之后，將會切換到另一個日志文件，逐漸覆蓋老的日志內(nèi)容，在開啟歸檔模式后，數(shù)據(jù)庫會通過系統(tǒng)的歸檔日志來保存時間更久的REDO日志。達夢通過MAL系統(tǒng)能實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)庫之間的REDO日志傳輸。MAL系統(tǒng)是基于TCP協(xié)議實現(xiàn)的一種內(nèi)部通信機制，具有可靠、靈活、高效的特性。電力調(diào)度系統(tǒng)操作的數(shù)據(jù)信息，在寫入主數(shù)據(jù)庫后，通過MAL系統(tǒng)同步到備數(shù)據(jù)庫之中。同時，MAL系統(tǒng)能夠完成守護進程與監(jiān)視器之間的消息傳遞，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和監(jiān)測目的，實現(xiàn)故障處理控制和角色轉(zhuǎn)換的訴求。另外，達夢數(shù)據(jù)守護集群支持手動和自動切換模式，能夠通過監(jiān)視器執(zhí)行Switchover命令實現(xiàn)主備手動切換。通過使用數(shù)據(jù)守護集群，可以為電力業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供高可靠保證，并可實現(xiàn)滾動的數(shù)據(jù)庫版本升級，減短數(shù)據(jù)庫檢修操作時間。因此達夢數(shù)據(jù)守護集群滿足用戶關于系統(tǒng)可用性、數(shù)據(jù)安全性、性能等方面的綜合需求，有效降低總體投入，獲得超值的投資回報。

結(jié)論：

綜上所述，在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中，商用數(shù)據(jù)庫具有舉足輕重的地位，無論采用哪種方式，都必須要保證電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的高可用性和高穩(wěn)定性，在電力調(diào)動系統(tǒng)自動化EMS系統(tǒng)的建設之初，就應該考慮到如何使用商用數(shù)據(jù)庫，進行內(nèi)部評估和設計之后，結(jié)合實際情況選擇適合實際需求的優(yōu)化方案，充分發(fā)揮商用數(shù)據(jù)庫自由的優(yōu)勢，為業(yè)務系統(tǒng)提供穩(wěn)健的底層支持。商用數(shù)據(jù)庫的功能很多，且能夠完成各類比較復雜的數(shù)據(jù)調(diào)用及資源共享活動，這對于商用數(shù)據(jù)庫來說在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中將是很好的推廣和發(fā)展。

作者：汪凱威 劉冉 黃輝 於湘濤 陳潔 單位：國網(wǎng)新疆電力有限公司