電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫論文

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摘要：筆者以電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究為主要內(nèi)容進(jìn)行闡述，結(jié)合當(dāng)下基于時(shí)間序列下動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫框架和電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，從并發(fā)數(shù)據(jù)處理機(jī)制、內(nèi)存映射文件形式和磁盤保存機(jī)制、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)保存形式、電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集處理流程、混合壓縮算法以及電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理步驟等方面深入探討。其目的在于加強(qiáng)電力動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫技術(shù)的使用效果，為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫；磁盤保存形式；內(nèi)存映射

0引言

數(shù)據(jù)庫技術(shù)在電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中得到廣泛使用。借助數(shù)據(jù)庫，能夠有效保存不同離散遙信量，能夠記錄各種電壓、電流等不同數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)庫能夠保存各種歷史信息內(nèi)容，供電網(wǎng)使用。歷史數(shù)據(jù)的合理保存是數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，促使低頻采樣周期數(shù)據(jù)滿足實(shí)際需求。

1基于時(shí)間序列下動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫框架

電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫分為三層。第一層是數(shù)據(jù)保存層，主要是文件管理和磁盤緩存模塊，合理保存大量動(dòng)態(tài)信息。第二層是數(shù)據(jù)處理層，一般是網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)解壓和查詢等不同模塊，主要工作是保存數(shù)據(jù)，合理壓縮，在形成索引前合理處理，并及時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、后期處理等。第三層是應(yīng)用程序接口，可以二次開發(fā)利用。動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是服務(wù)器、命名服務(wù)器和數(shù)據(jù)訪問客戶。數(shù)據(jù)處理器是動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫的中心，能夠合理壓縮和查詢數(shù)據(jù)。命名服務(wù)器能夠控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)訪問由兩部分組成，第一是動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫維護(hù)，第二是保存和查詢二次接口。數(shù)據(jù)服務(wù)器啟動(dòng)運(yùn)作期間，需要向命名服務(wù)器注冊具體名稱和地質(zhì)?？蛻舳嗽L問工作期間，在處理服務(wù)器前期，需要和命名服務(wù)器連接，處理訪問數(shù)據(jù)地址，合理保存數(shù)據(jù)[1]。

2電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵是建立在時(shí)間序列基礎(chǔ)下的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)保存、管理和查詢對策劃，關(guān)鍵技術(shù)主要是并發(fā)數(shù)據(jù)處理機(jī)制、內(nèi)存映射文件、磁盤處理形式等[2]。

2.1并發(fā)數(shù)據(jù)處理機(jī)制

動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫高效工作的關(guān)鍵是滿足客戶端提出的需求，強(qiáng)化磁盤文件交互質(zhì)量和效果。通常情況下，基于多核CPU技術(shù)形式，合理使用服務(wù)端處理線程，強(qiáng)化計(jì)算處理能力，即合理處理物理磁盤讀寫速度問題，分析磁盤高速數(shù)據(jù)吞吐間的平衡程度。數(shù)據(jù)處理主要是寫和讀兩種形式[3]。為使數(shù)據(jù)可以達(dá)到高速處理基本要求，需要借助線程池技術(shù)處理數(shù)據(jù)，有效使用不同CPU并行在一個(gè)TCP連接上，進(jìn)行報(bào)文處理工作，即對一個(gè)連接上的任務(wù)進(jìn)行并行化處理，達(dá)到高質(zhì)量處理效果。并行處理技術(shù)在書寫數(shù)據(jù)期間，能夠最大限度提升服務(wù)端數(shù)據(jù)處理效果。通常情況下，數(shù)據(jù)處理速度是300萬事件1s。數(shù)據(jù)讀取處理和線程池技術(shù)，可并行處理不同客戶的真實(shí)需求。系統(tǒng)設(shè)置高度緩存區(qū)，借助ORACL數(shù)據(jù)庫綜合分析策略，保持高速緩存，在并發(fā)查詢中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效共享和分析，從而高效訪問終極目標(biāo)。并行化處理技術(shù)讀取數(shù)據(jù)期間，能夠提升服務(wù)端的整體速度，通過實(shí)際測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)20個(gè)并行查詢期間，客戶讀取時(shí)間大概為10萬事件1s。

2.2內(nèi)存映射文件形式和磁盤保存機(jī)制

動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫保存TB級別的所有數(shù)據(jù)文件，能提升文件磁盤處理速度，是動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫提升工作效率的基礎(chǔ)。借助統(tǒng)一化磁盤保存技術(shù)處理內(nèi)部映射文件，不同工作線程對數(shù)據(jù)文件部分進(jìn)行映射處理，達(dá)到高度保存數(shù)據(jù)的基本要求。內(nèi)存映射文件形式。內(nèi)存映射文件形式和虛擬內(nèi)存相差無幾。借助內(nèi)存映射文件保存一個(gè)地址空間保存區(qū)域，將物理保存期上交到此區(qū)域內(nèi)部，內(nèi)存文件物理保存器將其保存在磁盤上，即非系統(tǒng)文件內(nèi)容。文件操作前期需要進(jìn)行映射工作，將整個(gè)文件從磁盤中加載，借助內(nèi)存映射文件有效處理磁盤上的文件。所有文件保存形式都采用直接管理形式，能夠節(jié)省很多內(nèi)存，使文件釋放更多時(shí)間。部分映射的緩存管理機(jī)制建設(shè)。因?yàn)樾枰訲B級別形式保存所有數(shù)據(jù)源、文件，所以不能一次性將所有數(shù)據(jù)信息全面映射在內(nèi)存文件，需要借助緩存管理形式保存和分享海量信息。緩存管理一般使用固定內(nèi)存形式，將內(nèi)部含有的各種數(shù)據(jù)不斷映射在處理服務(wù)器地址空間，進(jìn)而達(dá)到更好的保存效果。對于系統(tǒng)中存在的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，通過索引形式確定。磁盤緩存管理器中存在的數(shù)據(jù)，全部放置到一個(gè)共同緩存區(qū)域，依據(jù)LRU對策合理化管理。

2.3關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)保存形式

結(jié)合電力系統(tǒng)的根本特征進(jìn)行分析，標(biāo)記保存的歷史數(shù)據(jù)，主要包括時(shí)標(biāo)、數(shù)據(jù)值和質(zhì)量碼三種形式。電力系統(tǒng)基本特征格式如下：時(shí)標(biāo)8字節(jié)、數(shù)據(jù)值4字節(jié)、質(zhì)量碼4字節(jié)。時(shí)標(biāo)主要利用2字節(jié)整數(shù)表示，精準(zhǔn)度為1μs，數(shù)據(jù)值可以使用精準(zhǔn)浮點(diǎn)表示，質(zhì)量標(biāo)志一般利用4字節(jié)整數(shù)表示。因此，一個(gè)完整事件點(diǎn)使用的保存空間一般為16字節(jié)。

2.4電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集處理流程

動(dòng)態(tài)海量數(shù)據(jù)庫可以將不容數(shù)據(jù)點(diǎn)分為離散數(shù)據(jù)和連續(xù)數(shù)據(jù)兩種類型。結(jié)合數(shù)據(jù)性質(zhì)的差異性，使用不同處理形式。離散數(shù)據(jù)點(diǎn)主要是電力系統(tǒng)中存在很多變化的數(shù)值量，比如遙信量、被返回的原始值等，不能進(jìn)行插植處理。連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的是連續(xù)變化的測量數(shù)值，比如電壓、電流等連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)海量數(shù)據(jù)庫需要結(jié)合設(shè)置的內(nèi)容進(jìn)行分析和研究，強(qiáng)化電力系統(tǒng)工作效果。

2.5混合壓縮算法

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫可以分為兩種形式，分別是有損和無損，整合后最終形成混合壓縮算法。有損壓縮就是使用線性帶寬壓縮算法，壓縮率為8～10。無損壓縮就是將浮點(diǎn)依據(jù)IEEE-754表示形式分為1位、7位和23位，小數(shù)需要再次壓縮，精準(zhǔn)度處理。將三部分?jǐn)?shù)值全部壓縮處理后，以隨機(jī)序列形式將其擴(kuò)大為原來的3～5倍。質(zhì)量位可以借助哈夫曼算法合理處理，連續(xù)量可以使用混合壓縮算法。壓縮率是有損和無損的乘積。分析數(shù)據(jù)的最終特征，確保動(dòng)態(tài)信息的壓縮效果，是通常情況下的25～30倍。

2.6電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理步驟

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中有很多數(shù)據(jù)內(nèi)容，可以分為離散數(shù)據(jù)點(diǎn)、連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)兩種形式，結(jié)合數(shù)據(jù)基本性質(zhì)差異性，采用不同數(shù)據(jù)處理形式進(jìn)行全方位處理和分析。離散數(shù)據(jù)點(diǎn)主要是電力系統(tǒng)中存在各種有序變化且不連續(xù)的量，比如遙信量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。對實(shí)際工作中存在的各種離散數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行壓縮處理，使用系統(tǒng)查詢和保存原始數(shù)據(jù)信息，整個(gè)過程中不使用插值處理。連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)是測量和處理一些連續(xù)性變化的數(shù)據(jù)，比如電壓、電流等動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)內(nèi)容，結(jié)合具體情況設(shè)定壓縮允許誤差，壓縮處理歷史數(shù)據(jù)，將壓縮后的數(shù)據(jù)全部保存在磁盤中。

3結(jié)語

通過綜合分析電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，在時(shí)間序列的基礎(chǔ)上有效分析動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。實(shí)踐表明，動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫可以滿足電力系統(tǒng)高速、海量保存信息的需求，確保電網(wǎng)安全可靠使用，為推動(dòng)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行作貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]白鵬華.電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].南方農(nóng)機(jī),2018,49(20):140.

[2]于俊麗.電網(wǎng)智能調(diào)度在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].環(huán)球市場,2017(23):115.

[3]呂旭明,鄭善奇,曹麗娜,等.圖數(shù)據(jù)庫技術(shù)在電力系統(tǒng)信息通信資產(chǎn)管理中的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù),2017,38(11):27-30.

作者：陰皓 賈靜麗 周夢雪 單位：國網(wǎng)河南省電力公司信息通信公司（數(shù)據(jù)中心）