電力系統(tǒng)動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫論文

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摘要：筆者以電力系統(tǒng)動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫關鍵技術的應用研究為主要內(nèi)容進行闡述，結合當下基于時間序列下動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫框架和電力系統(tǒng)動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫關鍵技術應用，從并發(fā)數(shù)據(jù)處理機制、內(nèi)存映射文件形式和磁盤保存機制、關聯(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。其目的在于加強電力動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫技術的使用效果，為相關研究提供參考。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；動態(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)庫技術在電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化中得到廣泛使用。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)分析的關鍵和基礎，促使低頻采樣周期數(shù)據(jù)滿足實際需求。

1基于時間序列下動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫框架

電力系統(tǒng)動態(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，合理保存大量動態(tài)信息。第二層是數(shù)據(jù)處理層，一般是網(wǎng)絡通信、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，并及時對數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計、后期處理等。第三層是應用程序接口，可以二次開發(fā)利用。動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是服務器、命名服務器和數(shù)據(jù)訪問客戶。數(shù)據(jù)處理器是動態(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，第一是動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫維護，第二是保存和查詢二次接口。數(shù)據(jù)服務器啟動運作期間，需要向命名服務器注冊具體名稱和地質(zhì)。客戶端訪問工作期間，在處理服務器前期，需要和命名服務器連接，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)動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫關鍵技術應用

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

2.1并發(fā)數(shù)據(jù)處理機制

動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫高效工作的關鍵是滿足客戶端提出的需求，強化磁盤文件交互質(zhì)量和效果。通常情況下，基于多核CPU技術形式，合理使用服務端處理線程，強化計算處理能力，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)可以達到高速處理基本要求，需要借助線程池技術處理數(shù)據(jù)，有效使用不同CPU并行在一個TCP連接上，進行報文處理工作，即對一個連接上的任務進行并行化處理，達到高質(zhì)量處理效果。并行處理技術在書寫數(shù)據(jù)期間，能夠最大限度提升服務端數(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，可并行處理不同客戶的真實需求。系統(tǒng)設置高度緩存區(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)查詢中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效共享和分析，從而高效訪問終極目標。并行化處理技術讀取數(shù)據(jù)期間，能夠提升服務端的整體速度，通過實際測試系統(tǒng)實現(xiàn)20個并行查詢期間，客戶讀取時間大概為10萬事件1s。

2.2內(nèi)存映射文件形式和磁盤保存機制

動態(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，是動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫提升工作效率的基礎。借助統(tǒng)一化磁盤保存技術處理內(nèi)部映射文件，不同工作線程對數(shù)據(jù)文件部分進行映射處理，達到高度保存數(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行映射工作，將整個文件從磁盤中加載，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，使文件釋放更多時間。部分映射的緩存管理機制建設。因為需要以TB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器地址空間，進而達到更好的保存效果。對于系統(tǒng)中存在的動態(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)，全部放置到一個共同緩存區(qū)域，依據(jù)LRU對策合理化管理。

2.3關聯(lián)數(shù)據(jù)保存形式

結合電力系統(tǒng)的根本特征進行分析，標記保存的歷史數(shù)據(jù)，主要包括時標、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：時標8字節(jié)、數(shù)據(jù)值4字節(jié)、質(zhì)量碼4字節(jié)。時標主要利用2字節(jié)整數(shù)表示，精準度為1μs，數(shù)據(jù)值可以使用精準浮點表示，質(zhì)量標志一般利用4字節(jié)整數(shù)表示。因此，一個完整事件點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

動態(tài)海量數(shù)據(jù)庫可以將不容數(shù)據(jù)點分為離散數(shù)據(jù)和連續(xù)數(shù)據(jù)兩種類型。結合數(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，不能進行插植處理。連續(xù)數(shù)據(jù)點對應的是連續(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)。動態(tài)海量數(shù)據(jù)庫需要結合設置的內(nèi)容進行分析和研究，強化電力系統(tǒng)工作效果。

2.5混合壓縮算法

動態(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，精準度處理。將三部分數(shù)值全部壓縮處理后，以隨機序列形式將其擴大為原來的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、連續(xù)數(shù)據(jù)點兩種形式，結合數(shù)據(jù)基本性質(zhì)差異性，采用不同數(shù)據(jù)處理形式進行全方位處理和分析。離散數(shù)據(jù)點主要是電力系統(tǒng)中存在各種有序變化且不連續(xù)的量，比如遙信量、設備運行狀態(tài)等。對實際工作中存在的各種離散數(shù)據(jù)點進行壓縮處理，使用系統(tǒng)查詢和保存原始數(shù)據(jù)信息，整個過程中不使用插值處理。連續(xù)數(shù)據(jù)點是測量和處理一些連續(xù)性變化的數(shù)據(jù)，比如電壓、電流等動態(tài)化數(shù)據(jù)內(nèi)容，結合具體情況設定壓縮允許誤差，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結語

通過綜合分析電力系統(tǒng)的實際需求，在時間序列的基礎上有效分析動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。實踐表明，動態(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，為推動整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行作貢獻。

參考文獻

[1]白鵬華.電力系統(tǒng)信息安全防護關鍵技術研究[J].南方農(nóng)機,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)庫技術在電力系統(tǒng)信息通信資產(chǎn)管理中的應用[J].東北電力技術,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）