CN103366312A - 一种智能变电站云系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能变电站云系统，其特征在于：它包括智能变电站信息汇聚层、数据库、云服务平台和智能变电站基础应用；所述智能变电站汇聚层收集各智能变电站在运行过程中收集和产生的大量实时数据以及各智能变电站在长期的业务发展过程中积累下来的海量历史数据，并将这些数据传输给所述数据库分别进行实时数据存储、处理和历史数据云存储、处理、故障诊断及展现；所述数据库存储的实时数据和历史数据被所述云服务平台调用，分别用于对各智能变电站进行调度管理、监控和计算；基于所述云服务平台在各智能变电站中有若干基础应用。本发明可以广泛应用于智能变电站中。

Description

一种智能变电站云系统

技术领域

本发明涉及一种云系统，特别是关于一种智能变电站云系统。

背景技术

智能电网建设包含电力系统的发、输、变、配、用、调度六个环节，覆盖所有电压等级，产生大量且多样的海量数据，如何对这些数据进行及时有效的存储、分析、处理及反馈，是智能电网面临的重要挑战。云计算技术通过整合虚拟化架构、优化大规模异构信息和资源，采用分布式存储架构存储和管理海量数据，能够有效提高电网中资源利用率，提升系统利用率、扩展性与集成应用能力，降低系统建设运营成本，为智能电网中海量数据的存储和并发处理提供动态、可扩展和处理能力强大的计算分析平台，增强公司生产集约化和管理现代化水平。

在变电环境主要是智能变电站系统的建设过程中，随着智能电网的大力推进，各级智能变电站系统的数据呈指数级激增。目前，每个省级电网公司所辖变电站年增长数据量近120TB（万亿字节），因此，需要对电网公司所有变电站PB（千万亿字节）量级的数据进行统一的监控、分析和故障诊断处理。而现有智能变电站系统的信息平台在快速有效处理分析海量数据的要求下，在扩展性、灵活性及数据处理等方面均存在一定的缺陷。云计算技术可以对智能变电站的实时和非实时信息流实现高度集成、共享和利用，支撑全方位、精益化的数据监控和运营分析，提高自动化控制水平，从而使云计算技术成为推动新一代智能变电站发展的重要技术支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高电网数据处理和交互能力的智能变电站云系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种智能变电站云系统，其特征在于：它包括智能变电站信息汇聚层、总部数据库、云服务平台和智能变电站基础应用；所述智能变电站信息汇聚层由若干智能变电站传输的信息汇聚构成，汇聚各智能变电站在运行过程中收集和产生的大量实时数据以及各智能变电站在长期的业务发展过程中积累下来的海量历史数据，并将这些数据传输给所述总部数据库分别进行存储和处理；所述总部数据库存储的实时数据和历史数据被所述云服务平台调用，分别用于对各智能变电站进行调度管理、监控和计算；基于所述云服务平台有若干智能变电站基础应用。

所述云服务平台包括云资源调度管理、云服务监控、云并行计算环境、云业务应用服务接口和云数据ETL；所述云资源调度管理按照任务规划调用智能变电站系统的软硬件资源，维护任务之间的依赖性和关联；所述云服务监控负责监控智能变电站业务系统运行状态、业务应用以及MapReduce（一种编程模型）任务的运行情况；所述云并行计算环境承载并运行智能变电站业务应用的MapReduce计算环境，并为并行ETL提供支撑环境；所述云业务应用服务接口以服务的形式对外部系统提供接口，支持包括智能变电站各类数据的复杂查询、大规模分析计算在内的业务应用；所述云数据ETL用于对接收的各智能变电站的实时数据和历史数据进行抽取、转换和装载。

所述总部数据库包括调度实时数据库和云分布式数据库；所述调度实时数据库用于对各智能变电站在运行过程中产生的实时生产数据进行存取；所述云分布式数据库完成对历史数据的存储与管理，提供完善的历史数据备份和转储机制。

所述智能变电站基础应用包括事件与告警服务、人机接口、图模一体化、系统管理和安全管理；所述事件与告警服务统一处理所述云服务平台传输过来的各种事件和报警信息，通过统一配置的告警方式，发出相应告警，并根据资源优化配置规则，按照电力设备统一命名规范进行告警、过滤和生成；所述人机接口为操作员提供形象直观的图形化监视和操作界面；所述图模一体化支持图、模和库的一体化建模，以绘图的方式实现电力系统一次设备模型、二次设备模型的建立与维护，并建立一次设备、二次设备的功能关联；所述系统管理监视、调度和优化各智能变电站的资源；所述安全管理根据智能变电站一体化信息云平台依据IEC62351和IEC61850标准建立的信息安全保障机制，在数据及信息的辨识过程中，利用数据和信息采集获得的冗余条件，对数据和信息的合理性进行评估。

各所述智能变电站均包括过程层设备、间隔层设备和站控层设备；所述过程层设备通过过程层网络与所述间隔层设备之间进行智能变电站内部数据的传输，所述间隔层设备通过站内系统服务总线与所述站控层设备之间进行智能变电站内部数据的传输。

在所述站控层设备中设置有调度实时子数据库和云分布式子数据库，所述调度实时子数据库和所述云分布式子数据库分别用于对本智能变电站中的实时数据和历史数据进行存储和管理。

所述调度实时子数据库和云分布式子数据库分别将收集到的各智能变电站内部的实时数据和历史数据汇聚到所述智能变电站信息汇聚层，所述智能变电站信息汇聚层通过系统服务总线将汇聚的各智能变电站的信息传输至所述总部数据库。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于包括智能变电站信息汇聚层、总部数据库、云服务平台和智能变电站基础应用；所述智能变电站汇聚层汇聚各智能变电站在运行过程中收集和产生的大量实时数据以及各智能变电站在长期的业务发展过程中积累下来的海量历史数据，并将这些数据传输给所述总部数据库分别进行存储和处理，因此本发明可以充分的整合智能变电站系统内部的计算处理和储存资源,极大提高智能变电站数据处理和交互能力，为智能电网提供有力的支撑。2、本发明由于智能变电站信息汇聚层中的各智能变电站通过系统服务总线将本智能变电站中的实时数据和历史数据传输至总部数据库，由总部数据库对各智能变电站的数据进行存储和处理，因此本发明能够有效提高电网中异构计算的资源利用率，降低电网系统信息化成本，为智能电网中海量数据的存储和并发处理提供动态、可扩展的计算平台。基于以上优点，本发明可以广泛应用于智能变电站中。

附图说明

图1是本发明的智能变电站云系统总体架构示意图

图2是本发明的智能变电站数据流示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的智能变电站云系统包括智能变电站信息汇聚层1、总部数据库2、云服务平台3和智能变电站基础应用4。智能变电站汇聚层1汇聚各智能变电站在运行过程中收集和产生的大量实时数据以及各智能变电站在长期的业务发展过程中积累下来的海量历史数据，并通过系统服务总线将这些数据传输给总部数据库2分别进行存储和处理；总部数据库2存储的实时数据和历史数据被云服务平台3调用，分别用于对各智能变电站进行调度管理、监控和计算；基于云服务平台3有若干智能变电站基础应用4。

如图2所示，上述实施例中，智能变电站信息汇聚层1由若干个智能变电站10～1n传输的信息汇聚构成。向智能变电站信息汇聚层1汇聚信息的若干个智能变电站10～1n均包括过程层设备11、间隔层设备12和站控层设备13。其中，过程层设备11通过过程层网络与间隔层设备12之间进行智能变电站内部数据的传输，间隔层设备12通过站内系统服务总线与站控层设备13之间进行智能变电站内部数据的传输。若干个智能变电站10～1n内部传输的数据信息具体描述如下：

过程层设备11由合并单元111、智能终端112和智能化一次设备113构成。合并单元111采集多路电子式互感器的电压、电流信息并转换成数字信号上传至过程层网络，过程层网络将常规GOOSE报文（开关位置信息）与IEC1588对时信息传输给合并单元111；智能终端112采集断路器、隔离开关等设备的开关量以及智能化一次设备113的状态信息及监测信息上传至过程层网络，智能化一次设备113将设备的状态信息及监测信息上传至过程层网络，过程层网络将跳合闸及闭锁命令与开关变位信息以及监测指令传输给智能终端112和智能化一次设备113。

间隔层设备12由保护装置121、多功能测控装置122、安稳装置123、故障录波设备124和一次设备在线检测IED（智能电子设备）125构成。保护装置121采集电力互感器与电压互感器的电流、电压等模拟量以及断路器开关位置的状态量；多功能测控装置122采集电压互感器、电流互感器和变压器有载调压分接头的电流、电压模拟量以及开关、变压器分接头位置等状态量。安稳装置123采集电网的电压、频率和负荷大小等信息。故障录波设备124对互感器的电流、电压等模拟量以及保护跳闸信号等状态量进行采集。一次设备在线检测IED125采集主变压器局放产生的电磁波、断路器SF6气体密度与含水量、断路器操动机构分合闸速度等信息。

站控层设备13由子数据综合网关机131、调度实时子数据库132和云分布式子数据库133构成。子数据综合网关机131整合智能变电站内的实时数据、非实时数据，统一对外提供数据接口，实时数据通过直采直送的方式实现与调度实时子数据库132的数据传输，也可以根据调度实时子数据库132的订阅要求，上送处理优化后的数据；同时子数据综合网关机131将设备监测信息上送至智能变电站站外设备。非实时数据从云分布式子数据库133获取，非实时数据包括告警直传、图形浏览，故障分析报告、坏数据辨识结果、信息查询；云分布式子数据库133实现非实时数据采集、存储与读取的要求，同时完成智能变电站的部分高级应用功能，智能变电站各应用子系统通过数据总线与数据服务器进行互联互通，采集电网运行和设备工况等实时数据，经过分析和处理后进行统一展示；存储智能变电站模型、图形和操作记录、告警信息、在线监测和故障波形等历史数据，为各类应用提供数据查询和访问服务；与输变电设备状态监测和辅助设备进行通信，采集电源、计量、消防、安防和环境监测等信息，经过分析和处理后进行可视化展示，并将数据存入云分布式子数据库133。

各智能变电站中的调度实时子数据库132将收集到的本智能变电站内部的实时数据、各智能变电站中的云分布式子数据库133将收集到的本智能变电站内部的历史数据分别汇聚到智能变电站汇聚层1。

上述各实施例中，总部数据库2包括调度实时数据库21和云分布式数据库22。智能变电站信息汇聚层1将各智能变电站在运行过程中收集和产生的大量实时数据通过系统服务总线传输给调度实时数据库21，调度实时数据库21对实时数据进行高效存取，实时数据全部驻留在调度实时数据库21中；智能变电站信息汇聚层1将各智能变电站在长期的业务发展过程中积累下来的海量历史数据通过系统服务总线传输给云分布式数据库22，云分布式数据库22完成对历史数据的存储与管理，提供完善的历史数据备份和转储机制。

上述各实施例中，云平台服务3包括云资源调度管理31、云服务监控32、云并行计算环境33、云业务应用服务接口34和云数据ETL（云数据的抽取、转换和装载）35。其中，云资源调度管理31按照任务规划调用变电站系统的软硬件资源，维护任务之间的依赖性和关联，保障任务执行的正确性和有效性，提升系统资源利用率。云服务监控32负责监控智能变电站业务系统运行状态、业务应用以及MapReduce任务的具体运行情况，方便管理用户并进行运维管理。云并行计算环境33承载并运行智能变电站业务应用的MapReduce计算环境，并为并行ETL提供支撑环境，实现大规模智能变电站数据的处理及并行计算。云业务应用服务接口34以服务的形式对外部系统提供接口，支持包括智能变电站各类数据的复杂查询、大规模分析计算在内的主要业务应用。云数据ETL35用于对接收的各智能变电站的实时数据和历史数据进行抽取、转换和装载。

上述各实施例中，智能变电站基础应用4包括事件与告警服务41、人机接口42、图模一体化43、系统管理44和安全管理45。其中，事件与告警服务41统一处理云服务平台3传输的过来的各种事件和报警信息，通过统一配置的告警方式，发出相应告警，并根据资源优化配置规则，按照电力设备统一命名规范进行告警、过滤和生成。人机接口42为操作员提供形象直观的图形化监视和操作界面，为应用开发和集成提供各种交互技术和界面表达手段；人机接口42通过形象直观的人机界面完成历史数据、历史事件信息、SOE信息和操作事件记录的查询与显示。图模一体化43支持图、模和库的一体化建模，以绘图的方式实现电力系统一次设备模型、二次设备模型的建立与维护，并建立一次设备、二次设备的功能关联。系统管理44监视、调度和优化各智能变电站的资源，能够实现对各类智能变电站基础应用的统一管理；它主要包括实现计算机、网关机节点的配置、状态监视、主备切换、启动和停止等功能的节点管理，实现应用的配置、监视、切换、启动和停止等功能的应用管理，实现进程的配置、监视、切换、启动和停止等功能的进程管理，实现计算机、网关机、交换机和数据库等设备资源、可用性的监视与报警等功能的资源监视，实现提供实时数据库参数、历史数据、文件的恢复与备份,对备份数据的版本管理等功能的备份/恢复管理。安全管理45根据智能变电站一体化信息云平台依据IEC62351和IEC61850标准的要求建立的信息安全保障机制，在数据及信息的辨识过程中，利用大量数据及信息采集获得的冗余条件，对数据及信息的合理性进行评估，及时剔除不安全因素，并提供相应的告警信息，建立用户信息、身份认证和应用使用权限有机结合的权限管理功能，实现应用功能的用户化定制和操作控制功能的权限控制。

上述各实施例中，各智能变电站站外设备包括北斗主机14、GPS（全球定位系统）主机15、时钟源管理16、在线监测主站17、操作员工作站18和计划检修终端19。其中，时钟源管理16负责接收北斗主机14和GPS主机15发出的对时信号，并对各智能变电站中间隔层设备12进行对时、支持北斗主机14和GPS主机15时钟源的切换。在线监测主站17根据从数据综合网关机接收到的各智能变电站的设备监测信息对各智能变电站中的设备进行在线检测。操作员工作站18通过系统服务总线获取各智能变电站的报警等异常信息，并根据报警等异常信息对各智能变电站的设备进行故障排除，恢复系统正常运行。检修公司通过计划检修终端19从系统服务总线获得的智能变电站的数据信息实现调度计划、检修工作票和保护定值单管理等功能。

上述各实施例仅用于说明本发明，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种智能变电站云系统，其特征在于：它包括智能变电站信息汇聚层、总部数据库、云服务平台和智能变电站基础应用；所述智能变电站信息汇聚层由若干智能变电站传输的信息汇聚构成，汇聚各智能变电站在运行过程中收集和产生的大量实时数据以及各智能变电站在长期的业务发展过程中积累下来的海量历史数据，并将这些数据传输给所述总部数据库分别进行存储和处理；所述总部数据库存储的实时数据和历史数据被所述云服务平台调用，分别用于对各智能变电站进行调度管理、监控和计算；基于所述云服务平台有若干智能变电站基础应用。

2.如权利要求1所述的一种智能变电站云系统，其特征在于：所述云服务平台包括云资源调度管理、云服务监控、云并行计算环境、云业务应用服务接口和云数据ETL；所述云资源调度管理按照任务规划调用智能变电站系统的软硬件资源，维护任务之间的依赖性和关联；所述云服务监控负责监控智能变电站业务系统运行状态、业务应用以及MapReduce任务的运行情况；所述云并行计算环境承载并运行智能变电站业务应用的MapReduce计算环境，并为并行ETL提供支撑环境；所述云业务应用服务接口以服务的形式对外部系统提供接口，支持包括智能变电站各类数据的复杂查询、大规模分析计算在内的业务应用；所述云数据ETL用于对接收的各智能变电站的实时数据和历史数据进行抽取、转换和装载。

3.如权利要求1所述的一种智能变电站云系统，其特征在于：所述总部数据库包括调度实时数据库和云分布式数据库；所述调度实时数据库用于对各智能变电站在运行过程中产生的实时数据进行存取；所述云分布式数据库完成对历史数据的存储与管理，提供完善的历史数据备份和转储机制。

4.如权利要求2所述的一种智能变电站云系统，其特征在于：所述总部数据库包括调度实时数据库和云分布式数据库；所述调度实时数据库用于对各智能变电站在运行过程中产生的实时生产数据进行存取；所述云分布式数据库完成对历史数据的存储与管理，提供完善的历史数据备份和转储机制。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种智能变电站云系统，其特征在于：所述智能变电站基础应用包括事件与告警服务、人机接口、图模一体化、系统管理和安全管理；所述事件与告警服务统一处理所述云服务平台传输过来的各种事件和报警信息，通过统一配置的告警方式，发出相应告警，并根据资源优化配置规则，按照电力设备统一命名规范进行告警、过滤和生成；所述人机接口为操作员提供形象直观的图形化监视和操作界面；所述图模一体化支持图、模和库的一体化建模，以绘图的方式实现电力系统一次设备模型、二次设备模型的建立与维护，并建立一次设备、二次设备的功能关联；所述系统管理监视、调度和优化各智能变电站的资源；所述安全管理根据智能变电站一体化信息云平台依据IEC62351和IEC61850标准建立的信息安全保障机制，在数据及信息的辨识过程中，利用数据和信息采集获得的冗余条件，对数据和信息的合理性进行评估。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种智能变电站云系统，其特征在于：各所述智能变电站均包括过程层设备、间隔层设备和站控层设备；所述过程层设备通过过程层网络与所述间隔层设备之间进行智能变电站内部数据的传输，所述间隔层设备通过站内系统服务总线与所述站控层设备之间进行智能变电站内部数据的传输。

7.如权利要求6所述的一种智能变电站云系统，其特征在于：在所述站控层设备中设置有调度实时子数据库和云分布式子数据库，所述调度实时子数据库和所述云分布式子数据库分别用于对本智能变电站中的实时数据和历史数据进行存储和管理。

8.如权利要求7所述的一种智能变电站云系统，其特征在于：所述调度实时子数据库和云分布式子数据库分别将收集到的各智能变电站内部的实时数据和历史数据汇聚到所述智能变电站信息汇聚层，所述智能变电站信息汇聚层通过系统服务总线将汇聚的各智能变电站的信息传输至所述总部数据库。

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