CN110555583A - 一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，涉及电网调度领域。目前电力数据中心运行数据服务能力低。本发明包括步骤：源数据端抽取与发送、汇集端订阅与处理、数据补召。本技术方案利用消息中间件技术，实现运行数据的广域高速汇集；广域运行数据统一处理方法提升运行数据服务能力，为各类电网业务提供运行数据的应用支撑。实现调度运行数据在省级以上调度机构共享并保持一致性，实现精细化管理和智能化决策。满足不同专业和业务对运行数据的需求，实现电网运行数据的统一维护、分级管理和全局共享机制。实现国分、省、地调同一场景协同控制的目标，充分发挥调度中心的作用，确保大电网的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电网调度领域，尤其涉及智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法。
背景技术
随着计算机网络技术在电网的普遍运用，特别是智能电网调度控制系统平台及四大类应用的深入应用，为电网调控业务开展提供及时、准确的信息化服务的同时，积累形成了海量丰富的高实效、高准确度的电网信息资源，这些数据记录了电力系统长期的运行状况，蕴涵着电力系统运行的历史特性。通过进一步整合此类数据并进行数据挖掘，将进一步优化电网生产运行管理，助力电网生产运行稳健发展。电网运行数据产生于多级调控系统及生产管理系统的不同业务应用，因此需通过统一技术路线以及构建技术标准体系建立，实现广域运行数据统一管理。其中技术关注点集中在运行数据汇集方面。实现智能电网调度控制系统广域运行数据统一管理，为各类电网业务提供运行数据的应用支撑。
国网公司构筑了由数据中心、数据交换、应用集成、企业门户等部分组成的一体化企业级信息集成平台，并与2011年5月在北京、上海、西安建设了集成式信息系统灾备中心，以保障数据安全。电力数据中心和灾备中心作为电力企业信息资源的存储、处理和备份中心，对于实现信息的纵向贯通和横向共享起到至关重要的作用。
但是，目前的电力数据中心还远未达到智能电网与新一代数据中心所要求的海量数据存储与计算、自动化管理、准实时性要求的水平，运行数据服务能力低。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，以达到提升运行数据服务能力的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，包括以下步骤：
一）源数据端抽取与发送：
1）源数据端数据抽取，源数据端系统周期性抽取本系统运行数据，基于设备映射关系，进行运行数据筛选、关联及转换，采用跨平台的序列化方式将运行数据转换成标准数据报文；
汇集端通过消息中间件将异构系统间设备映射关系、数据类型转换的关系通过消息中间件发送给源数据端系统；多个源端系统的设备编码及数据类型字典都不相同，基于调控云系统实现调控系统运行数据的统一管理，实现了调控中心内部设备编码的统一；
2）源数据端数据发送；源数据端通过消息中间件将运行数据发送至消息服务器指定主题中；
数据汇集时采用跨平台序列化方法实现不同开发语言之间的共用数据报文；
二）汇集端订阅与处理
汇集端通过消息中间件订阅消息服务器指定主题中标准数据格式的运行数据消息报文；根据不同类型的数据，消息中间件定义多种消息主题，包括：源端在线状态汇报心跳、数据补召状态汇报心跳、量测数据、告警数据、故障与运行事件数据、电量数据、计划预测数据以及外部环境数据增量汇集以及数据补召命令相关的消息主题；源端将不同类型的数据发送至消息中间件不同的消息主题；消息中间件针对不同的主题实现消息发送与消费情况的监视；
汇集端接收到消息报文后，根据规范化报文标准格式解析报文内容，并检查消息报文的有效性；通过报文有效性验证后，进行运行数据质量检查，进行运行数据完整性检查；
汇集端通过运行数据质量检查及完整性检查后，根据报文内容中数据类型信息以及数据存储周期信息，计算出运行数据存储相关的信息；根据存储相关的信息，调用关系库或分布式列式数据库访问接口，提交数据保存；汇集端数据存储实现了底层数据存储异常情况下的数据完整性保证；
三）数据补召
当周期性汇集异常时，利用运行数据补召机制保障运行数据完整性；数据补召分为人工补召与自动补召，人工补召即通过人工选择时间范围、数据类型、数据来源等条件下发补召命令；自动补召即运行数据完整性检查模块根据数据汇集的质量，自动判断缺失数据的时间范围、数据类型、数据来源的条件自动下发补召命令；对补召命令下发、数据补召汇集、数据补召入库环节进行自动监视。
作为优选技术手段：在源数据端抽取与发送时，运行数据中量测和告警类数据经源数据端转换后，通过消息总线同步至调控云；事件、电量数据整合到本地源数据端结构化数据库中，通过纵向同步工具将数据汇集至调控云；特征值数据通过定时对调控云中的量测数据进行统计计算而产生。
作为优选技术手段：图模一体化处理子模块设有图形编辑器，所述的图形编辑器设电气图元组件库、基本图元组件库，在人机界面中通过拖拽的方式将电气图元组件库中的电气图元、基本图元组件库中的基本图元绘制在图形画布中； WEB检索器将模型库中所有的模型按照电气设备类型、厂站、电压等级分级列出，用户选出需要关联的模型，通过拖拽的方式将模型关联到电气图元。
作为优选技术手段：在数据存储时，运行数据按照不同的数据类型、不同的设备对象进行细化分类，每种类型的数据使用数据库单独的数据表存储，根据不同数据类型的数据量情况，可选择采用按年或者按月分表存储的方案。
作为优选技术手段：源数据端和汇集端采用kafka消息报文的方式进行数据交互，利用protobuf技术实现消息报文的序列化,
作为优选技术手段：电网运行数据消息报文包含：源数据端在线状态汇报心跳消息报文定义、数据增量汇集消息报文定义、源数据端补召状态汇报消息报文定义及数据补召命令与汇集消息报文定义；消息报文的规范化支持数据交互的规范化，实现跨系统、编程语言之间的交互。
作为优选技术手段：在汇集端订阅与处理时，汇集端接收到消息报文后，将消息缓存至消息队列中，消息队列的最大限制为200，汇集端在处理消息队列中的消息时，先去校验数据库的状态，若出现数据库异常情况无法写入数据时则暂停从消息总线上接收消息报文；汇集端采用多线程的方式处理消息队列中的消息报文。
有益效果：本发明提供一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，利用消息中间件技术，实现运行数据的广域高速汇集。广域运行数据统一处理方法提升运行数据服务能力，为各类电网业务提供运行数据的应用支撑。
实现调度运行数据在省级以上调度机构共享并保持一致性，实现精细化管理和智能化决策。为适应大电网发展要求，满足不同专业和业务对运行数据的需求，实现电网运行数据的统一维护、分级管理和全局共享机制。实现国分、省、地调同一场景协同控制的目标，充分发挥调度中心的作用，确保大电网的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明原理框图。
图2是本发明的源数据端和汇集端数据交互图。
图3是本发明的数据汇集流程图。
图4是本发明的智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理架构图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
本发明提供一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，利用消息中间件技术，实现电网运行数据的广域高速汇集，提升运行数据服务能力，为各类电网业务提供运行数据的应用支撑。如图1、4所示，本发明包括：
一）源数据端抽取与发送：
1）源数据端数据抽取。源数据端系统周期性抽取本系统运行数据，基于设备映射等关系，进行运行数据筛选、关联后将运行数据转换成标准数据报文。
由于汇集端与源数据端属于不同系统，汇集端需要通过消息中间件将异构系统间设备映射关系、数据类型转换等关系通过消息中间件发送给源数据端系统。多个源端系统的设备编码及数据类型字典都不相同，基于调控云系统实现调控系统运行数据的统一管理，实现了调控中心内部设备编码的统一。
2）源数据端数据发送。源数据端通过消息中间件将运行数据发送至消息服务器指定主题中。
由于汇集端与源数据端属于不同系统，采用跨平台序列化技术实现不同开发语言之间的共用数据报文。电网运行数据来源于多个源数据端系统，包括电能量管理系统、调度日志、停电计划管理、能量管理系统、调度计划系统以及其他外部系统。这些多个源数据端系统的技术架构与开发语言都不相同，本技术方案所描述的汇集方法采用了跨平台、高效的序列化方法，实现不同系统开发语言之间的通信。
源数据端通过消息中间件将运行数据发送至消息服务器指定主题中。源端数据抽取以及发送具备配置管理功能，实现设备编码及量测类型的转换。
二）汇集端订阅与处理
汇集端通过消息中间件订阅消息服务器指定主题中标准数据格式的运行数据消息报文。根据不同类型的数据，消息中间件定义了不同的消息主题，包括：源端在线状态汇报心跳、数据补召状态汇报心跳、量测数据、告警数据、故障与运行事件数据、电量数据、计划预测数据以及外部环境数据增量汇集以及数据补召命令相关的消息主题。源端将不同类型的数据发送至消息中间件不同的消息主题。消息中间件针对不同的主题实现消息发送与消费情况的监视。
汇集端接收到消息报文后，根据规范化报文标准格式解析报文内容，并检查消息报文的有效性。通过报文有效性验证后，进行运行数据质量检查，进行运行数据完整性检查。
汇集端通过运行数据质量检查及完整性检查后，根据报文内容中数据类型信息以及数据存储周期信息，计算出运行数据存储相关的信息。根据存储相关的信息，调用关系库或分布式列式数据库访问接口，提交数据保存。汇集端数据存储实现了底层数据存储异常情况下的数据完整性保证。
三）数据补召
基于消息的电网运行数据广域高速汇集方法不仅提供周期性运行数据汇集方式，同时提供周期性汇集异常情况下，利用运行数据补召机制保障运行数据完整性。数据补召分为人工补召与自动补召，人工补召即通过人工选择时间范围、数据类型、数据来源等条件下发补召命令；自动补召即运行数据完整性检查模块根据数据汇集的质量，自动判断缺失数据的时间范围、数据类型、数据来源的条件自动下发补召命令。数据补召能够实现补召命令下发、数据补召汇集、数据补召入库等多个环节的自动监视。
以下对部分技术特征作进一步的说明。
（一）总体架构：
智能电网调度控制系统的总体架构如图1所示：运行数据中量测和告警类数据经源数据端转换后，通过消息总线同步至调控云；事件、电量等数据整合到本地源数据端结构化数据库中，通过纵向同步工具将数据汇集至调控云；特征值数据通过定时对调控云中的量测等数据进行统计计算而产生。
（二）数据交互方式:
源数据端和汇集端采用kafka消息报文的方式进行数据交互，利用protobuf技术实现消息报文的序列化,这种方式适用于数据量较大、时效性要求较高的场景，具体流程图2所示：
（三）源数据端抽取与发送：
源数据端周期性抽取本系统运行数据，基于异构系统设备映射关系、数据类型转换等关系，进行运行数据筛选、关联及转换，使用跨平台的序列化技术将运行数据转换成标准格式的消息报文。电网运行数据消息报文包含：源数据端在线状态汇报心跳消息报文定义、数据增量汇集消息报文定义、源数据端补召状态汇报消息报文定义及数据补召命令与汇集消息报文定义。消息报文的规范化支持数据交互的规范化，实现跨系统、编程语言之间的交互。源数据端通过消息中间件将运行数据发送至消息服务器指定主题中。源数据端抽取与发送具备配置管理功能，实现不同系统之间设备编码及量测类型的转换。
（四）汇集端订阅与处理：
汇集端通过消息中间件订阅消息服务器指定主题中标准数据格式的运行数据消息报文。根据不同类型的数据，消息中间件定义了不同的消息主题，包括：源数据端在线状态汇报心跳、数据补召状态汇报心跳、量测数据、告警数据、故障与运行事件数据、电量数据、计划预测数据以及外部环境数据增量汇集以及数据补召命令相关的消息主题。源数据端将不同类型的数据发送至消息中间件不同的消息主题。消息中间件针对不同的主题实现消息发送与消费情况的监视。
汇集端接收到消息报文后，会将消息缓存至消息队列中，消息队列的最大限制为200，汇集端在处理消息队列中的消息时会先去校验数据库的状态，若出现数据库异常等情况无法写入数据时则暂停从消息总线上接收消息报文。
汇集端采用多线程的方式处理消息队列中的消息报文，并在实际运行数据服务器上通过测试得出处理消息报文的最优线程数是24个。汇集端根据规范化报文标准格式解析报文内容，并检查消息报文的有效性。通过报文有效性验证后，进行运行数据质量检查，进行运行数据完整性检查。
汇集端通过运行数据质量检查及完整性检查后，根据报文内容中数据类型信息以及数据存储周期信息，计算出运行数据存储相关的信息。根据存储相关的信息，调用关系库或分布式列式数据库访问接口，提交数据保存。汇集端数据存储实现了底层数据存储异常情况下的数据完整性保证。
（五）数据汇集流程：
运行数据抽取及发送模块按照预先配置好的数据抽取范围、抽取周期和数据发送间隔，周期性地将增量数据发送至消息服务器。如果有数据发送失败，或数据库连接异常等异常情况导致数据丢失则由汇集端发起数据补召。具体流程如图3所示。
（六）数据存储：
运行数据平台数据存储遵循电力调度通用数据对象结构化设计规范，运行数据按照不同的数据类型、不同的设备对象进行了细化分类，每种类型的数据使用数据库单独的数据表存储。根据不同数据类型的数据量情况，可以选择按年或者按月分表存储的方案。
以上图1、2、3、4所示的一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，其特征在于包括以下步骤：
一）源数据端抽取与发送：
1）源数据端数据抽取，源数据端系统周期性抽取本系统运行数据，基于设备映射关系，进行运行数据筛选、关联及转换，采用跨平台的序列化方式将运行数据转换成标准数据报文；
汇集端通过消息中间件将异构系统间设备映射关系、数据类型转换的关系通过消息中间件发送给源数据端系统；多个源端系统的设备编码及数据类型字典都不相同，基于调控云系统实现调控系统运行数据的统一管理，实现了调控中心内部设备编码的统一；
2）源数据端数据发送；源数据端通过消息中间件将运行数据发送至消息服务器指定主题中；
数据汇集时采用跨平台序列化方法实现不同开发语言之间的共用数据报文；
二）汇集端订阅与处理
汇集端通过消息中间件订阅消息服务器指定主题中标准数据格式的运行数据消息报文；根据不同类型的数据，消息中间件定义多种消息主题，包括：源端在线状态汇报心跳、数据补召状态汇报心跳、量测数据、告警数据、故障与运行事件数据、电量数据、计划预测数据以及外部环境数据增量汇集以及数据补召命令相关的消息主题；源端将不同类型的数据发送至消息中间件不同的消息主题；消息中间件针对不同的主题实现消息发送与消费情况的监视；
汇集端接收到消息报文后，根据规范化报文标准格式解析报文内容，并检查消息报文的有效性；通过报文有效性验证后，进行运行数据质量检查，进行运行数据完整性检查；
汇集端通过运行数据质量检查及完整性检查后，根据报文内容中数据类型信息以及数据存储周期信息，计算出运行数据存储相关的信息；根据存储相关的信息，调用关系库或分布式列式数据库访问接口，提交数据保存；汇集端数据存储实现了底层数据存储异常情况下的数据完整性保证；
三）数据补召
当周期性汇集异常时，利用运行数据补召机制保障运行数据完整性；数据补召分为人工补召与自动补召，人工补召即通过人工选择时间范围、数据类型、数据来源等条件下发补召命令；自动补召即运行数据完整性检查模块根据数据汇集的质量，自动判断缺失数据的时间范围、数据类型、数据来源的条件自动下发补召命令；对补召命令下发、数据补召汇集、数据补召入库环节进行自动监视。
2.根据权利要求1所述的一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，其特征在于：在源数据端抽取与发送时，运行数据中量测和告警类数据经源数据端转换后，通过消息总线同步至调控云；事件、电量数据整合到本地源数据端结构化数据库中，通过纵向同步工具将数据汇集至调控云；特征值数据通过定时对调控云中的量测数据进行统计计算而产生。
3.根据权利要求2所述的一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，其特征在于：图模一体化处理子模块设有图形编辑器，所述的图形编辑器设电气图元组件库、基本图元组件库，在人机界面中通过拖拽的方式将电气图元组件库中的电气图元、基本图元组件库中的基本图元绘制在图形画布中； WEB检索器将模型库中所有的模型按照电气设备类型、厂站、电压等级分级列出，用户选出需要关联的模型，通过拖拽的方式将模型关联到电气图元。
4.根据权利要求3所述的一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，其特征在于：在数据存储时，运行数据按照不同的数据类型、不同的设备对象进行细化分类，每种类型的数据使用数据库单独的数据表存储，根据不同数据类型的数据量情况，可选择采用按年或者按月分表存储的方案。
5.根据权利要求4所述的一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，其特征在于：源数据端和汇集端采用kafka消息报文的方式进行数据交互，利用protobuf技术实现消息报文的序列化。
6.根据权利要求5所述的一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，其特征在于：电网运行数据消息报文包含：源数据端在线状态汇报心跳消息报文定义、数据增量汇集消息报文定义、源数据端补召状态汇报消息报文定义及数据补召命令与汇集消息报文定义；消息报文的规范化支持数据交互的规范化，实现跨系统、编程语言之间的交互。
7.根据权利要求6所述的一种智能电网调度控制系统广域运行数据统一处理方法，其特征在于：在汇集端订阅与处理时，汇集端接收到消息报文后，将消息缓存至消息队列中，消息队列的最大限制为200，汇集端在处理消息队列中的消息时，先去校验数据库的状态，若出现数据库异常情况无法写入数据时则暂停从消息总线上接收消息报文；汇集端采用多线程的方式处理消息队列中的消息报文。
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