CN111008245A - 基于调控云的省级以上调度机构wams数据共享方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，该方法按照省份进行层级划分，基于D5000平台及WAMS动态监组建电力调度数据网，通过国分云和省地云接入构成共享环网，各地区包括建立全数据时序库和案例数据时序库，实现WAMS历史数据共享网络。本发明提升WAMS数据支撑与应用水平，实现基于调控云的WAMS历史数据汇集与透明访问，提升全网WAMS历史数据共享能力。
Description
技术领域
本发明属于电力安全监测技术，具体涉及一种基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法。
背景技术
为适应特高压交直流电网发展、提升主网运行状态动态感知与分析能力，在现有D5000平台WAMS动态监视功能的基础上，进一步提升WAMS数据支撑与应用水平，以实现基于调控云的WAMS历史数据汇集与透明访问，提升全网WAMS历史数据共享能力。
发明内容
发明目的：针对电力系统监测数据同步和WAMS历史数据读取的复杂问题，本发明提供一种基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法。
技术方案：一种基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，包括对电网系统中的国调中心、国分中心或省级中心分别建立对应的国调云服务器、国分云服务器、省地云服务器，并在调控云服务器、安全三区部署D5000时序数据库用于循环存储各调控中心全部采集测点的数据，WAMS数据共享方法包括如下步骤：
(1)跨电力系统安全区的WAMS信息数据同步；
(2)安全三区到调控云服务器的WAMS信息数据同步；
(3)测量模型数据同步。
进一步的，所述国分云服务器和省地云服务器的数据存储由全数据时序库和案例数据时序库组成，将安全一区和安全三区时序数据和案例数据同步到调控云，所述全数据时序库存储遥信、遥测数据，所述案例数据时序库存储案例数据。
所述的调控云服务器包括功能应用层和基础服务层，所述的功能应用层包括基于WEB的时序数据浏览、案例信息与数据浏览和WAMS数据卡片，基础服务层包括调控云WAMS量测模型管理服务、调控云端WAMS案例管理和调控云时序数据管理库，所述的调控云的调控数据共享的消息总线基于Kafka系统。
进一步的，步骤(1)包括WAMS时序数据同步、案例数据同步及关系库同步，WAMS时序数据通过消息总线将WAMS前置动态数据经过WAMS横向隔离实时同步至安全三区，由安全三区的时序数据服务器进行解析。
所述的时序数据同步步骤如下：
S1、WAMS前置上送量测数据，量测数据包含遥信、遥测数据，数据量为20MB/秒-40MB/秒，WAMS前置按照104规约通信报文上送数据；
S2、WAMS数据共享系统解析104规约，获取量测数据详细信息，包括时间、类型、数值等，将获取的量测数据按照遥信和遥测数据进行分类，并对按类将数据进行黏包处理，采用LZO压缩算法对数据进行数据包进行压缩；
S3、WAMS数据共享系统将数据打包压缩后，在安全一区和安全三区间采用面向连接的TCP加密传输，在每次连接时请求生成密钥。
更进一步的，安全三区WAMS量测模型服务对WAMS量测信息按照厂站、电压等级进行归集，包括根据D5000与调控云设备的映射关系进行统一编码。
所述方法在数据表传输过程中，基于安全套接字层的FTP文件传输机制：安全三区处于客户端，安全一区处于服务端，当客户端从原始的URL发出文件请求时，三区服务端会通知客户端从特定的目录中获取文件，所述WAMS量测信息包括WAMS接收遥测表和WAMS接收遥信表，包括对调控云进行扩域，增加PMU采集量测。
更进一步的，所述方法基于Kafka原理，调控模型数据云中心的主导节点通过消息总线把数据下发给国分层源数据端和协同节点，当主导节点发布最新的元数据后，协同节点和源数据自动验证是否可以执行，并将验证结果反馈给主导节点；源数据端域对应的云端、协同节点与主导节点通过消息总线实现模型数据汇集，实现纵向互联，同时将需要的模型数据从主导节点订阅到本地协同节点及本地源数据端。
有益效果：与现有技术相比，本发明能够提高电力系统数据监测和能力，实现了WAMS的历史数据共享，并且具有安全可靠的运行能力。在WAMS数据共享系统中Kafka消息组件，可水平扩展、可靠性高、可异步通信和高吞吐率等特性而被广泛使用，适用于在低延时环境下收集和提交海量日志数据，并且可以同时用于实时和离线的消息处理。在实时(准实时)处理海量数据时可以提供良好的支撑，有利于分布式海量数据处理系统的开发。
附图说明
图1是本发明所述调度机构中WAMS数据共享系统示意图；
图2是本发明所述的WAMS历史数据共享各功能单元示意图；
图3是安全一区到安全三区WAMS信息数据同步系统结构示意图；
图4是本发明所述安全一区到安全三区WAMS信息数据同步示意图；
图5是LZO压缩算法处理方式示意图；
图6是本发明所述安全三区到调控云信息数据同步示意图；
图7是基于Kafka系统的调控数据共享的消息总线结传输结构示意图。
具体实施方式
为了详细的说明本发明所公开的技术方案，下面结合说明书附图及具体实施例做进一步的阐述。
为适应特高压交直流电网发展、提升主网运行状态动态感知与分析能力，本发明所提供的一种基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，该方法首先是组建WAMS数据的共享网络。在现有D5000平台WAMS动态监视功能的基础上，进一步提升WAMS数据支撑与应用水平，以实现基于调控云的WAMS历史数据汇集与透明访问，提升全网WAMS历史数据共享能力。国调及各分中心在安全三区部署D5000时序数据库，用于循环存储各调控中心全部采集测点的三个月数据。各调控中心根据告警信息与人工触发将案例时序数据传输至国分云的HBase库进行永久存储。国分云测点管理不小于50万测点规模，每日10次120秒全网案例数据存储，存储能力不低于3年。如图1所示的是基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享系统环网示意图。
如图1所示，该系统架构组成关系如下：
1)该系统架构主体单元由国分云(国家电网分公司调控云)、省地云(省公司调控云、地市公司调控云)构成，国分云和省地云既是WAMS历史数据的访问单位，亦是WAMS历史数据的提供单位；
2)国分云和省地云数据存储由全数据时序库和案例数据时序库组成，全数据时序库存储遥信、遥测等数据，案例数据时序库存储案例数据。
3)国分云和省地云通过电力调度数据网进行互联，实现数据的共享。
如图2所示的是WAMS历史数据共享各功能单元示意图。
对于实际需求，国调及各分中心在安全三区部署D5000时序数据库，用于循环存储各调控中心全部采集测点的三个月数据。各调控中心根据告警信息与人工触发将案例时序数据传输至国分云的HBase库进行永久存储。国分云测点管理不小于50万测点规模，每日10次120秒全网案例数据存储，存储能力不低于3年。各省级调控中心直接将全部采集测点时序数据在省地云的HBase库进行循环存储，循环存储周期为三个月，同时可根据WAMS告警信息与人工触发，进行案例数据的永久存储。省地云测点管理不小于10万测点规模，循环存储能力不低于3个月，每日10次120秒全网案例数据存储，存储能力不低于3年。并且通过在调控云平台部署的全网WAMS历史数据服务，国分省各级调控中心用户可透明访问三个月内的全部数据与长期存储的电网故障案例数据。
本发明所述方法主要以下几个方面。
1、跨安全区(一区/三区)WAMS信息数据同步与管理
主要完成WAMS实时数据、案例数据及关系库的同步与管理，安全一区/安全三区WAMS信息数据同步示意图如图3和图4所示。
(1)时序数据同步与管理
WAMS(专用)消息总线把WAMS前置发送[通道号为150、事件号为800]的动态数据经过WAMS专用隔离实时同步至三区，三区WAMS时序数据解析与管理功能对数据进行处理并对应用提供服务。
目前全国WAMS量测平均接入规模约为4万，部分网省公司接入规模已经超过6万，故以10万WAMS量测为典型数据规模进行估算，数据量约30MB/秒。如图5所示，步骤如下：
步骤1：WAMS前置上送量测数据，量测数据包含遥信、遥测等，数据量约30MB/秒，WAMS前置按照104规约通信报文上送数据；
步骤2：WAMS系统解析104规约，获取量测数据详细信息，含时间、类型、数值等，将获取的量测数据按照遥信和遥测数据进行分类，并对按类将数据进行黏包处理，采用速度和平衡率较好的LZO压缩算法，对数据进行数据包进行压缩，方便数据传输，数据处理过程如图所示(遥测为例)：
步骤3：WAMS系统将数据打包压缩后，在一区和三区间采用了可靠的，面向连接的TCP加密传输，可以在每次连接时请求生成密钥，做到一时一密，保障了数据的安全有效。
(2)案例数据同步与管理
安全一区WAMS案例数据同步服务周期性扫描WAMS案例表，根据最新案例信息获取相应动态数据，并将数据通过文件服务同步至安全三区，安全三区WAMS案例数据解析与管理功能对案例数据进行处理并对应用提供服务
关系库表跨区同步与管理
由D5000关系库完成WAMS接收遥测表、WAMS接收遥信表和WAMS告警表的跨安全区同步。在数据表传输过程中，采用了基于安全套接字层(SSL)的FTP文件传输机制：安全三区处于客户端，安全一区处于服务端，当客户端从原始的URL发出文件请求时，三区服务端会通知客户端从特定的目录中获取文件，如图6所示，具体需传输的文件如下所示：
1)设备表(复用EMS同步的设备表)
厂站表、母线表、交流线段表、交流线路端点表、发电机表、变压器绕组表、换流器表
2)WAMS采集表
WAMS接收遥测表、WAMS接收遥信表、前置通道、厂站、8503
3)WAMS案例表
短路故障、直流闭锁、机组跳闸、低频振荡等WAMS应用触发和人工触发的WAMS案例信息。
2、安全三区至调控云WAMS信息数据同步与管理
主要完成WAMS测点量测信息、案例信息及时序数据的同步与管理，三区/调控云WAMS信息数据同步。
目前，国分、分省协同平台通过小邮件方式实现数据信息共享，但存在丢失文件，数据传输不稳定，易被覆盖等问题。为实现各调控机构数据安全、可靠地交换和共享，提高数据共享的实时性和针对性，结合国分一体化数据模型中心和智能数据信息标准化的建设情况，以调控云总线作为数据同步和共享的中介，实现调控信息的共享。
电力调度数据维护和共享遵循“源端维护、全局共享”的原则。基于Kafka原理，调控模型数据云中心的主导节点通过消息总线把数据下发给国分层源数据端和协同节点。当主导节点发布最新的元数据后，协同节点和源数据自动验证是否可以执行，并将验证结果反馈给主导节点。源数据端域对应的云端、协同节点与主导节点通过消息总线实现模型数据汇集，实现纵向互联。同时，可将需要的模型数据从主导节点订阅到本地协同节点及本地源数据端。
3、量测模型同步与管理
(1)三区WAMS模型服务
三区WAMS模型服务对WAMS量测信息按照厂站、电压等级进行归集，根据D5000与调控云设备的映射关系进行统一编码，为WAMS相关应用提供模型服务。
WAMS量测信息(WAMS接收遥测表、WAMS接收遥信表)变化时，WAMS模型服务根据模型更新消息或WAMS量测记录变化内容自动更新WAMS量测信息，并及时通知WAMS应用。需要对调控云进行扩域(字典)，增加PMU采集量测
1)三区WAMS量测信息同步
三区WAMS量测信息同步功能从三区WAMS模型服务获取最新WAMS量测信息，当WAMS量测信息变化时或收到调控云端下发“WAMS量测信息同步”主题时，主动通过云平台Kafka消息组件将WAMS量测信息发送到调控云平台，即要具备主动同步和触发同步功能。
2)调控云端WAMS量测信息处理与管理
调控云端WAMS量测信息处理与管理功能，接收WAMS量测信息，将获取到的WAMS测点信息记录插入到调控云WAMS量测信息表。
在调控云平台的关系数据库建立WAMS量测信息DCLOUD_WAMS_MEASUMENT用于保存WAMS量测信息，数据来源定义表DCLOUD_WAMS_SOURCE用于调控云中应用检索数据。
来源区域编码用于标注该测点的来源区域。
(2)案例信息同步与管理
1)案例信息同步
三区WAMS案例信息同步功能周期性扫描WAMS案例表，读取最新的WAMS案例记录，对设备进行调控云设备统一编码，当案例信息变化时或收到调控云端下发“WAMS案例信息同步”主题时，主动通过云平台Kafka消息组件将WAMS案例信息发送到调控云平台，即要具备主动同步和触发同步功能。
2)案例信息管理
调控云端WAMS案例处理与管理功能，接收WAMS案例概要和案例详情，并进行存储WAMS案例信息记录插入到调控云WAMS案例信息表。
在调控云平台的关系数据库建立WAMS的案例信息表
DCLOUD_WAMS_EVENT_[YYYY]，用于保存WAMS案例信息，用于调控云中应用检索案例数据，[YYYY]为年份定义。
3)案例数据整合
调控云WAMS扰动案例相关电网运行数据的提取与整合技术，实现电网案例事件不同时间尺度(毫秒级、秒级)、不同形态数据(稳态、动态、暂态等)的自动分析和整合，形成关于WAMS案例事件的多态记录数据，用于事后分析或为其他应用提供原始事件记录。
4)案例数据服务
基于调控云消息总线或服务总线技术，提供案例数据服务定位、数据自动更新、统一访问和查询、案例数据管理等案例数据存储和管理的统一后台服务，为WAMS案例的数据整合及应用提供服务支撑。
3、时序数据同步与管理
(1)循环存储时序数据同步
实时获取最新时序数据，并进行整合，通过云平台Kafka消息总线发送到调控云端。调控云端时序同步服务接收WAMS时序数据，并将WAMS实时数据进行循环存储。
(2)长期存储时序数据同步
根据案例信息从文件服务器获取时序数据文件，读取时序数据，进行整合，并通过云平台Kafka消息总线发送到调控云端。调控云端时序同步服务接收WAMS案例时序数据，并将WAMS案例数据进行永久存储。
补充：省调云--三区没有时序库，案例数据以文件形式存储；国分云—三区有时序库。
(3)“抓取”时序数据同步(仅用于国分云)
查询抓取时序数据同步功能根据调控云端下发“WAMS时序数据抓取”主题，获取时序数据，进行整合，并通过云平台Kafka消息总线发送到调控云端。调控云端时序同步服务接收“抓取”时序数据，并时序数据反馈至客户端。
(4)时序数据存储与管理
调控云端时序数据存储与管理功能接收三区同步至调控云的WAMS时序数据,进行管理与存储，并对外提供透明访问。
三区同步至调控云的时序数据包括：需要循环存储的时序数据；需要永久存储的时序数据；需要反馈给客户端的时序数据。
时序数据存储支持循环存储和长期存储。
4、调控云消息(Kafka)组件
调控数据共享的消息总线采用Kafka系统，Kafka可以实现国、分两者之间消息互传的无缝连接。Kafka是由领英公司设计的一个高吞吐量的基于发布订阅式模式的分布式消息系统，主要用于云端和客户端的消息传输。如图7所示。
相比其他分布式消息系统，Kafka在消息派发方面有着独特的优势，它以可水平扩展、可靠性高、可异步通信和高吞吐率等特性而被广泛使用，适用于在低延时环境下收集和提交海量日志数据，并且可以同时用于实时和离线的消息处理。在实时(准实时)处理海量数据时可以提供良好的支撑，有利于分布式海量数据处理系统的开发。
各调度机构的数据获取服务通过消息总线发送接口将消息发送到云平台消息总线集群中。部署于调控云平台的运行数据存储服务通过消息总线接口订阅该主题消息并接收消息，解析收到的数据，插入到运行数据云平台中，Kafka具备以下数据处理能力：
(1)具备国分云测点规模不小于50万的WAMS案例数据处理能力；
(2)具备省地云测点规模不小于10万的WAMS时序数据处理能力。
Claims (8)
1.一种基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：包括对电网系统中的国调中心、国分中心或省级中心分别建立对应的国调云服务器、国分云服务器、省地云服务器，并在调控云服务器、安全三区部署D5000时序数据库用于循环存储各调控中心全部采集测点的数据，WAMS数据共享方法包括如下步骤：
(1)跨电力系统安全区的WAMS信息数据同步；
(2)安全三区到调控云服务器的WAMS信息数据同步；
(3)测量模型数据同步。
2.根据权利要求1所述的基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：所述国分云服务器和省地云服务器的数据存储由全数据时序库和案例数据时序库组成，将安全一区和安全三区时序数据和案例数据同步到调控云，所述全数据时序库存储遥信、遥测数据，所述案例数据时序库存储案例数据。
3.根据权利要求1所述的基于调控云的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：所述的调控云服务器包括功能应用层和基础服务层，所述的功能应用层包括基于WEB的时序数据浏览、案例信息与数据浏览和WAMS数据卡片，基础服务层包括调控云WAMS量测模型管理服务、调控云端WAMS案例管理和调控云时序数据管理库，所述的调控云的调控数据共享的消息总线基于Kafka系统。
4.根据权利要求1所述的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：步骤(1)包括WAMS时序数据同步、案例数据同步及关系库同步，WAMS时序数据通过消息总线将WAMS前置动态数据经过WAMS横向隔离实时同步至安全三区，由安全三区的时序数据服务器进行解析。
5.根据权利要求2所述的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：所述的时序数据同步步骤如下：
S1、WAMS前置上送量测数据，量测数据包含遥信、遥测数据，数据量为20MB/秒-40MB/秒，WAMS前置按照104规约通信报文上送数据；
S2、WAMS数据共享系统解析104规约，获取量测数据详细信息，包括时间、类型、数值等，将获取的量测数据按照遥信和遥测数据进行分类，并对按类将数据进行黏包处理，采用LZO压缩算法对数据进行数据包进行压缩；
S3、WAMS数据共享系统将数据打包压缩后，在安全一区和安全三区间采用面向连接的TCP加密传输，在每次连接时请求生成密钥。
6.根据权利要求1所述的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：安全三区WAMS量测模型服务对WAMS量测信息按照厂站、电压等级进行归集，包括根据D5000与调控云设备的映射关系进行统一编码。
7.根据权利要求6所述的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：在数据表传输过程中，基于安全套接字层的FTP文件传输机制：安全三区处于客户端，安全一区处于服务端，当客户端从原始的URL发出文件请求时，三区服务端会通知客户端从特定的目录中获取文件，所述WAMS量测信息包括WAMS接收遥测表和WAMS接收遥信表，包括对调控云进行扩域，增加PMU采集量测。
8.根据权利要求1所述的省级以上调度机构WAMS数据共享方法，其特征在于：所述方法基于Kafka原理，调控模型数据云中心的主导节点通过消息总线把数据下发给国分层源数据端和协同节点，当主导节点发布最新的元数据后，协同节点和源数据自动验证是否可以执行，并将验证结果反馈给主导节点；源数据端域对应的云端、协同节点与主导节点通过消息总线实现模型数据汇集，实现纵向互联，同时将需要的模型数据从主导节点订阅到本地协同节点及本地源数据端。
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- 2019-11-25 CN CN201911163928.0A patent/CN111008245A/zh active Pending
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