CN111190073A - 一种电网广域量测交互与搜索服务系统 - Google Patents
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Abstract
一种电网广域量测交互与搜索服务系统，包括：信息获取模块，信息整合模块，信息存储模块，广域量测模块，安全判断模块，安全诊断模块，电网监视模块，数据库性能测试模块，时间同步模。提供了一种准确的电网实时数据的量测、分析方法，对电力系统稳定性具有良好的指示作用，兼顾了快速性与准确性的要求，为电力系统监控运行提供了一种新的系统，推动了电网广域量测的应用。
Description
技术领域
本发明属于电力系统稳定性领域，具体涉及一种电网广域量测交互与搜索服务系统。
背景技术
随着社会的进步和科技的发展，电力系统已经发展成一个综合各种能源的复杂系统，跨区域大容量联络线输电成为了可能。此外，用户侧发电的接入使得网络功率潮流不再是一个仅由供侧向受侧的单一方向潮流，而是在局部形成了环形功率潮流。电力系统不断的发展与进步方便了人类的社会生活，使得用户获得了方便的能源供给。与此同时，这些变化使得电力系统的运行面临了新的挑战，电力系统运行更加接近稳定极限。电网运行和监控人员也需要与时俱进，采用新的观念和技术来掌控电网出现的新变化，保证电力系统的安全稳定运行。尤其是电力系统一旦发生自然或人为故障，若不能及时发现故障发生，并采取有效措施进行控制，电力系统正常运行会受到影响，严重时甚至发生重大事故，出现大面积停电或致使电力系统解列，给社会经济和人民生活带来无法估计的严重灾难。
广域量测系统WAMS是以同步相量测量技术为基础，以电力系统动态过程检测、分析和控制为目标的实时监控系统，为满足数据的综合使用需求，大数据平台亟需整合广域量测数据，并结合其他电网调控系统数据，形成统一的、有组织的共享资源，以及集中的数据服务环境，可以实现高精度的数据量测传输，为电力系统稳定分析提供数据支持。
电网广域量测系统需采集和存储海量的电网量测数据，为保证这些海量动态数据存储、检索、压缩等功能的有效性、可靠性以及高质量的数据服务，充分满足大数据平台和广域量测系统对海量高频采样电力信息快速存储、高效检索的实际需求，有必要面向WAMS数据对HBase数据库的存储、查询、负载等能力进行全面且规范的性能测试，为数据库全面评估、选择以及性能优化提供可靠依据。然而，目前数据库测试工具多针对于传统关系数据库，测试规则缺乏定制化设计，且测试数据不贴合真实数据。因此，结合智能电网业务和数据特点，研发一种面向电网广域量测系统(WAMS)数据的数据库性能测试系统及方法，具有重要的现实意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电网广域量测交互与搜索服务系统，包括：
信息获取模块，用于获取电网区域内配电终端的电网广域量测信号，
信息整合模块，用于通过广域通讯网进行数据的传输，采集和上传配电终端的电网广域量测信号；
信息存储模块，用于对所述电网广域量测信号进行预处理，整合存储于电网数据库；
广域量测模块，用于实时测量获得的电网广域量测信号，
安全判断模块，用于通过测量结果判断现有电网运行状况是否满足安全条件，如果不满足，则启动安全诊断模块；
安全诊断模块，用于结合电网数据库中的电网广域量测信号以及诊断启动后的测量信号变化情况进行安全诊断，确定候选安全故障线路，依据线路保护和方向元件的动作信息进行安全故障识别；
电网监视模块，用于进行广域电网运行状态的在线监视，定位安全故障位置；
数据库评估服务模块，用于对电网数据库性能进行全面评估；
时间同步模块，用于确保广域电网区域的时间同步。
本发明提出的电网广域量测交互与搜索服务系统，以WAMS数据为基础，提供了一种准确的电网实时数据的量测、分析方法，对电力系统稳定性具有良好的指示作用，兼顾了快速性与准确性的要求，为电力系统监控运行提供了一种新的方法，推动了电网广域量测的应用。并且，电网量测数据分散于不同业务系统的多源异构数据，为全面且规范的量测大数据平台对海量高频采样WAMS数据的存储、查询能力，本系统特别提供了数据库性能测试模，可以按照约束规则模板自动生成符合WAMS数据格式的海量测试数据，通过综合分析WAMS数据整合和集成需求，并结合电网业务数据特点，在数据库性能测试模块中设计并实现两大类测试规则，包括通用测试规则集和业务测试规则集，能够支持多种测试场景，并且根据业务需求可以任意将设置读写比例、线程数量，测试规则通过配置文件设置和修改，配置方便，具有较强的场景可扩展性，同时系统能够实时显示测试进度和测试结果，并将测试结果自动导出和存储，最终自动生成测试结果文档。该系统和方法能够大幅降低人工测试参与工作量大、主观性强、测试效率低等问题，全面提升测试的规范化和自动化程度，实现针对于电网大数据特点及数据集成需求的灵活、可靠的数据库测试系统，为HBase数据库全面评估、选择以及性能优化提供可靠依据，为电网安全稳定运行和决策提供有效的技术支撑。
附图说明
图1本发明的系统框架图；
图2本发明的数据库性能测试模块框架图；
图3本发明的数据库性能测试流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图参考实施例的描述，对本发明的方法和系统进行进一步的说明。
为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件，以免不必要地使实施例繁琐。
参见图1所示，本发明提供了一种电网广域量测交互与搜索服务系统，包括：
信息获取模块，用于获取电网区域内配电终端的电网广域量测信号，
信息整合模块，用于通过广域通讯网进行数据的传输，采集和上传配电终端的电网广域量测信号；
信息存储模块，用于对所述电网广域量测信号进行预处理，整合存储于电网数据库；
广域量测模块，用于实时测量获得的电网广域量测信号，
安全判断模块，用于通过测量结果判断现有电网运行状况是否满足安全条件，如果不满足，则启动安全诊断模块；
安全诊断模块，用于结合电网数据库中的电网广域量测信号以及诊断启动后的测量信号变化情况进行安全诊断，确定候选安全故障线路，依据线路保护和方向元件的动作信息进行安全故障识别；
电网监视模块，用于进行广域电网运行状态的在线监视，定位安全故障位置；
数据库评估服务模块，用于对电网数据库性能进行全面评估；
时间同步模块，用于确保广域电网区域的时间同步。
优选地，其中，所述电网数据库为HBase数据库。
优选地，其中，如图2-3所示，所述数据库评估服务模块，具体包括：数据模板生成模块、数据库性能测试模块和结果生成模块；
数据模板生成模块，用于定义数据生成格式和生成模板文件，将模板文件导入数据库性能测试模块，所述数据模板生成模块包括通用数据模板生成单元和自定义数据模板生成单元；其中，所述通用数据模板生成单元通过设置表名、列族名、列的个数及大小生成数据模板配置文件，其他参数采用默认方式系统随机生成；所述自定义数据模板生成单元针对电网WAMS数据业务应用测试场景设置Rowkey的组成方式、列的大小以及数据值类型，通过确定每一字段对应的约束规则生成数据模板配置文件；
数据库性能测试模块，用于通过数据模板自动生成测试数据，同时加载被测数据库的API，按照规定的测试约束规则生成相应的事务执行语句进行数据库性能测试，实时显示测试进度和测试结果；其中，所述测试约束规则包括通用测试规则集和业务测试规则集；
所述数据库性能测试模块，具体包括：
读取解析单元，用于读取并解析所述数据模板生成模块导入的模板文件，所述模板文件包含数据模板配置文件；
测试数据生成单元，用于按照数据模板配置文件中描述的数据结构，自动生成测试数据并写入HBase数据库；
约束配置单元，用于根据测试用例设置或修改测试约束规则配置文件中的参数以设置测试约束规则；一个配置文件描述一个测试用例；
连接校验单元，用于进行数据库连接正确性校验，调用HBase对应的JDBC，获取数据库连接信息，若连接成功即返回true，反之返回false；其中，数据库连接信息至少包括：数据库类型、IP、端口、用户名、密码；
测试执行单元，用于执行测试任务，对测试约束规则配置文件进行解析，获取具体测试内容信息，若为读写更新的单类型任务操作，则调用相应任务类型的基础函数库进行测试，获取测试结果；若为读写更新的多类型组合任务操作，则分别调用各自任务类型的基础函数库，按任务分配比例同时进行测试，获取测试结果；其中，所述具体测试内容信息至少包括：待测表名、列族名、操作执行总数、事务操作类型、事务操作比例；测试过程中实时显示测试进度和测试结果，对操作执行时间、操作执行的吞吐量、操作执行总数、每次操作平均延迟时间以及操作成功返回数进行展示；所述执行的测试任务包括数据写入测试和数据查询测试；
结果生成模块，用于针对不同测试类别的测试场景分别给出不同的测试结果描述，并将最终测试结果导出和存储，自动生成测试结果文档；所述结果生成模块，具体包括：
导出存储单元，用于针对不同测试类别的测试场景分别得到不同的测试结果描述，将最终测试结果导出和存储，自动生成测试结果文档；所述测试结果文档包括：由所述数据库性能测试系统在执行的每个指定性能测试所统计的性能统计信息、数据库性能测试的结果信息，用于执行测试的测试脚本及被测数据库执行的操作，所被测数据库的数据库环境参数。
测试分析单元，用于执行测试分析以分析测试结果文档中的信息，判断数据库性能测试结果是否位于预设的合理区间内，依据判断结果生成测试分析报告。
优选地，其中，所述数据库性能测试支持insert、read、scan、update中的一种或多种测试场景。
优选地，其中，所述测试约束规则依据HBase表结构设计原则和电网WAMS数据逻辑结构制定。
优选地，其中，所述测试约束规则通过设置或修改其配置文件中的参数进行设置，配置文件中的参数包括：测试数据集的记录条数、测试过程中执行操作总数、所需操作字段，读写更新比例、请求分布方式以及线程数量中的一种或多种；所述测试约束规则涵盖的测试大类包括数据库读写更新的单类型操作和/或多类型组合操作。
优选地，其中，所述通用测试规则包括：不同量级数据写操作测试、不同量级数据读操作测试、数据扫描操作测试中的一种或多种；所述业务测试规则包括：秒级WAMS数据写入测试、分钟级WAMS数据写入测试、多测点秒级WAMS数据查询测试、多测点1秒内第0毫秒WAMS数据查询测试、多测点分钟/小时级别数据查询测试中的一种或多种。
优选地，其中，所述数据库性能测试模块，集成数据模板导入接口、数据库服务加载接口和测试规则集接入接口，对不同类型的配置文件进行验证和整合，通过所述数据模板获取对应的表和表结构，根据加载的数据库类型将被测数据库的API转为所述数据库性能测试系统的API，按照测试约束规则生成相应的事务执行语句，调用相应测试单元的服务，向服务器端发出测试请求进行测试。
本发明特别提供的数据库性能测试模块是基于电网广域量测系统(WAMS)，通过综合分析WAMS数据整合和集成需求，并结合电网业务数据特点，设计并实现两大类测试单元，包括数据写入测试单元和数据查询测试单元，支持insert、read、scan、update多种测试场景。测试人员可以通过配置文件设置、修改数据生成模板和测试规则集，以及查看和导出测试结果。
该数据库性能测试模通过数据模板生成模块、数据库性能测试模块、结果生成模块三个部分实现面向WAMS数据的HBase数据库性能测试。数据模板生成模块用于定义数据生成格式，测试人员按照业务数据需求设定数据模板生成参数，将配置文件导入数据库性能测试模块，用于自动生成测试数据。数据库性能测试模块是该系统的核心，包括该系统具备的所有测试功能，主要涵盖两大类：数据写入测试和数据查询测试，支持insert、read、scan、update多种测试场景，并且根据业务需求可以任意将设置读写比例、线程数量，测试规则通过配置文件设置和修改，具有较强的测试场景可扩展性。结果生成模块针对不同测试类别的测试场景分别给出不同的测试结果描述，按照HBase等NoSQL官方的测试标准，结合电网大数据业务需求，实时显示测试进度和测试结果，并将测试结果自动导出和存储，自动生成测试结果文档。
本发明电网广域量测交互与搜索服务系统中的数据库性能测试模块涉及的主要方面介绍如下：
数据模板
数据模板约束规则的设计依据是HBase表结构设计原则和电网WAMS数据逻辑结构，数据模板包括通用数据模板和自定义数据模板两种类型。通用数据模板通过设置表名、列族名、列的个数及大小生成数据模板配置文件，其他参数采用默认方式系统随机生成；自定义数据模板针对WAMS数据业务应用测试场景设置Rowkey的组成方式、列的大小以及数据值类型，通过确定每一字段对应的约束规则生成数据，使测试时准备数据的过程更简单、更易操作，节省数据准备的时间和成本。
数据模板用于定义数据生成的结构，测试人员按照业务数据需求设定数据模板的参数，测试过程中数据模板作为参数文件自动导入系统，系统按照配置文件规定的数据格式进行数据加载或插入测试。
测试规则集
测试规则集的设计依据是官方测试标准和电网大数据业务所覆盖的需求场景测试用例，涵盖insert、read、scan、update多种测试场景。测试规则通过配置文件进行设置和修改，可以任意设置测试数据集的记录条数、测试过程中执行操作总数、所需操作字段，读写更新比例、请求分布方式以及线程数量等参数。测试规则涵盖的测试大类包括数据库读写更新的单类型操作、读写更新的多类型组合操作，一个测试规则配置文件描述一个测试用例。
面向WAMS数据的HBase数据库性能测试内容包括通用测试规则集和业务测试规则集。其中通用测试规则如不同量级数据写操作测试、不同量级数据读操作测试、数据扫描操作测试等；业务测试规则如秒级WAMS数据写入测试、分钟级WAMS数据写入测试、多测点秒级WAMS数据查询测试、多测点1秒内第0毫秒WAMS数据查询测试、多测点分钟/小时级别数据查询测试等。
服务测试
本专利需要的数据生成约束规则和测试用例分别通过数据模板和测试规则生成，该模块集成数据模板导入接口、数据库服务加载接口、测试规则集接入接口，对三种类型的配置文件进行验证和整合，通过数据模板获取对应的表和表结构，同时根据加载的数据库类型将被测数据库的API转为本系统的API，最后按照测试规则生成相应的事务执行语句，调用相应测试单元的服务，向服务器端发出测试请求，进行测试。
测试过程中实时显示测试进度和测试结果，对操作执行时间、操作执行的吞吐量、操作执行总数、每次操作平均延迟时间以及操作成功返回数等进行展示，最终按照结果生成模块所需的数据格式返回结果数据，并将测试结果导出和存储，自动生成测试结果文档。
本发明提出的电网广域量测交互与搜索服务系统，以电网广域量测系统(WAMS)数据为基础，提供了一种准确的电网实时数据的量测、分析方法，对电力系统稳定性具有良好的指示作用，兼顾了快速性与准确性的要求，为电力系统监控运行提供了一种新的方法，推动了电网广域量测的应用。并且，电网量测数据分散于不同业务系统的多源异构数据，为全面且规范的量测大数据平台对海量高频采样WAMS数据的存储、查询能力，本系统特别提供了数据库性能测试模，可以按照约束规则模板自动生成符合WAMS数据格式的海量测试数据，通过综合分析WAMS数据整合和集成需求，并结合电网业务数据特点，在数据库性能测试模块中设计并实现两大类测试规则，包括通用测试规则集和业务测试规则集，能够支持多种测试场景，并且根据业务需求可以任意将设置读写比例、线程数量，测试规则通过配置文件设置和修改，配置方便，具有较强的场景可扩展性，同时系统能够实时显示测试进度和测试结果，并将测试结果自动导出和存储，最终自动生成测试结果文档。该系统和方法能够大幅降低人工测试参与工作量大、主观性强、测试效率低等问题，全面提升测试的规范化和自动化程度，实现针对于电网大数据特点及数据集成需求的灵活、可靠的数据库测试系统，为HBase数据库全面评估、选择以及性能优化提供可靠依据，为电网安全稳定运行和决策提供有效的技术支撑。
这里只说明了本发明的优选实施例，但其意并非限制本发明的范围、适用性和配置。相反，对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解，在不偏离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下，可对一些细节做适当变更和修改。
Claims (8)
1.一种电网广域量测交互与搜索服务系统，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取电网区域内配电终端的电网广域量测信号，
信息整合模块，用于通过广域通讯网进行数据的传输，采集和上传配电终端的电网广域量测信号；
信息存储模块，用于对所述电网广域量测信号进行预处理，整合存储于电网数据库；
广域量测模块，用于实时测量获得的电网广域量测信号，
安全判断模块，用于通过测量结果判断现有电网运行状况是否满足安全条件，如果不满足，则启动安全诊断模块；
安全诊断模块，用于结合电网数据库中的电网广域量测信号以及诊断启动后的测量信号变化情况进行安全诊断，确定候选安全故障线路，依据线路保护和方向元件的动作信息进行安全故障识别；
电网监视模块，用于进行广域电网运行状态的在线监视，定位安全故障位置；
数据库评估服务模块，用于对电网数据库性能进行全面评估；
时间同步模块，用于确保广域电网区域的时间同步。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电网数据库为HBase数据库。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据库评估服务模块，具体包括：数据模板生成模块、数据库性能测试模块和结果生成模块；
数据模板生成模块，用于定义数据生成格式和生成模板文件，将模板文件导入数据库性能测试模块，所述数据模板生成模块包括通用数据模板生成单元和自定义数据模板生成单元，；其中，所述通用数据模板生成单元通过设置表名、列族名、列的个数及大小生成数据模板配置文件，其他参数采用默认方式系统随机生成；所述自定义数据模板生成单元针对电网广域量测系统(WAMS)数据业务应用测试场景设置Rowkey的组成方式、列的大小以及数据值类型，通过确定每一字段对应的约束规则生成数据模板配置文件；
数据库性能测试模块，用于通过数据模板自动生成测试数据，同时加载被测数据库的API，按照规定的测试约束规则生成相应的事务执行语句进行数据库性能测试，实时显示测试进度和测试结果；其中，所述测试约束规则包括通用测试规则集和业务测试规则集；
所述数据库性能测试模块，具体包括：
读取解析单元，用于读取并解析所述数据模板生成模块导入的模板文件，所述模板文件包含数据模板配置文件；
测试数据生成单元，用于按照数据模板配置文件中描述的数据结构，自动生成测试数据并写入HBase数据库；
约束配置单元，用于根据测试用例设置或修改测试约束规则配置文件中的参数以设置测试约束规则；一个配置文件描述一个测试用例；
连接校验单元，用于进行数据库连接正确性校验，调用HBase对应的JDBC，获取数据库连接信息，若连接成功即返回true，反之返回false；其中，数据库连接信息至少包括：数据库类型、IP、端口、用户名、密码；
测试执行单元，用于执行测试任务，对测试约束规则配置文件进行解析，获取具体测试内容信息，若为读写更新的单类型任务操作，则调用相应任务类型的基础函数库进行测试，获取测试结果；若为读写更新的多类型组合任务操作，则分别调用各自任务类型的基础函数库，按任务分配比例同时进行测试，获取测试结果；其中，所述具体测试内容信息至少包括：待测表名、列族名、操作执行总数、事务操作类型、事务操作比例；测试过程中实时显示测试进度和测试结果，对操作执行时间、操作执行的吞吐量、操作执行总数、每次操作平均延迟时间以及操作成功返回数进行展示；所述执行的测试任务包括数据写入测试和数据查询测试；
结果生成模块，用于针对不同测试类别的测试场景分别给出不同的测试结果描述，并将最终测试结果导出和存储，自动生成测试结果文档；所述结果生成模块，具体包括：
导出存储单元，用于针对不同测试类别的测试场景分别得到不同的测试结果描述，将最终测试结果导出和存储，自动生成测试结果文档；所述测试结果文档包括：由所述数据库性能测试系统在执行的每个指定性能测试所统计的性能统计信息、数据库性能测试的结果信息，用于执行测试的测试脚本及被测数据库执行的操作，所被测数据库的数据库环境参数。
测试分析单元，用于执行测试分析以分析测试结果文档中的信息，判断数据库性能测试结果是否位于预设的合理区间内，依据判断结果生成测试分析报告。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述数据库性能测试支持insert、read、scan、update中的一种或多种测试场景。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述测试约束规则依据HBase表结构设计原则和电网WAMS数据逻辑结构制定。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述测试约束规则通过设置或修改其配置文件中的参数进行设置，配置文件中的参数包括：测试数据集的记录条数、测试过程中执行操作总数、所需操作字段，读写更新比例、请求分布方式以及线程数量中的一种或多种；所述测试约束规则涵盖的测试大类包括数据库读写更新的单类型操作和/或多类型组合操作。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述通用测试规则包括：不同量级数据写操作测试、不同量级数据读操作测试、数据扫描操作测试中的一种或多种；所述业务测试规则包括：秒级WAMS数据写入测试、分钟级WAMS数据写入测试、多测点秒级WAMS数据查询测试、多测点1秒内第0毫秒WAMS数据查询测试、多测点分钟/小时级别数据查询测试中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的系统，其中，所述数据库性能测试模块，集成数据模板导入接口、数据库服务加载接口和测试规则集接入接口，对不同类型的配置文件进行验证和整合，通过所述数据模板获取对应的表和表结构，根据加载的数据库类型将被测数据库的API转为所述数据库性能测试系统的API，按照测试约束规则生成相应的事务执行语句，调用相应测试单元的服务，向服务器端发出测试请求进行测试。
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