CN112234608A - 基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，包括：多个节点，各节点存储有各节点需要访问或访问性能需满足预定要求的实时库的一部分电网实时数据的拷贝，实时库的除存储在各节点中的电网实时数据的拷贝之外的电网实时数据根据预设配置分布存储在多个节点中的至少一部分节点中，存储在多个节点的全部的电网实时数据构成集中式和分布式相结合的实时库。本发明的实施例，可以有效提高有功功率控制系统的指令的处理速度，由原来系统的秒级处理，可提升到毫秒级的处理速度。加快指令升降，满足电站电能调度高速响应要求，进而，保证电站电能质量稳定运行。

Description

基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统
技术领域
本发明涉及电网的有功功率控制技术领域，尤其涉及基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统。
背景技术
光伏和风电场站的大规模并网，给电网调度系统带来了巨大的调峰压力，光伏和风电发电具有间歇性和随机性，增加了电网系统的不稳定性因素。现有光伏和风电场站的有功调节速度缓慢，在电力系统受扰处于紧急状态时，光伏和风电发电发挥不了应有作用，有功调节速度需要进行优化升级，充分发挥新能源发电的优势，弥补劣势。
有功功率控制系统通过与远方装置的通讯实现对电网实时运行信息的采集，并下达指令实现对远方站的调控功能。要求具有高度的可靠性和强大的信息处理能力。
在数据处理功能上，目前大多数有功功率控制系统的实时数据库采用集中式或分布式。采用集中式时，每个节点都有一个完整的实时数据库的拷贝，占用的内存非常大，对于该节点永远不会访问的数据，该节点仍然要维护该部分数据，内存使用效率比较低。对于庞大的系统，实时数据库对内存需求非常大，集中式实时数据库就很难实现；采用分布式时，取实时数据比较慢。系统通常都是采用C/S模式，当一个节点需要取实时数据时，需要通过网络到服务器中取得数据，就产生网络延时，如果网上数据流量大，那么延时时间可能很长。这会严重影响到实时数据库的性能。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统。该系统可以有效提高有功功率控制系统的指令的处理速度，由原来系统的秒级处理，可提升到毫秒级的处理速度。加快指令升降，满足电站电能调度高速响应要求，进而，保证电站电能质量稳定运行。
为了实现上述目的，本发明公开了一种基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，包括：
多个节点，其中，各节点存储有各节点需要访问或访问性能需满足预定要求的实时库的一部分电网实时数据的拷贝，各节点中存储的电网实时数据的拷贝可以相同也可以不同，所述实时库的除存储在各节点中的电网实时数据的拷贝之外的电网实时数据根据预设配置分布存储在所述多个节点中的至少一部分节点中，
其中，存储在多个节点的全部的电网实时数据构成集中式和分布式相结合的所述实时库。
进一步地，所述多个节点中两个节点存储相同的电网实时数据，所述两个节点互为热备用，其中，当所述两个节点中的一个节点出现故障时，对该节点的数据的请求自动切换到所述两个节点中的另一个节点。
进一步地，对于所述实时库中的每一张数据表，分类为多个标记，各节点可根据配置存储部分表集。
进一步地，所述多个节点之间的数据同步方式包括全网同步、订购同步和本地维护的同步方式。
进一步地，其中：
所述全网同步指数据在所有拥有此数据的表的节点之间进行同步，其中，在节点存储的所有表集中，全网同步的数据保持一致性；
订购同步指数据发生变化时，通过将变化信息发送给所有订购了该信息的节点；
本地维护指电网实时数据仅在本地进行变更保存。
进一步地，所述系实时库有功功率控制系统中数据采集功能支持主备节点方式和双节点分担方式。
进一步地，其中：
所述主备节点方式指主节点接入所有通道，备节点也接入所有通道，主节点工作，备节点热备，其中，当主节点发生故障情况下，备节点接管所有通道；
所述双节点分担方式指一个节点接入所有通道，另一个节点也接入所有通道，正常状态下，一个节点接管部分通道，另一个节点接管部分通道，其中，当一个节点发生故障时，另一个节点接管所有通道。
进一步地，所述实时库有功功率控制系统支持节点之间的任务分流和互备。
本发明中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
根据本发明的实施例，在数据处理方面，实时数据库采用了集中和分布相结合的结构。集中和分布相结合的结构包含了集中式实时数据库和分布式实时数据库的优点，可以有效提高有功功率控制系统的指令的处理速度，由原来系统的秒级处理，可提升到毫秒级的处理速度。加快指令升降，满足电站电能调度高速响应要求，进而，保证电站电能质量稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统的结构框图；
图2是根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统中实时库管理的纵向组织结构的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统的实时库初始化流程示意图；
图4是根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统在域配置表中增加同步类型域后数据同步流程的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统的双节点分担方式的实现机制示意图；
图6是根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统中支持节点间任务分流和互备的实现机制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例是用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以下结合附图描述根据本发明实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统。
图1是根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统的示意图。如图1所示，根据本发明一个实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，包括：多个节点110，其中：
多个节点110中各节点存储有各节点需要访问或访问性能需满足预定要求的实时库的一部分电网实时数据的拷贝，各节点中存储的电网实时数据的拷贝可以相同也可以不同，所述实时库的除存储在各节点中的电网实时数据的拷贝之外的电网实时数据根据预设配置分布存储在所述多个节点中的至少一部分节点中，其中，存储在多个节点的全部的电网实时数据构成集中式和分布式相结合的所述实时库。
在本发明的一个实施例中，多个节点中两个节点存储相同的电网实时数据，两个节点互为热备用，其中，当所述两个节点中的一个节点出现故障时，对该节点的数据的请求自动切换到所述两个节点中的另一个节点。
也就是说，对系统中所有节点来说，本节点只装载该节点需要访问或对访问性能要求非常高的数据库，这部分数据在该节点的内存中有一个拷贝。其他的数据根据配置分布在不同的节点上，所有节点上的数据联合起来构成一个完整的实时数据库。数据库中数据在整个系统中只存放在一个或两个节点中，如果数据存放在两个节点中，那么这两份数据是互为热备用的，当一个节点出现故障时，对这部分数据的请求可以自动切换到另外一个节点中。
在本发明的一个实施例中，对于所述实时库中的每一张数据表，分类为多个标记，各节点可根据配置存储部分表集。即：对于实时库中的每一张表在某个节点中可以存在也可以不存在，可以通过配置信息来确定的。系统中的节点一般都有其固定的功能，而对于一个固定的功能，其要访问的所有数据表基本上是固定的，因此可以把实时库中的表按一定的方式进行分类，称为表集。系统中的某个节点可以包含某几个表集，也可以不包含一些表集，这些可以根据该节点的功能灵活配置。
根据自动化系统的数据模型和节省内存空间来讲，实时库管理的纵向组织结构如图2所示。实时库初始化流程如图3所示。
在本发明的一个实施例中，所述多个节点之间的数据同步方式包括全网同步、订购同步和本地维护的同步方式。其中：所述全网同步指数据在所有拥有此数据的表的节点之间进行同步，其中，在节点存储的所有表集中，全网同步的数据保持一致性；订购同步指数据发生变化时，通过将变化信息发送给所有订购了该信息的节点；本地维护指电网实时数据仅在本地进行变更保存。
具体而言，为了减少网络流量，提高实时数据库的性能，系统提供了3种实时数据库系统中各节点之间数据的同步方式，全网同步，订购同步，本地维护。
全网同步：数据在所有拥有此数据所属的表集的网络节点进行同步，在所有网络节点的所有表集中，全网同步的数据保持一致性。
订购同步：数据发生变化时，通过网络模块将变化信息发送给所有订购了该信息的节点，这些节点根据变化信息修改该节点的数据。没有订购该信息的节点将接受不到该信息。
本地维护：数据只在本地进行变更保存，没有网络同步。同一数据在网络各个节点可能是不相同的。
进一步地，所述系实时库有功功率控制系统中数据采集功能支持主备节点方式和双节点分担方式。其中：所述主备节点方式指主节点接入所有通道，备节点也接入所有通道，主节点工作，备节点热备，其中，当主节点发生故障情况下，备节点接管所有通道；所述双节点分担方式指一个节点接入所有通道，另一个节点也接入所有通道，正常状态下，一个节点接管部分通道，另一个节点接管部分通道，其中，当一个节点发生故障时，另一个节点接管所有通道。
具体来说，为了实现上述3种同步方式，在域配置表中增加同步类型域，数据同步流程如图4所示。
系统中数据采集功能支持多种备用方式。
主备节点方式：主节点接入所有通道，备节点也接入所有通道，主节点工作，备节点热备。当主节点发生故障情况下，备节点接管所有通道。
双节点分担方式：节点一接入所有通道，节点二也接入所有通道，正常状态下，节点一接管部分通道，节点二接管部分通道。当某一节点发生故障时，另一节点接管所有通道。
实现机制如图4所示，每一个通道有一个当前控制节点；每一个RTU有一个主通道。(默认优先级最高的通道为主通道)通道的当前控制节点完成通道的上送数据进入实时库，及系统应用的控制命令下行至RTU。另外，一个通道还可以具备另一个非控制节点，非控制节点可以接收通道数据，但不写入实时库，也不下发控制指令。
如果一个RTU通过两个通道分别接到两个FEP节点上，如RTU2 通过C3接到FEP1，通过C5接到FEP2。一个FEP节点发生故障时，另一FEP节点则将此RTU的主通道变更为另一通道。如FEP1故障退出，则FEP2将RTU2的主通道设置为C5，RTU2保持正常接入。
当发生FEP节点故障时，如果一个RTU只有一个通讯通道，则系统通过通道叉分机制，在主站端将一个通道接入两个FEP节点。如通道C8在主站端接入FEP2、FEP3这两个节点。
系统正常运行时，C8的控制节点为FEP3。当发生FEP3节点故障时，FEP2将通道C8的控制节点改为FEP2，C8通道仍正常运行。
在本发明的一个实施例中，实时库有功功率控制系统支持节点之间的任务分流和互备。例如：如节点一接入一半通道，节点二接入另一半通道。两个节点同时工作，共同完成所有通道的接入。
实现机制如图6所示，FEP1和FEP2为一个前置机组，接入 RTU1/RTU2/RTU3。FEP3和FEP4为一个前置组，接入 RTU4/RTU5/RTU6。两个前置机组可独立工作，实现负载分担。前置机组1内，FEP1和FEP2冗余备用。前置机组2内，FEP3和FEP4 冗余备用。
根据本发明实施例的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，在数据处理方面，实时数据库采用了集中和分布相结合的结构。集中和分布相结合的结构包含了集中式实时数据库和分布式实时数据库的优点，在数据传输方面，在传统有功功率控制系统的主/备机关系的基础上，增加了基于通道的双前置机双重化配置，又实现了基于通道的数据分流和负载分担功能。满足了信息冗余的处理要求。可以有效弥补原有系统对信息冗余数据传输以及调控高质量高速度无法满足的要求。可以有效提高有功功率控制系统的指令的处理速度，由原来系统的秒级处理，可提升到毫秒级的处理速度。加快指令升降，满足电站电能调度高速响应要求，进而，保证电站电能质量稳定运行。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件的说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例的方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的各实施例的技术方案的精神和范围。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，包括：
多个节点，其中，各节点存储有各节点需要访问或访问性能需满足预定要求的实时库的一部分电网实时数据的拷贝，各节点中存储的电网实时数据的拷贝可以相同也可以不同，所述实时库的除存储在各节点中的电网实时数据的拷贝之外的电网实时数据根据预设配置分布存储在所述多个节点中的至少一部分节点中，
其中，存储在多个节点的全部的电网实时数据构成集中式和分布式相结合的所述实时库。
2.根据权利要求1所述的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，所述多个节点中两个节点存储相同的电网实时数据，所述两个节点互为热备用，其中，当所述两个节点中的一个节点出现故障时，对该节点的数据的请求自动切换到所述两个节点中的另一个节点。
3.根据权利要求1所述的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，对于所述实时库中的每一张数据表，分类为多个标记，各节点可根据配置存储部分表集。
4.根据权利要求1所述的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，所述多个节点之间的数据同步方式包括全网同步、订购同步和本地维护的同步方式。
5.根据权利要求4所述的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，其中：
所述全网同步指数据在所有拥有此数据的表的节点之间进行同步，其中，在节点存储的所有表集中，全网同步的数据保持一致性；
订购同步指数据发生变化时，通过将变化信息发送给所有订购了该信息的节点；
本地维护指电网实时数据仅在本地进行变更保存。
6.根据权利要求4或5所述的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，所述系实时库有功功率控制系统中数据采集功能支持主备节点方式和双节点分担方式。
7.根据权利要求6所述的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，其中：
所述主备节点方式指主节点接入所有通道，备节点也接入所有通道，主节点工作，备节点热备，其中，当主节点发生故障情况下，备节点接管所有通道；
所述双节点分担方式指一个节点接入所有通道，另一个节点也接入所有通道，正常状态下，一个节点接管部分通道，另一个节点接管部分通道，其中，当一个节点发生故障时，另一个节点接管所有通道。
8.根据权利要求1所述的基于集中式和分布式相结合的实时库有功功率控制系统，其特征在于，所述实时库有功功率控制系统支持节点之间的任务分流和互备。
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