CN1472688A - 一种电网动态安全监测系统中监测数据的方法 - Google Patents

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Abstract

一种电网动态安全监测系统中监测数据的方法，该方法包括步骤：写入和读取实时数据，实时数据库全部驻留系统内存的方式，以共享内存的方式，共享内存通过读写锁保证数据一致性；提取实时数据轨迹，对于希望得到前1s以内实时数据轨迹的高级应用，直接从实时数据库中读取数据；实时数据再同步，实时数据库根据该时刻对应的批号依次从各相量测量存储区中提取实时数据，以长整数为索引，可通过快速定位实时数据的存储位置。本发明原理简单、有效，实施方便，解决了电网动态安全监测系统数据中心站对异地相量测量装置上送实时数据快速读写、精确再同步、及时响应安全分析读取数据的问题。

Description

一种电网动态安全监测系统中监测数据的方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统调度自动化领域，特别是涉及一种动态安全监测过程中数据处理的方法。
背景技术
电力系统动态安全监测系统是新兴的调度端应用系统，和现有的能量管理系统不同，前者侧重动态过程监测，数据处理时间小于100ms，后者侧重稳态监测，数据处理周期500ms以上；前者要求数据必须自带时标，且时标精度不低于1微秒，后者只需要最新数据，对数据时标精度要求并不严格；两类系统均有实时数据库，前者必须保存一段时间内的实时数据，后者只保存最新实时数据，过期数据转入历史数据库。由于动态安全分析经常需要快速获得最近1秒内的各子站在同一时刻的数据，能量管理系统很难满足要求。因此，电力系统动态安全监测必须采取一种新的实时数据处理方法。
发明内容
本发明的目的在于克服所述的缺陷，为解决电网动态安全监测系统数据中心站对异地相量测量装置上送实时数据快速读写、精确再同步、及时响应安全分析读取数据的问题，本发明提出了一种电网动态安全监测系统中监测数据的方法。所述的方法是通过如下的技术方案实现的，所述的方法包括：
写入和读取实时数据，实时数据库全部驻留系统内存的方式，以共享内存的方式，支持读和写进程的并发访问，共享内存通过读写锁保证数据一致性；
提取实时数据轨迹，实时数据库以相量测量装置为单元，分别存储1秒以上的实时数据，数据以循环方式存储，新数据增加到循环队列的尾部，老数据在循环队列的头部，当数据个数达到实时库最大限制时，新数据覆盖最老的数据，对于希望得到前1秒以内实时数据轨迹的高级应用，直接从实时数据库中读取数据，不必访问历史数据库；
实时数据再同步，每次接收的数据自带时标，实时数据库将时标映射成长整数的批号，不同相量测量装置之间的相同批号的数据代表相同时刻的数据，当高级应用需要得到某一时刻的全部实时数据时，实时数据库根据该时刻对应的批号依次从各相量测量存储区中提取实时数据，以长整数为索引，可通过快速定位实时数据的存储位置。
所述的写入实时数据的步骤包括：根据记录的时刻得到批号；锁定实时库内对应数据区；数据记录拷入数据库对应批号的位置；释放实时库数据区。
读取实时数据的步骤包括：根据时刻批号定位数据存储的位置；锁定读取实时库对应数据区；从数据库对应批号的位置复制出数据记录；释放实时库内对应数据区。
由于全部数据的时标均映射成统一的批号，数据库的客户端只需读取具有相同批号的各子站数据就可以保证所得数据的时间一致性。即实时数据库通过批号间接实现了实时数据再同步。
上述三个部分是通过批号联系起来的。数据读取和写入必须提供数据的批号(在实时库中的存储位置)，如果提供起止批号，则可以从实时库的循环存储结构中得到对应起止时间内的实时数据。实时库内不同子站相同时刻的实时数据具有相同的批号，实现子站数据在主站实时库中时标再同步。“锁”机制保证实时库处理并发读写时的数据一致性。
本发明原理简单、有效，实施方便，解决了电网动态安全监测系统数据中心站对异地相量测量装置上送实时数据快速读写、精确再同步、及时响应安全分析读取数据的问题。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1为本发明的实时数据库结构示意图；
图2为本发明的写入数据库写入过程流程图；
图3为本发明的数据库读取过程流程图。
具体实施方式
图1为本发明的实时数据库结构示意图。如图1所示，实时数据库由两部分组成：数据库头和相量测量装置数据区。数据库头保存各相量测量装置的基本配置信息，例如子站的数据，各子站测量的数据编号、名称、类型和换算单位等，此部分一般不刷新。相量测量数据区保存各相量测量装置的实时数据，它是以批号为索引的循环内存区，数据从批号0，1，2…逐个存储，当达到数据区内存边界后，最新数据覆盖最旧的数据，依次循环覆盖。
电网动态安全监测以同步相量测量装置为子站，子站上送同步数据到数据中心站。数据时标精度高于1微秒，每20毫秒上送一批数据。数据中心站与现有能量管理系统的区别在于：前者数据上送比后者快，前者数据对时要求比后者高，前者的应用程序对数据读取速度比后者高。后者几乎不必考虑数据时标一致性，前者必须考虑由于通信随即延迟带来的数据再同步问题。为解决电网动态安全监测系统数据中心站对异地相量测量装置上送实时数据快速读写、精确再同步、及时响应安全分析读取数据的问题，本发明提出了一种电网动态安全监测系统中监测数据的方法。所述的方法是通过如下的技术方案实现的，所述的方法包括步骤：写入和读取实时数据，实时数据库全部驻留系统内存的方式，以共享内存的方式，支持读和写进程的并发访问，共享内存通过读写锁保证数据一致性；
提取实时数据轨迹，实时数据库以相量测量装置为单元，分别存储1s以上的实时数据，数据以循环方式存储，新数据增加到循环队列的尾部，老数据在循环队列的头部，当数据个数达到实时库最大限制时，新数据覆盖最老的数据，对于希望得到前1s以内实时数据轨迹的高级应用，直接从实时数据库中读取数据，不必访问历史数据库；
实时数据再同步，每次接收的数据自带时标，实时数据库将时标映射成长整数的批号，不同相量测量装置之间的相同批号的数据代表相同时刻的数据，当高级应用需要得到某一时刻的全部实时数据时，实时数据库根据该时刻对应的批号依次从各相量测量存储区中提取实时数据，以长整数为索引，可通过快速定位实时数据的存储位置。
由于全部数据的时标均映射成统一的批号，数据库的客户端只需读取具有相同批号的各子站数据就可以保证所得数据的时间一致性。即实时数据库通过批号间接实现了实时数据再同步。
上述三个部分是通过批号联系起来的。数据读取和写入必须提供数据的批号(在实时库中的存储位置)，如果提供起止批号，则可以从实时库的循环存储结构中得到对应起止时间内的实时数据。实时库内不同子站相同时刻的实时数据具有相同的批号，实现子站数据在主站实时库中时标再同步。“锁”机制保证实时库处理并发读写时的数据一致性。
图2为本发明的数据库写入过程流程图。如图2所示，所述的写入实时数据的步骤包括：
S201：写入数据库之前准备的输入量包括：数据记录的时刻time，数据记录所属的相量测量装置编号p，数据记录R。
S202：判断是否已经与实时数据库建立连接，即数据库所在的共享内存是否已经映射到写入进程的地址空间。如果成功，则执行S203，否则到S214。
S203：从time得到数据区内对应的批号Num。批号是以长整数，每个相量测量装置都有自己的批号，不同相量测量装置的批号如果相同，则对应数据记录的时刻time相同。第一个写入实时数据库的记录的tim0对应0批号，即Num＝0，此后新数据记录的的批号等于(time-time0)*vFreq。vFreq是数据记录更新的虚拟频率，一般取数据区内各相量测量装置数据更新频率的最大者。例如，vFreq＝50，表示数据更新周期为50Hz，即每次数据记录的时间递增20ms，即相邻批号对应的时间相差20ms。
S204：如果批号Num小于结束批号，说明数据记录区已经写入数据区，无需再写，执行S214，否则继续。
S205：锁定相量测量装置p的数据区。
S206：如果锁定成功，则继续，否则S14。
S207：根据批号Num确定数据区对应记录的首地址。
S208：把数据记录R拷贝到首地址指向的内存空间。
S209：更改结束批号为Num。
S210：如果结束批号-起始批号大于数据区长度，即新的数据记录已经放在数据区的头部，覆盖了最早的数据记录(出现循环回卷)，执行S211，否则S212。
S211：修改起始批号＝结束批号-数据区长度。
S212：解锁相量测量装置p的数据区。
S213：返回成功写入，执行S215。
S214：返回失败写入，执行S215。
S215：结束。
图3为本发明的数据库读取过程流程图。如图3所示，所述的读取实时数据的步骤包括：
S301：读取数据库之前准备的输入量包括：数据记录的时刻time，数据记录所属的相量测量装置编号p。
S302：判断是否已经与实时数据库建立连接，即数据库所在的共享内存是否已经映射到写入进程的地址空间。如果成功，则执行S303，否则到S311。
S303：从time得到数据区内对应的批号Num。
S304：如果批号Num不再起止批号之间，说明数据记录不在数据区内，执行S311，否则继续。
S305：锁定相量测量装置p的数据区。
S306：如果锁定成功，则继续，否则S311。
S307：根据批号Num确定数据区对应记录的首地址。
S308：拷贝首地址指向的内存空间的数据到数据记录R。
S309：解锁相量测量装置p的数据区。
S310：返回数据记录R，成功读取，执行S312
S311：返回失败读取。
S312：结束。

Claims (3)

1、一种电网动态安全监测系统中监测数据的方法，所述的方法包括步骤：
写入和读取实时数据，实时数据库全部驻留系统内存的方式，以共享内存的方式，支持读和写进程的并发访问，共享内存通过读写锁保证数据一致性；
提取实时数据轨迹，实时数据库以相量测量装置为单元，分别存储1秒以上的实时数据，数据以循环方式存储，新数据增加到循环队列的尾部，老数据在循环队列的头部，当数据个数达到实时库最大限制时，新数据覆盖最老的数据，对于希望得到前1秒以内实时数据轨迹的高级应用，直接从实时数据库中读取数据，不必访问历史数据库；
实时数据再同步，每次接收的数据自带时标，实时数据库将时标映射成长整数的批号，不同相量测量装置之间的相同批号的数据代表相同时刻的数据，当高级应用需要得到某一时刻的全部实时数据时，实时数据库根据该时刻对应的批号依次从各相量测量存储区中提取实时数据，以长整数为索引，可通过快速定位实时数据的存储位置。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征至于：所述的写入实时数据的步骤包括：根据记录的时刻得到批号；锁定实时库内对应数据区；数据记录拷入数据库对应批号的位置；释放实时库数据区。
3、根据权利要求1或2所述的通信方法，其特征至于：所述的读取实时数据的步骤包括：根据时刻批号定位数据存储的位置；锁定读取实时库对应数据区；从数据库对应批号的位置复制出数据记录；释放实时库内对应数据区。
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