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基于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案論文
摘要：電是一種特殊的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是同一時(shí)刻發(fā)、供、用必須保持平衡和穩(wěn)定。因此，作為生產(chǎn)指揮中心的調(diào)度首先必須掌握生產(chǎn)過程的實(shí)際情況，然后才能做出正確的判斷，進(jìn)行必要的干預(yù)，使生產(chǎn)過程盡可能地維持在最佳狀態(tài)，所以采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制是科學(xué)管理生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化;數(shù)據(jù)備份系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)安全;臨安電力;虛擬帶庫中圖分類號：TPI 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-0118( 2010 )-02-0066-02
一、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)簡介
電是一種特殊的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是同一時(shí)刻發(fā)、供、用必須保持平衡和穩(wěn)定。因此，作為生產(chǎn)指揮中心的調(diào)度首先必須掌握生產(chǎn)過程的實(shí)際情況，然后才能做出正確的判斷，進(jìn)行必要的干預(yù)，使生產(chǎn)過程盡可能地維持在最佳狀態(tài)，所以采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制是科學(xué)管理生產(chǎn)的基礎(chǔ)。隨著電網(wǎng)的普及全國的每個(gè)角落，變電所太多距離調(diào)動(dòng)指揮中心距離較遠(yuǎn)，要對各變電所生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，就必須采用專門的措施來克服由于相距遙遠(yuǎn)所帶來的困難，為了適應(yīng)這種客觀需要，逐步發(fā)展了遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，這對于監(jiān)視科控制變電所系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)十分有利的工具，它是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度和進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)調(diào)度管理自動(dòng)化的基礎(chǔ)。
調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)從設(shè)備內(nèi)容上可以分為廠、站端部分和主站端部分，見圖l。廠站端部分的設(shè)備早期主要是由RTU和變送器等常規(guī)設(shè)備組成，完成的功能是采集變電站的主要遙測、遙信信心和執(zhí)行遙控、遙調(diào)命令，隨著數(shù)字式保護(hù)設(shè)備的發(fā)展，逐步形成了變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。主站端設(shè)備又稱為調(diào)度端設(shè)備，它包括前置系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
二、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的重要性
調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)連接著整個(gè)電網(wǎng)的各種繼電保護(hù)保護(hù)和安全裝置，因此，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的安全關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)的安全，由于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中存在著大量的數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)問題，首先是軟件系統(tǒng)和大量的數(shù)據(jù)遭到破壞，而數(shù)據(jù)的丟失或破壞，對于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來說是致命的。
隨著電網(wǎng)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，對rr系統(tǒng)的依賴性隨之增加，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)已經(jīng)成為企業(yè)最珍貴的財(cái)富，一旦由于某種原因造成數(shù)據(jù)永久性丟失，不但會(huì)給企業(yè)的運(yùn)作帶來極大的困難，企業(yè)的信譽(yù)也必將受到致命的打擊，還會(huì)給電網(wǎng)造成不可估量的后果。
根據(jù)省公司浙電科I2003]103號文件要求，對調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)必須進(jìn)行存儲(chǔ)和備份，并對主服務(wù)器軟件和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行在線實(shí)時(shí)備份技術(shù)，以確保系統(tǒng)崩潰及災(zāi)難后可及時(shí)恢復(fù)，日前臨安調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)因未建該系統(tǒng)不能滿足上述要求，因此只有建設(shè)一個(gè)存儲(chǔ)和備份系統(tǒng)才能可靠的保證臨安調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的安全運(yùn)行和歷史信息的完整性，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)。
三、臨安調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)簡介
臨安供電局目前擁有的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)：調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)、電壓無功控制系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)和配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)集中了大量的能反應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，成為電力系統(tǒng)運(yùn)行分析的關(guān)鍵。
目前臨安自動(dòng)化主站系統(tǒng)主要有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電壓無功控制系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(SCADA)-該系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、變電所遠(yuǎn)動(dòng)終端(RTU)和通道三大部分，其基本功能就是主站系統(tǒng)通過通道接收并處理遠(yuǎn)動(dòng)終端( RTU)上發(fā)的遙測和遙信信息，并經(jīng)通道下發(fā)調(diào)度員對變電所進(jìn)行的遙控和遙調(diào)命令，實(shí)現(xiàn)變電所的無人值班。電量采集系統(tǒng)( TMR)-該系統(tǒng)由主站、信道和變電所的電能采集裝置( ERTU)組成，可以完成變電所表計(jì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)抄錄及相關(guān)電量數(shù)據(jù)報(bào)表的自動(dòng)生成。電壓無功自動(dòng)控制系統(tǒng)( VQC)-根據(jù)變電所無功負(fù)荷和電壓波動(dòng)而自動(dòng)調(diào)節(jié)主變有載開關(guān)檔位及控制電容器的投切，主要目的是提高電壓和功率因數(shù)的合格率，同時(shí)也是降低網(wǎng)損的有效手段之一。
臨安電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主要關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)面向系統(tǒng)內(nèi)部提供多種關(guān)鍵性應(yīng)用，是企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分，而目前系統(tǒng)的應(yīng)用軟件和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)僅依靠主備數(shù)據(jù)服務(wù)器的鏡像備份，對于系統(tǒng)的維護(hù)和發(fā)展帶來很多問題，在系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障、軟件故障、自然災(zāi)害或系統(tǒng)維護(hù)員的誤操作上，或系統(tǒng)升級和災(zāi)難恢復(fù)上，均存在數(shù)據(jù)丟失和需長時(shí)間操作恢復(fù)的可能性，對運(yùn)行管理人員的壓力較大，安全的隱患較突出，不能快速的對突發(fā)事件進(jìn)行反應(yīng)，也不能達(dá)到高效的操作要求。因此，為改善整個(gè)系統(tǒng)備份的狀況，消除現(xiàn)有備份系統(tǒng)的不足及隱患，臨安調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)存儲(chǔ)備份將采用集中、高效集SAN -體化的綜合備份系統(tǒng)。其目的在于為調(diào)度自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)建立備份，從而對系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保護(hù)，在系統(tǒng)遭遇意外損害時(shí)，能及時(shí)對系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。
四、臨安電力自動(dòng)化備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
1、備份系統(tǒng)組網(wǎng)方案
北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)Beijing Electric Power College 電氣工程研究與應(yīng)用圃
2、系統(tǒng)描述
在相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器上增加相應(yīng)品牌的HBA(光纖通信卡)卡，通過光纖交換機(jī)將數(shù)據(jù)服務(wù)器和備份服務(wù)器和磁帶庫組成一個(gè)光纖網(wǎng)，通過備份服務(wù)器的備份策略對數(shù)據(jù)服務(wù)器的應(yīng)用軟件和歷史數(shù)據(jù)，通過SAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)和應(yīng)用系統(tǒng)的備份，但傳輸備份策略和命令，還是需要利用原來的LAN網(wǎng)，但由于備份策略和命令數(shù)據(jù)量很小，所以采用此組網(wǎng)方式對原有的LAN網(wǎng)的影響很小，對于數(shù)據(jù)服務(wù)器，在進(jìn)行數(shù)據(jù)備份時(shí)會(huì)造成較小的影響。
中心數(shù)據(jù)交換機(jī)采用多層數(shù)據(jù)交換機(jī)，從二次安防的角度出發(fā)，電能量采集系統(tǒng)屬于安全二區(qū)的系統(tǒng)，所以與中心數(shù)據(jù)交換機(jī)之間要加裝防火墻。光纖交換機(jī)與各個(gè)系統(tǒng)之間走的是光纖網(wǎng)絡(luò)，所以從安全的角度出發(fā)，也考慮加裝防火墻。
備份軟件的備份主服務(wù)器支持模塊安裝在新購的備份服務(wù)器上，負(fù)責(zé)整個(gè)備份系統(tǒng)的管理，包括備份策略的制訂、備份數(shù)據(jù)庫的保存。同時(shí)該服務(wù)器數(shù)據(jù)和策略也需要備份到磁帶庫中。
3、系統(tǒng)備份策略
備份類型主要有三種：全備份——每次備份定義的所有數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)是恢復(fù)快，缺點(diǎn)是備份數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)多時(shí)可能做一次全備份需很長時(shí)間;增量備份——備份自上一次備份以來更新的所有數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是每次備份的數(shù)據(jù)量少，缺點(diǎn)是恢復(fù)時(shí)需要全備份及多份增量備份;差分備份——備份自上一次全備份以來更新的所有數(shù)據(jù)，其優(yōu)缺點(diǎn)介于上兩者之間。
根據(jù)臨安調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)目前數(shù)據(jù)量和每天的歷史數(shù)據(jù)增量的情況，以及系統(tǒng)中的每臺服務(wù)器數(shù)據(jù)交換和信息更新都極為頻繁，每天都有大量的信息數(shù)據(jù)產(chǎn)生，為了避免全備份給原有的自動(dòng)化系統(tǒng)帶來較大的影響，將采用以下備份方式：
每周做一次全備份(設(shè)定在周日)
每天做一次增量備份(每天24點(diǎn)以后)一個(gè)禮拜進(jìn)行一次的全備份，每個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器在時(shí)間上錯(cuò)開進(jìn)行全備份，以確保在進(jìn)行數(shù)據(jù)全備份時(shí)，對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的影響減小到最小;調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)單獨(dú)使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，電量采集和vQC系統(tǒng)共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，所有系統(tǒng)的備份時(shí)間均叉開，同時(shí)我們考慮到這類數(shù)據(jù)的重要性，為了安全起見，備份系統(tǒng)應(yīng)在全備份完成之后自動(dòng)將備份磁帶“克隆”一份，做異地保存。
此外，系統(tǒng)在做軟件安裝或系統(tǒng)升級之前，應(yīng)做一次全備份。做過軟件安裝或系統(tǒng)升級后，應(yīng)立刻再做一次全備份。(軟件指運(yùn)行的關(guān)鍵應(yīng)用)。
4、系統(tǒng)恢復(fù)策略
當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)損壞時(shí)，我們需要從磁帶庫恢復(fù)數(shù)據(jù)。通過備份軟件的管理界面，系統(tǒng)管理員只需要選定相應(yīng)的數(shù)據(jù)備份項(xiàng)目(備份管理目錄下的相應(yīng)的項(xiàng)目名，對應(yīng)某個(gè)時(shí)間點(diǎn)備份的某個(gè)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并有說明)，進(jìn)行恢復(fù)即可。選擇備份項(xiàng)目時(shí)，如前所述，首先選定最近一次全備份進(jìn)行恢復(fù)，然后選定這次全備份以后的所有增量備份項(xiàng)目，依時(shí)間順序進(jìn)行恢復(fù)即可。共有兩種方式：
(1)本機(jī)恢復(fù)：將數(shù)據(jù)恢復(fù)到原來備份的機(jī)器上去。當(dāng)數(shù)據(jù)丟失需要恢復(fù)，而原主機(jī)仍然可用的情況下，可以采用本機(jī)恢復(fù)，在最快的時(shí)間內(nèi)，使應(yīng)用繼續(xù)運(yùn)行。
(2)異機(jī)恢復(fù)：將數(shù)據(jù)恢復(fù)到不同于原主機(jī)的另一臺機(jī)器卜-。當(dāng)數(shù)據(jù)丟失需要恢復(fù)，而原主機(jī)不可用，可以采用異機(jī)恢復(fù)。此時(shí)只需將新主機(jī)的配置改為與原主機(jī)一致，即能保證繼續(xù)對外提供應(yīng)用。
五、臨安數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)遠(yuǎn)景●虛擬帶庫技術(shù)的應(yīng)用
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份是物理磁帶庫作為存儲(chǔ)介質(zhì)，而物理磁帶庫所的備份方式本身存在著三個(gè)痼疾，即備份恢復(fù)能力差，備份流產(chǎn)率高，備份失效率高。所以為了解決上述問題，提高備份性能，在備份領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)新的解決方案，就是在光纖磁盤和磁帶間加入了虛擬帶庫。所謂虛擬帶庫是指使用基于磁盤的存儲(chǔ)(而非磁帶)介質(zhì)，仿真磁帶庫功能的存儲(chǔ)設(shè)備。簡單地說，虛擬磁帶庫就是電子化的機(jī)械磁帶庫。
備份系統(tǒng)采用了虛擬帶庫，最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠更快速更靈活地進(jìn)行備份和恢復(fù)，能達(dá)到該目的的主要因素有以下幾個(gè)：
首先是虛擬帶庫的設(shè)備高性能。(1)更快地恢復(fù)和備份絕大多數(shù)情況下備份到磁盤從磁盤恢復(fù)的速度均快于磁帶使用磁盤具有以下性能優(yōu)勢;(2)磁盤卷特別是RAID具有非常快速的瀆取性能可與最新磁帶驅(qū)動(dòng)器的吞吐性能相媲美;(3)與物理磁帶庫，設(shè)備相比沒有磁帶加載或定位的延時(shí);(4)在某種程度上消除備份窗口實(shí)際上使用磁盤快照(Snapshot)和/或Off-Host的磁帶備份技術(shù)我們可以認(rèn)為基本消除了備份窗口因?yàn)檫@種備份對生產(chǎn)服務(wù)器的影響非常輕微低影響并且速度非�？�。
其次是虛擬帶庫的設(shè)備靈活性。降低數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)磁盤備份的優(yōu)勢是能更快速地備份使用快照幾乎即時(shí)完成并高效地存儲(chǔ)管理員能進(jìn)行更頻繁的備份從而降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
最后是備份和恢復(fù)的高效率。(1)同步備份到磁盤不需要多路復(fù)用Multiplexing或交錯(cuò)Interleaving存取技術(shù)，將多個(gè)數(shù)據(jù)源備份到一個(gè)磁帶驅(qū)動(dòng)器要使用復(fù)用技術(shù)或交錯(cuò)存取技術(shù)。雖然復(fù)用技術(shù)可以顯著提高磁帶設(shè)備的效率但它的主要缺點(diǎn)是會(huì)降低恢復(fù)速度，使用磁盤便不需要復(fù)用技術(shù)因?yàn)榇疟P本身就是一種隨機(jī)存取設(shè)備;(2)磁盤的更快速度和靈活性可以簡化災(zāi)難恢復(fù)測試計(jì)劃如果災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃得不到執(zhí)行則它們將毫無價(jià)值因此必須確認(rèn)災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃能得到執(zhí)行但絕大多數(shù)災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃都沒有經(jīng)過測試因?yàn)闇y試過程非常復(fù)雜耗時(shí)巨大執(zhí)行不方便使用磁盤進(jìn)行恢復(fù)就可以提供更多便利加快測試速度使災(zāi)難恢復(fù)測試起來更容易。
六、結(jié)束語
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，歷史數(shù)據(jù)也將越來越龐大，故如何保存這些歷史數(shù)據(jù)，如何更好的、更便捷的利用歷史數(shù)據(jù)，必將成為一個(gè)熱門的課題。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的工作任重道遠(yuǎn)，它是企業(yè)信息的最后一道保險(xiǎn)，在企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展中將發(fā)揮越來越重要的作用。
隨著新技術(shù)不斷引入，虛擬帶庫技術(shù)將會(huì)得到全面的應(yīng)用，這必將使數(shù)據(jù)備份的方案得到進(jìn)一步的完善，使備份和恢復(fù)得到完美的體現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]龔強(qiáng)、王津《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》中國電力出版社出版書2005年7月
[2]國家電力監(jiān)管委員會(huì)令。電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定。2()05牟2月1日起施行
[3l電力調(diào)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編(第五分冊)。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化與信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
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