張學(xué)凱，管荑，金瑤，邵淑燕，韓雪

（1.國網(wǎng)山東省電力公司，濟南250001；2.國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，濟南250012）

基于GID的智能變電站數(shù)據(jù)平臺設(shè)計

張學(xué)凱1，管荑1，金瑤2，邵淑燕2，韓雪2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司，濟南250001；2.國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，濟南250012）

在GID（通用接口定義）理論基礎(chǔ)上進行設(shè)計的變電站智能化數(shù)據(jù)服務(wù)平臺其內(nèi)容包括基于CIM／GID的公用模型及數(shù)據(jù)服務(wù)、基于GID的系統(tǒng)集成服務(wù)以及通用技術(shù)支撐體系。其技術(shù)平臺可以“即插即用”的接入數(shù)字化變電站系統(tǒng)，增加或擴充新的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，而所有掛接在數(shù)字化技術(shù)平臺之上的系統(tǒng)，均可實現(xiàn)高度的數(shù)據(jù)共享及互操作，可以徹底解決系統(tǒng)一體化設(shè)計和全面整合問題。

智能變電站；數(shù)據(jù)化平臺；通用接口定義

0 引言

隨著新一代智能變電站的發(fā)展，變電站運行優(yōu)化控制、變電站設(shè)備狀態(tài)檢修決策支持、設(shè)備故障診斷、智能告警等都需要建立在變電站各種數(shù)據(jù)的全景綜合有效視圖去實現(xiàn)。綜合數(shù)據(jù)應(yīng)用的變電站智能化將可全面改善變電站的運行效率，降低運行維護成本，提高運行安全性、可靠性。基于通用接口定義（GID）的綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺是智能變電站在總線式架構(gòu)體系支持下，以標(biāo)準(zhǔn)的GID接口進行集成化智能設(shè)備一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)形式向各種變電站綜合應(yīng)用提供的服務(wù)平臺。

1 通用接口定義

GID提供了一系列的API用于其他應(yīng)用軟件獲取電力數(shù)據(jù)或相互之間交換電力數(shù)據(jù)。分布式系統(tǒng)所提供的基礎(chǔ)設(shè)施邏輯上可以跨越整個基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約的網(wǎng)絡(luò)，伸展到網(wǎng)絡(luò)的任何一個集成化智能設(shè)備上，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上任何位置的應(yīng)用程序或?qū)ο蠼M件之間的數(shù)據(jù)交互操作。

智能變電站要求有一種全面集成化的應(yīng)用平臺，實現(xiàn)與調(diào)度、檢修、營銷等系統(tǒng)的協(xié)調(diào)互動，全面支撐智能電網(wǎng)的運行管理。應(yīng)用程序接口項目的GID包含了公用數(shù)據(jù)訪問、高速數(shù)據(jù)、通用的事件和訂閱、時序數(shù)據(jù)訪問等服務(wù)內(nèi)容，以滿足智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、實用化的需求，具有開放性、可擴展性、易維護性等特征［1］。

2 基于CORBA技術(shù)的GID實現(xiàn)

綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺基于CORBA（公共對象請求代理結(jié)構(gòu)）分布式系統(tǒng)技術(shù)進行構(gòu)建，涵蓋DAF（數(shù)據(jù)訪問設(shè)施）、HDAIS（工業(yè)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)訪問）、DAIS（工業(yè)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)訪問）接口服務(wù)器，用于實現(xiàn)GID的GDA（通用數(shù)據(jù)訪問）、TSDA（時序數(shù)據(jù)訪問）、HSDA（高速數(shù)據(jù)訪問）和GES（通用的事件和訂閱）服務(wù)功能。基于數(shù)據(jù)平臺之上的應(yīng)用系統(tǒng)可以通過以上不同服務(wù)功能訪問平臺提供的通用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。多層次的軟件接口為應(yīng)用開發(fā)提供數(shù)據(jù)交換機制、人機界面、數(shù)據(jù)支持、公共服務(wù)功能和系統(tǒng)功能。標(biāo)準(zhǔn)接口適配服務(wù)器的開發(fā)將進一步實現(xiàn)對現(xiàn)行系統(tǒng)的整合，并使之以標(biāo)準(zhǔn)接口進行信息交互，具有良好的系統(tǒng)集成能力，支持應(yīng)用、基礎(chǔ)信息的共享。

2.1 DAF

1）簡單實現(xiàn)。DAF與其它數(shù)據(jù)庫API是有區(qū)別的，它能簡單應(yīng)用于成熟的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中。創(chuàng)建快速簡單的DAF實現(xiàn)，既能解決小規(guī)模的集成問題，又能不損害更復(fù)雜的實現(xiàn)。

因此，DAF定義了非常少的接口，不需要實現(xiàn)管理大量動態(tài)產(chǎn)生的CORBA對象。大多數(shù)活動集中在Resource Query Service（資源查詢服務(wù)）接口上，它定義了一個小型但可以滿足需求的訪問集。DAF定義的這些查詢非常簡單，能在任何電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和相關(guān)的系統(tǒng)應(yīng)用上加以實現(xiàn)。

2）高性能實現(xiàn)。由于電力系統(tǒng)是有實時需求的，經(jīng)常產(chǎn)生和執(zhí)行嚴格時間段內(nèi)的運作決策。這種特性要求意味著一個典型的UMS（統(tǒng)一消息服務(wù)）不能使用于商業(yè)化的典型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，導(dǎo)致了對DAF的嚴格要求，重點做好以下幾個方面的設(shè)計工作。

查詢結(jié)果粒度：DAF能簡單的用Resource Description Sequence（資源描述序列）一次返回大量數(shù)據(jù)。服務(wù)器端方面，不需要預(yù)先讀取schema（圖示），就能優(yōu)化獲取的數(shù)據(jù)?？蛻舳朔矫?，不需要緩存schema以最小化網(wǎng)絡(luò)延遲。系統(tǒng)中的分析模塊在每一個分析周期開始時會讀取大量的輸入數(shù)據(jù)，在進入下一個分析周期后，這些輸入數(shù)據(jù)一般就過時了，所以這些數(shù)據(jù)是不被緩存的。

數(shù)據(jù)值表示：它是基本的數(shù)據(jù)單位，是查詢結(jié)果的組成部分，它是一個聯(lián)合類型：SimpleValue。SimpleValue使用我們需要的基本數(shù)據(jù)類型，但不是包含CORBA的所有類型，以避免接口的高帶寬，這在累積處理大量數(shù)據(jù)時會對性能產(chǎn)生很大影響。

支持預(yù)連接視圖：相對于實時或通用情況下，連接優(yōu)化是特別適用于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的。視圖常被定義用來平滑schema，按照預(yù)先設(shè)想的請求與表格建立預(yù)連接。DAF包含一個get_descendent_values（）查詢，為這類查詢的實現(xiàn)提供優(yōu)化。

2.2 HDAIS

HDAIS為應(yīng)用提供GID時序數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，采用下列技術(shù)提高HDAIS實現(xiàn)的性能和可靠性。

采用高性能的數(shù)據(jù)訪問引擎。高性能的嵌入式數(shù)據(jù)引擎一般用于關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)。它可以直接運行在HDAIS服務(wù)器進程內(nèi)，不需要單獨的服務(wù)器和管理維護人員。它能提供HDAIS服務(wù)器所需的并發(fā)訪問、事務(wù)支持以及高可靠和故障容錯所需的數(shù)據(jù)復(fù)制功能。進程內(nèi)架構(gòu)和不使用高級語言的直接API式數(shù)據(jù)訪問意味著運行時數(shù)據(jù)駐留在HDAIS服務(wù)器的內(nèi)部，訪問數(shù)據(jù)時只需執(zhí)行很少的指令。支持大量的并發(fā)訪問，能夠大大提高HDAIS服務(wù)器的并發(fā)能力。支持多版本控制（MVCC）以減少訪問沖突，改善系統(tǒng)性能，能夠非常充分地使用系統(tǒng)的資源。完善的事務(wù)子系統(tǒng)確保能夠從軟件和硬件故障恢復(fù)而不丟失數(shù)據(jù)，久經(jīng)考驗的復(fù)制子系統(tǒng)提供了高可用性和可伸縮能力?？梢越柚谒膹?fù)制子系統(tǒng)實現(xiàn)HDAIS服務(wù)器集群，提高數(shù)據(jù)訪問性能、可靠性和可伸縮性。

采用負載均衡技術(shù)。負載均衡技術(shù)能夠在各服務(wù)器節(jié)點間平衡負載，以減少任務(wù)響應(yīng)時間，提高計算資源利用效率。具有高可靠性、自適應(yīng)性、可移植性和對用戶透明的特點。基于可分布線程的動態(tài)調(diào)度模型和線程池策略以及異步方式的數(shù)據(jù)訪問，既能夠靈活地適應(yīng)更大范圍的突發(fā)請求數(shù)目，也能夠通過限制線程池中線程數(shù)目的上限等策略來減少線程無限增長對系統(tǒng)性能帶來的負面影響，最大限度地實現(xiàn)在特定硬件條件下、基于最優(yōu)策略的高并發(fā)，以充分利用多核處理器的運算能力，實現(xiàn)系統(tǒng)效能的最優(yōu)化配置。

數(shù)據(jù)分布存儲。歷史數(shù)據(jù)對存儲的要求是非常高的，不僅要求有充足可擴展的存儲容量，還要求有高速的數(shù)據(jù)訪問。采用分布式存儲技術(shù)，可以化整為零，利用分布于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各處的較小存儲節(jié)點構(gòu)成一個海量的、可根據(jù)需要持續(xù)增長的邏輯存儲空間。應(yīng)用請求不同的存儲節(jié)點上的數(shù)據(jù)不會導(dǎo)致訪問沖突，多個存儲節(jié)點可以同時響應(yīng)應(yīng)用請求，大大提高數(shù)據(jù)的訪問速度。

2.3 DAIS

基于CORBA技術(shù)的DAIS服務(wù)器特別適用于實時傳送大量的高速率采樣數(shù)據(jù)。對性能苛刻的要求決定了典型DAIS服務(wù)器的實現(xiàn)只能使用實時消息總線而不大可能使用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如ORACLE、DB2等。DAIS服務(wù)實現(xiàn)可采用下列手段進行高效率地傳遞數(shù)據(jù)而不會引發(fā)性能瓶頸。

采用實時消息總線：利用實時消息總線提供高效的發(fā)布訂閱機制、靈活的服務(wù)品質(zhì)控制以及基于內(nèi)容和時間的過濾機制，可以顯著減少在線操作所需要傳遞的數(shù)據(jù)，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量。

支持異步傳輸方式：異步傳輸能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，減少應(yīng)用系統(tǒng)的等待時間，減少重復(fù)數(shù)據(jù)的傳遞。

批量傳送機制：支持批量數(shù)據(jù)處理操作，比一次調(diào)用只處理一個數(shù)據(jù)值能大大減少網(wǎng)絡(luò)流量。

按需傳送：一次傳遞大宗數(shù)據(jù)有時是非常低效的，因此很多接口方法并不直接返回數(shù)據(jù)，而是提供給客戶一個迭代器用來根據(jù)需要分次批量獲取所需數(shù)據(jù)。

3 軟總線的實現(xiàn)

綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺涵蓋與數(shù)據(jù)管理、信息傳輸與交換、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)展示等有關(guān)的各種服務(wù)和應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)各種應(yīng)用系統(tǒng)的高度集成，采用分布式系統(tǒng)技術(shù)解決具體的通信問題。

分布式系統(tǒng)技術(shù)所提供的基礎(chǔ)設(shè)施邏輯上如同一條“軟總線”，可以跨越整個基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約的網(wǎng)絡(luò)，伸展到網(wǎng)絡(luò)的任何一個集成化智能設(shè)備上，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上任何位置的應(yīng)用程序或?qū)ο蠼M件之間的數(shù)據(jù)交互操作［2］。

4 智能化綜合數(shù)據(jù)平臺技術(shù)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)由IEC 61970／IEC 61850與IEC 61850／非標(biāo)準(zhǔn)智能設(shè)備適配網(wǎng)關(guān)、變電站智能化綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺、本地智能應(yīng)用構(gòu)成，通過IEC 61970 CIM／GID服務(wù)于遠方調(diào)度中心主站系統(tǒng)或當(dāng)?shù)卦O(shè)置的智能應(yīng)用，解決變電站內(nèi)部以及和主站之間的無縫連接［3］。

4.2 網(wǎng)絡(luò)及硬件平臺

平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，通信處理服務(wù)器專門負責(zé)處理通信任務(wù)，同時作為網(wǎng)關(guān)連接于主網(wǎng)絡(luò)與通信子網(wǎng)之間，以實現(xiàn)系統(tǒng)隔離。

硬件及網(wǎng)絡(luò)配置內(nèi)容包含：數(shù)據(jù)采集和通信子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲及服務(wù)子系統(tǒng)、系統(tǒng)外設(shè)。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4.3 軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及組成

變電站智能化數(shù)據(jù)服務(wù)平臺主要包括技術(shù)“軟總線”、基于CIM／GID的公用模型及數(shù)據(jù)服務(wù)、基于GID的系統(tǒng)集成服務(wù)以及通用技術(shù)支撐體系?；跀?shù)字化系統(tǒng)集成技術(shù)平臺，可以“即插即用”的接入數(shù)字化變電站系統(tǒng)，增加或擴充新的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，而所有“掛”在數(shù)字化技術(shù)平臺之上的系統(tǒng)，均可實現(xiàn)高度的數(shù)據(jù)共享及互操作。該技術(shù)架構(gòu)可以徹底解決系統(tǒng)一體化設(shè)計和全面整合問題［4］。

圖3 變電站智能化數(shù)據(jù)平臺的技術(shù)架構(gòu)

5 結(jié)語

基于GID智能化變電站數(shù)據(jù)化平臺的設(shè)計研究重點是實現(xiàn)變電站智能化的基礎(chǔ)性技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)。通過對新一代智能化變電站數(shù)據(jù)服務(wù)方面建設(shè)的研究，逐步形成了IEC 61850或非標(biāo)準(zhǔn)的一般智能裝置向整個變電站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合，最終全面實現(xiàn)變電站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合及智能化應(yīng)用，以更好地服務(wù)于遠方調(diào)度主站系統(tǒng)或智能化應(yīng)用。

［1］周波曦，孟昭勇，王志臣，等.基于CIM的變電站與配電饋線一次接線圖自動繪制算法［J］.電力系統(tǒng)自動化，2012，36（11）：77-80.

［2］易妍，范輝，顧雪平.智能變電站一體化信息支撐平臺構(gòu)建分析［J］.河北電力技術(shù)，2013，32（1）：10－13.

［3］白建社，江秀臣，薛鈞義.變電站自動化系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)服務(wù)軟件平臺研究［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2004（3）：6-9.

［4］劉兆田，葛立青，楊凡.基于CIM的通用數(shù)據(jù)服務(wù)在智能變電站中的應(yīng)用［J］.電力信息化，2012（9）：85-88.

圖1 國有企業(yè)綜合面試問題流

3.3 問題后續(xù)追蹤

在有限面試時間所作的判斷，主要是依靠面試官對問題的理解以及面試者對問題的反應(yīng)。但面試問題實際的信度與效度，還依賴于同實際情況的比對。對此，國有企業(yè)一方面應(yīng)充分發(fā)揮面試人數(shù)較多的大數(shù)據(jù)優(yōu)勢，在面試后綜合分析各面試問題的回答分布情況，測算問題的信度。同時建立常態(tài)化的新入職員工跟蹤機制，就某些典型問題的回答情況與相關(guān)面試者入職后一段時期的表現(xiàn)進行比對，判斷相關(guān)問題的效度；另一方面須針對面試問題跟蹤分析情況，判斷各個面試問題的有效性，去偽存真，對問題庫進行動態(tài)的維護，以提高下一階段面試的水平。

4 結(jié)語

需要注意的是，面試問題設(shè)計僅是整個面試環(huán)節(jié)的一部分，要保證國有企業(yè)面試的整體有效，在完善面試問題的同時，還需在評委選拔、培訓(xùn)、面試流程等方面進行深入的梳理和改進，這也是本課題今后的研究方向。

參考文獻

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［2］吳志明.員工招聘與選拔實務(wù)手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［3］徐建平，周瀚.結(jié)構(gòu)化面試中面試官的評分及影響因素［J］.心理科學(xué)進展，2014，2（10）：14-17.

［4］孫武.OAE面試法的原理與操作［J］.中國人力資源開發(fā)，2013，6（16）：64-67.

收稿日期：2015-01-28

作者簡介：

萬青（1982），男，博士，工程師，從事人力資源管理工作；

王茜（1981），女，博士，工程師，從事電力營銷管理工作。

Design of Intelligent Substation Data Platform Based on GID

ZHANG Xuekai1，GUAN Ti1，JIN Yao2，SHAO Shuyan2，HAN Xue2
（1.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2.Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250012，China）

Substation intelligent data services platform is designed based on the theory of the GID.This platform includes the common model and data services based on CIM／GID，the GID-based system integration services as well as general technical support system.The technology of“plug and play”makes it possible and convenient for the platform to be connected to digital substation system，increasing or expanding new application software systems.Moreover，all systems connected with the platform can share data and interoperate with one another.This can help to solve the issues of system fully integrated design and integration.

intelligent substation；data platform；group identification（GID）

TM762

B

1007－9904（2015）04－0055－04

2015-03-02

張學(xué)凱（1979），男，高級工程師，從事電網(wǎng)工程建設(shè)管理及技術(shù)研究工作；

管荑（1979），女，高級工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度自動化相關(guān)工作；

金瑤（1976），女，高級工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護和電網(wǎng)調(diào)度自動化相關(guān)工作；

邵淑燕（1970），女，高級工程師，從事電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化和通信相關(guān)工作；

韓雪（1979），女，工程師，從事電網(wǎng)工程建設(shè)相關(guān)工作。