陳平 何朝暉 丁義 邵朋昊 張凱榮

摘要：

為解決雅礱江梯級(jí)水電站日常運(yùn)行數(shù)據(jù)管理中存在的數(shù)據(jù)元素雜亂、計(jì)算及存儲(chǔ)不規(guī)范、維護(hù)效率低等問題，采用“數(shù)據(jù)處理-計(jì)算存儲(chǔ)-管理維護(hù)”技術(shù)鏈條，提出了基于對(duì)象和類別劃分的數(shù)據(jù)元素處理技術(shù)、基于特征值的數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范化技術(shù)和滿足讀寫快速性、質(zhì)量可靠性及來源唯一性的數(shù)據(jù)管理維護(hù)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，以水電站日常運(yùn)行數(shù)據(jù)為傳輸流搭建關(guān)鍵技術(shù)之間的耦合方式，由此建立了雅礱江梯級(jí)水電站運(yùn)行多元數(shù)據(jù)管理優(yōu)化模型。將所建模型集成至雅礱江綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二期工程，有效提升了雅礱江流域電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理及維護(hù)能力。應(yīng)用結(jié)果表明：提出的多元數(shù)據(jù)管理優(yōu)化模型，能有效解決流域梯級(jí)水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)管理及維護(hù)問題，并為流域梯級(jí)水電站智能運(yùn)行提供有力的數(shù)據(jù)管理技術(shù)支撐。

關(guān) 鍵 詞：

梯級(jí)水電站； 多元數(shù)據(jù)管理； 規(guī)范化技術(shù)； 雅礱江流域

中圖法分類號(hào)： TV737

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.08.035

0 引 言

隨著中國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)期限的逼近，各種可再生能源的開發(fā)和利用受到高度重視。我國(guó)水能資源儲(chǔ)量世界第一，具有實(shí)現(xiàn)碳中和的天然優(yōu)勢(shì)［1］。水電站運(yùn)行是水電工程建成后的重要工作內(nèi)容，如何高質(zhì)量運(yùn)行水電站并提升運(yùn)行調(diào)度智能化水平，是后工程時(shí)代中亟待思考的問題之一。當(dāng)前，中國(guó)電網(wǎng)和水力發(fā)電企業(yè)都在積極探索實(shí)現(xiàn)水電站智能化運(yùn)行的有效途徑，其中一項(xiàng)是對(duì)水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)管理的研究。詳實(shí)可靠的運(yùn)行數(shù)據(jù)是水力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)管理中的一筆寶貴財(cái)富，可為開展經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析、運(yùn)行調(diào)度提質(zhì)增效、電力生產(chǎn)精細(xì)化管理等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

目前關(guān)于水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的研究集中于數(shù)據(jù)管理平臺(tái)建設(shè)、數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化探索等。杜冬艷［2］從技術(shù)方面，提出了構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的總體方案、硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、軟件體系結(jié)構(gòu)，解決了電力行業(yè)“信息孤島”的問題；從企業(yè)管理角度，提出了要建立協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)管理組織機(jī)構(gòu)和完善的數(shù)據(jù)管理績(jī)效考核機(jī)制及人員培訓(xùn)機(jī)制，保證數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的高效運(yùn)行。Lin［3］通過云計(jì)算提取數(shù)據(jù)特征并傳送到數(shù)據(jù)特征集進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，然后利用特征集對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)管理流程進(jìn)行優(yōu)化。Wu等［4］基于GJB 6600標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)交互式電力數(shù)據(jù)管理軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)模塊/數(shù)據(jù)實(shí)體/基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等人工數(shù)據(jù)管理功能，通過數(shù)據(jù)整編過程中的任務(wù)分配、校對(duì)、審批和定稿功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)版本管理和安全控制。雷霆等［5］闡述了智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)功能構(gòu)架和邏輯層次的劃分，探討了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、元數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)編碼規(guī)范的數(shù)據(jù)規(guī)范化工作，從接口體系、交互界面、通用交換等方面綜合分析了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化接口，并介紹了標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)質(zhì)量綜合辨識(shí)、可擴(kuò)展數(shù)據(jù)綜合搜索、集成式電網(wǎng)故障診斷等方面的應(yīng)用。李小龍等［6］設(shè)計(jì)了包含數(shù)據(jù)規(guī)范化處理、成果文件輸出、測(cè)量數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模分析與可視化等功能的新數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。張琳琳等［7］利用Hadoop的分布式文件系統(tǒng)HDFS和并行處理框架MapReduce的工作原理，搭建電網(wǎng)調(diào)度大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)，解決了不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)不能及時(shí)共享、訪問、管理與分析挖掘等問題。

雅礱江是中國(guó)規(guī)劃的十三大水電基地之一，是國(guó)家實(shí)施“西電東送”戰(zhàn)略可靠?jī)?yōu)質(zhì)的電源點(diǎn)，肩負(fù)地區(qū)供電及“西電東送”的重任。當(dāng)前，雅礱江流域下游已建成并運(yùn)行“兩庫(kù)五級(jí)”梯級(jí)水電站（錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、官地、二灘和桐子林），為川渝及華中地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供了電力支撐。日常調(diào)度中，監(jiān)控、水調(diào)自動(dòng)化、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)等系統(tǒng)是“兩庫(kù)五級(jí)”梯級(jí)水電站安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的技術(shù)保障，積累了大量的運(yùn)行調(diào)度數(shù)據(jù)（如氣象、水文、電能量等），如何高效管理這些數(shù)據(jù)并充分發(fā)揮其價(jià)值是調(diào)度人員面臨的一個(gè)棘手問題。隨著水電站規(guī)模的增加、時(shí)間的累積，運(yùn)行調(diào)度數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，優(yōu)化數(shù)據(jù)管理、整合數(shù)據(jù)資源、挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的應(yīng)用需求將更為迫切，但目前涉及雅礱江梯級(jí)水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)管理的研究尚不多見?；诖耍疚膹臄?shù)據(jù)梳理、計(jì)算存儲(chǔ)規(guī)則、運(yùn)行維護(hù)等方面構(gòu)建雅礱江梯級(jí)水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)管理優(yōu)化模型，為解決雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)高效管理問題提供理論支撐。

1 雅礱江梯級(jí)水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

為滿足電力生產(chǎn)運(yùn)行需求，雅礱江流域水電開發(fā)有限公司集控中心（以下簡(jiǎn)稱“集控中心”）建有多個(gè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電能量管理系統(tǒng)、故障濾波系統(tǒng)、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)和人工報(bào)汛系統(tǒng)等［8］。由于建設(shè)時(shí)期不同，各子系統(tǒng)從操作系統(tǒng)、開發(fā)語言、通信協(xié)議直到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都不盡相同，不同子系統(tǒng)對(duì)水電生產(chǎn)數(shù)據(jù)的重復(fù)維護(hù)容易造成數(shù)據(jù)的不一致和不完整［8］。為此集控中心開發(fā)了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺(tái)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“數(shù)據(jù)交換平臺(tái)”），具備接入數(shù)據(jù)的WEB展示及數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表服務(wù)、元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理等功能。

數(shù)據(jù)交換平臺(tái)與不同子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互關(guān)系如圖1所示。數(shù)據(jù)交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了將各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的模型建模，按照統(tǒng)一規(guī)范和統(tǒng)一編碼進(jìn)行存儲(chǔ)和整合，并統(tǒng)一對(duì)外提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)。多年運(yùn)行實(shí)踐表明，數(shù)據(jù)交換平臺(tái)有效支撐了水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一維護(hù)與管理工作，但也暴露出一些短板問題，不能很好地適應(yīng)大規(guī)模、高精度、優(yōu)效能的數(shù)據(jù)管理服務(wù)需求。

（1） 數(shù)據(jù)元素雜亂，不利于數(shù)據(jù)高效應(yīng)用，需要系統(tǒng)梳理。以水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)為例，由于首次建設(shè)時(shí)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)不足，系統(tǒng)里遺留了較多無數(shù)值以及沒有意義或價(jià)值不大的數(shù)據(jù)元素，且數(shù)據(jù)元素的點(diǎn)號(hào)及命名設(shè)置不夠規(guī)范，不利于快速查找和準(zhǔn)確使用。因此，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)元素的系統(tǒng)梳理，完善相應(yīng)數(shù)據(jù)元素配置，建立數(shù)據(jù)元素管理臺(tái)賬，方便對(duì)其進(jìn)行增減刪改。

（2） 數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)質(zhì)量不高，需進(jìn)行規(guī)范化處理?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)資料系列，同一類數(shù)據(jù)存在單位不同、保留小數(shù)位不同、計(jì)算方法不盡相同的情況；同一數(shù)據(jù)元素不同統(tǒng)計(jì)特征值序列，直接被同一個(gè)數(shù)值填充；同一數(shù)據(jù)元素某些統(tǒng)計(jì)特征值序列沒有意義，但仍被賦值，如日發(fā)電量平均值、日水量平均值；甚至同一數(shù)據(jù)元素同一個(gè)序列，時(shí)間上前后計(jì)算方法不同，一致性遭到破壞。這些問題都不利于水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用。

（3） 數(shù)據(jù)修改維護(hù)管理復(fù)雜，需引進(jìn)新技術(shù)提高管理能力。數(shù)據(jù)的擾動(dòng)具有蝴蝶效應(yīng)，如遙測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和可靠性不足往往可造成其他眾多相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)的不確定；同時(shí)，不同單位部門對(duì)同一數(shù)據(jù)的需求是多變的，如電網(wǎng)對(duì)相關(guān)棄水損失電量的要求等。因此，數(shù)據(jù)的修改維護(hù)、計(jì)算方法調(diào)整是必要的，也是不可避免的。當(dāng)前各系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，交互不強(qiáng)，為保證數(shù)據(jù)一致，需在多個(gè)系統(tǒng)里修改維護(hù)，效率較低。

2 多元數(shù)據(jù)管理優(yōu)化模型

基于上述現(xiàn)狀分析，建立多元數(shù)據(jù)管理優(yōu)化模型，模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。以雅礱江梯級(jí)水電站日常運(yùn)行數(shù)據(jù)為輸入，首先對(duì)具備多對(duì)象、類別特點(diǎn)的大量數(shù)據(jù)元素進(jìn)行處理分析，再對(duì)處理后的各類別數(shù)據(jù)開展計(jì)算及存儲(chǔ)的規(guī)范化研究，最后提出數(shù)據(jù)管理維護(hù)的3方面要求及實(shí)現(xiàn)途徑。所建模型的核心內(nèi)容包括3部分：基于對(duì)象和類別劃分的數(shù)據(jù)元素處理技術(shù)、基于特征值的數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范化技術(shù)、基于三性要求的數(shù)據(jù)管理維護(hù)技術(shù)。

2.1 基于對(duì)象和類別劃分的數(shù)據(jù)元素處理技術(shù)

為解決數(shù)據(jù)元素雜亂問題，針對(duì)雅礱江梯級(jí)水電站實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，提出了基于對(duì)象和類別劃分的數(shù)據(jù)元素處理技術(shù)，以快速對(duì)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行批量增減、精準(zhǔn)查詢和對(duì)比分析，提升對(duì)歷史數(shù)據(jù)的利用水平?；趯?duì)象和類別劃分的數(shù)據(jù)元素處理技術(shù)流程如圖3所示。主要步驟包括：

步驟1：遵循分類清晰、類型全面的原則劃分?jǐn)?shù)據(jù)類別。將所有數(shù)據(jù)元素按所屬對(duì)象分為流域?qū)ο蠛碗娬緦?duì)象，流域?qū)ο蟀ㄋ恼?、氣象站、雨量站、水位?個(gè)子對(duì)象，電站對(duì)象包括全廠、機(jī)組和閘門3個(gè)子對(duì)象；系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)元素按類別分為水位、流量、雨量、水量、出力、電量、水頭、耗水率、負(fù)荷率、開度、狀態(tài)、時(shí)間、次數(shù)、效率、風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、溫度、氣壓、蒸發(fā)、參數(shù)等21類。

步驟2：構(gòu)建流域樹狀結(jié)構(gòu)，將元素從上游至下游，由遠(yuǎn)及近排列，去除原有多余無意義的元素，同時(shí)結(jié)合新電站投產(chǎn)及流域站網(wǎng)優(yōu)化要求查漏補(bǔ)缺，完整地梳理出新系統(tǒng)應(yīng)計(jì)算存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)元素。

2.2 基于特征值的數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范化技術(shù)

2.2.1 數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范化基本流程

水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)種類繁多，來源各異。每一類數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)時(shí)有統(tǒng)一的分表格式和配置，如水位類有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表和時(shí)段統(tǒng)計(jì)表（小時(shí)表、日表、旬表、月表和年表），時(shí)段統(tǒng)計(jì)表里有整點(diǎn)值、平均值、最大值、最小值以及最大最小值時(shí)間等特征值序列。針對(duì)前述各電站同類數(shù)據(jù)計(jì)算方法不同、小數(shù)保留位數(shù)不一致、元素不同特征值序列被賦同一數(shù)值等計(jì)算及存儲(chǔ)問題，研究提出基于特征值的數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范化技術(shù)，基本流程如圖4所示。

主要步驟包括：

步驟1：厘清類別概念，對(duì)類別內(nèi)元素進(jìn)行歸納分類，確定每個(gè)類別/元素集的數(shù)據(jù)需求。

步驟2：結(jié)合水電調(diào)度數(shù)據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范和現(xiàn)行經(jīng)驗(yàn)等，初步確定各類別/元素集的數(shù)據(jù)計(jì)算處理公式和存儲(chǔ)顯示規(guī)則。

步驟3：加強(qiáng)與電網(wǎng)機(jī)構(gòu)、防汛部門和上級(jí)管理單位的溝通協(xié)調(diào)，研究確定滿足數(shù)據(jù)上報(bào)要求的數(shù)據(jù)計(jì)算處理公式和存儲(chǔ)顯示規(guī)則。

步驟4：形成水電調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范，應(yīng)用規(guī)范分析確定每個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)需求、計(jì)算處理公式和存儲(chǔ)顯示規(guī)則。

2.2.2 數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范化具體實(shí)例

本文以水位類別為例，從定義及分類、命名規(guī)范、計(jì)算規(guī)范、存儲(chǔ)規(guī)范等4方面進(jìn)行具體說明。

（1） 水位類別定義及分類。

水體在某一基準(zhǔn)面以上的水面的高程。在系統(tǒng)中分為自動(dòng)遙測(cè)水位、人工報(bào)汛水位和運(yùn)行計(jì)劃水位3類。

（2） 命名規(guī)范。

① 河道水文（位）站水位

按照“站名+遙測(cè)水位”規(guī)范命名，如：甘孜遙測(cè)水位。

② 樞紐水位站水位

按照“電站名+監(jiān)測(cè)位置+水位傳感器類別+遙測(cè)水位+編號(hào)（如有2套及以上設(shè)備時(shí)）”規(guī)范命名，如：錦屏一級(jí)壩上浮子遙測(cè)水位、錦屏一級(jí)尾水雷達(dá)遙測(cè)水位2。

③ 參與水務(wù)計(jì)算的樞紐水位

按照“電站名+監(jiān)測(cè)位置水位”規(guī)范命名，“監(jiān)測(cè)位置水位”包括壩（閘）上水位、壩（閘）下水位、尾水水位、進(jìn)水口水位，如：錦屏二級(jí)閘下水位、錦屏二級(jí)尾水水位。

④ 河道水文（位）站報(bào)汛水位

按照“站名+報(bào)汛水位”規(guī)范命名，如：甘孜報(bào)汛水位。

⑤ 樞紐水位站報(bào)汛水位

按照“電站名+監(jiān)測(cè)位置+報(bào)汛水位”規(guī)范命名，如：錦屏二級(jí)閘上報(bào)汛水位。

⑥ 運(yùn)行計(jì)劃水位

按照“電站名+目標(biāo)時(shí)段+計(jì)劃水位”規(guī)范命名，如：錦屏一級(jí)月末計(jì)劃水位、二灘年末計(jì)劃水位。

（3） 計(jì)算規(guī)范。

① 實(shí)時(shí)遙測(cè)水位。

H實(shí)時(shí)遙測(cè)=H水位計(jì)基值±h實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)（1）

式中：H實(shí)時(shí)遙測(cè)為實(shí)時(shí)遙測(cè)水位；H水位計(jì)基值為遙測(cè)站水位基值；h實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)水位計(jì)類別，確定計(jì)算符號(hào)。

② 小時(shí)整點(diǎn)遙測(cè)水位。

取實(shí)時(shí)遙測(cè)水位中最接近整點(diǎn)時(shí)間（±5 min以內(nèi)）的水位值，若無滿足條件的水位值則觸發(fā)報(bào)警。

H小時(shí)遙測(cè)t=match（t整點(diǎn)，H實(shí)時(shí)遙測(cè)）（2）

式中：H小時(shí)遙測(cè)t為t時(shí)刻小時(shí)整點(diǎn)遙測(cè)水位；t整點(diǎn)為t時(shí)刻。

③ 小時(shí)平均遙測(cè)水位。

根據(jù)小時(shí)時(shí)段內(nèi)的實(shí)時(shí)遙測(cè)水位采用面積包圍法計(jì)算得出。

H～小時(shí)遙測(cè)t=［（H0+H1）×t1+（H1+H2）×t2+…+（Hn-1+Hn）×tn］/［2×（t1+t2+…+tn）］（3）

式中：H～小時(shí)遙測(cè)t為t-1至t時(shí)刻小時(shí)平均遙測(cè)水位；H0為t-1時(shí)刻小時(shí)整點(diǎn)遙測(cè)水位；H1、H2…Hn-1為t-1至t時(shí)刻內(nèi)的實(shí)時(shí)遙測(cè)水位；Hn為t時(shí)刻小時(shí)整點(diǎn)遙測(cè)水位；t1、t2…tn為t-1至t時(shí)刻內(nèi)實(shí)時(shí)遙測(cè)水位的時(shí)間間隔。

④ 小時(shí)極值遙測(cè)水位。

根據(jù)小時(shí)時(shí)段內(nèi)的實(shí)時(shí)遙測(cè)水位統(tǒng)計(jì)得出。

⑤ 日平均遙測(cè)水位。

根據(jù)日內(nèi)各小時(shí)平均遙測(cè)水位采用算術(shù)平均計(jì)算得出。

⑥ 日極值遙測(cè)水位。

根據(jù)日內(nèi)小時(shí)極值遙測(cè)水位統(tǒng)計(jì)得出。

⑦ 旬（月、年）平均遙測(cè)水位。

根據(jù)旬（月、年）內(nèi)各日平均遙測(cè)水位采用算術(shù)平均計(jì)算得出。

⑧ 旬（月、年）極值遙測(cè)水位。

根據(jù)旬（月、年）內(nèi)日極值遙測(cè)水位統(tǒng)計(jì)得出。

⑨ 人工報(bào)汛水位。

包括實(shí)時(shí)報(bào)汛水位、旬平均報(bào)汛水位、月平均報(bào)汛水位及月極值報(bào)汛水位。人工根據(jù)規(guī)范觀測(cè)處理后，將水位信息編碼發(fā)送至中心站，由中心站解碼后儲(chǔ)存至相應(yīng)數(shù)據(jù)元素特征值序列。

⑩ 運(yùn)行計(jì)劃水位。

發(fā)電計(jì)劃編制完成后，運(yùn)行計(jì)劃水位自動(dòng)儲(chǔ)存至相應(yīng)序列。

（4） 存儲(chǔ)規(guī)范。

水位元素單位為m，按照四舍五入并保留2位小數(shù)存儲(chǔ)。當(dāng)計(jì)算依據(jù)元素發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示，由人工判斷是否進(jìn)行聯(lián)動(dòng)計(jì)算。

按照上述流程，可形成梯級(jí)水電站各類水位數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。特別地，根據(jù)GB/T 50138-2010《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》、SL/T 247-2020《水文資料整編規(guī)范》和公司管理需求，完善規(guī)范。應(yīng)用規(guī)范確定各水位元素不同統(tǒng)計(jì)時(shí)段不同特征值序列的具體計(jì)算公式，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，有利于數(shù)據(jù)后期維護(hù)。

2.3 數(shù)據(jù)管理維護(hù)技術(shù)

隨著數(shù)據(jù)在時(shí)空范圍上的延伸，水電站智能調(diào)度對(duì)多元海量數(shù)據(jù)的管理維護(hù)提出了更高要求。對(duì)于雅礱江梯級(jí)水電站，管理維護(hù)的需求主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速讀寫、質(zhì)量可靠以及來源唯一。

2.3.1 數(shù)據(jù)讀寫快速性

為了提升性能以及可存儲(chǔ)量，針對(duì)工程特點(diǎn)、水電各專業(yè)特點(diǎn)等按照一定的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)分表，并盡量控制每張表的記錄條數(shù)在百萬級(jí)別。

數(shù)據(jù)庫(kù)分片指：通過某種特定的條件，將原一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中的數(shù)據(jù)分散存放在不同的多個(gè)數(shù)據(jù)表中，以分散單表容積、提升單表讀寫性能。同時(shí)為解決數(shù)據(jù)庫(kù)表間數(shù)據(jù)快速查詢和插入的問題，提出基于虛擬庫(kù)技術(shù)的自動(dòng)建表分流方法，其可對(duì)用戶提交的各種數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求進(jìn)行解析，精確為所有請(qǐng)求路由至不同的子表進(jìn)行真實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問，對(duì)訪問的結(jié)果按照請(qǐng)求類型進(jìn)行合并和排序反饋回水電業(yè)務(wù)端，用戶則完全不需了解底層數(shù)據(jù)庫(kù)的細(xì)節(jié)［9-10］。

虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)就是構(gòu)建一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)，它利用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)通訊協(xié)議對(duì)外提供無差別的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問服務(wù)（見圖5）。所有的水電業(yè)務(wù)組件和模塊的數(shù)據(jù)訪問層統(tǒng)一訪問邏輯庫(kù)，由這個(gè)虛擬邏輯庫(kù)去統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)子表的訪問和路由。

2.3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠性

數(shù)據(jù)全生命周期管理是近年來新興的一項(xiàng)數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)管技術(shù)，它是指在分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)及業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，采取一定的策略和方法對(duì)數(shù)據(jù)從采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)、報(bào)送等整個(gè)生命周期內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)行版本管理，來保障數(shù)據(jù)質(zhì)量、提升業(yè)務(wù)應(yīng)用的效率和水平［11-12］（見圖6）。此時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)將詳細(xì)存儲(chǔ)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，包含數(shù)據(jù)的點(diǎn)號(hào)、依據(jù)時(shí)間、到達(dá)（產(chǎn)生）時(shí)標(biāo)、來源標(biāo)識(shí)、質(zhì)量標(biāo)識(shí)和版本等信息。

數(shù)據(jù)來源標(biāo)識(shí)表明該數(shù)據(jù)的來源，即用不同整數(shù)來定義采集、通信、人工插補(bǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)交換、系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)整編等類別；數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)識(shí)表明數(shù)據(jù)的可用性及可信度，也用整數(shù)來定義原始（待定）、可疑、異常、合理（信任）、高質(zhì)量存檔數(shù)據(jù)等類別。這些標(biāo)識(shí)內(nèi)涵及定義可根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需要而擴(kuò)展。

2.3.3 數(shù)據(jù)來源唯一性

一體化平臺(tái)系統(tǒng)是未來生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)趨勢(shì)，但是受困于不同業(yè)務(wù)安全分區(qū)和安全管理要求，系統(tǒng)仍存在數(shù)個(gè)獨(dú)立、交互受限的數(shù)據(jù)庫(kù)，同一數(shù)據(jù)序列可能同時(shí)儲(chǔ)存到兩個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)里。為保證數(shù)據(jù)唯一性，應(yīng)修改維護(hù)數(shù)據(jù)源頭，并自動(dòng)向其他地方同步更新。為保證效率可采用攔截式跨區(qū)同步技術(shù)，雅礱江一體化平臺(tái)跨區(qū)同步示意圖見圖7。

攔截式跨區(qū)同步技術(shù)原理為：在一體化平臺(tái)中，對(duì)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)總線設(shè)立統(tǒng)一代理攔截，所有客戶端的服務(wù)請(qǐng)求都會(huì)通過代理攔截后再發(fā)送至各服務(wù)單元進(jìn)行處理，服務(wù)結(jié)果再通過代理返回給客戶端，代理對(duì)攔截到的數(shù)據(jù)進(jìn)行同區(qū)和跨區(qū)同步通信［13-14］?；谝惑w化攔截的數(shù)據(jù)同步機(jī)制能更好地實(shí)現(xiàn)客戶端存儲(chǔ)和各區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)一致的實(shí)時(shí)性，所有的攔截?cái)?shù)據(jù)對(duì)象傳輸均以異步的方式進(jìn)行，各攔截器不僅需要接收本方應(yīng)用傳輸?shù)拇鎯?chǔ)更新請(qǐng)求，還需要執(zhí)行其他攔截器提交的同步數(shù)據(jù)更新請(qǐng)求。

3 應(yīng)用效果

當(dāng)前雅礱江流域集控中心綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二期工程已正式啟動(dòng)，目標(biāo)為建設(shè)一個(gè)符合《智能水電廠技術(shù)導(dǎo)則》架構(gòu)的、基于一體化平臺(tái)的新一代綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（見圖8），實(shí)現(xiàn)全流域電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度管理。本文所建模型是其中一體化平臺(tái)的重要構(gòu)成，已收集28個(gè)水文站、14個(gè)氣象站、84個(gè)雨量站、20個(gè)水位站數(shù)據(jù)信息，并接入雅礱江“兩庫(kù)五級(jí)”梯級(jí)水電站多年運(yùn)行數(shù)據(jù)（錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)、官地、二灘和桐子林）。已取得的主要效果如下。

（1） 精簡(jiǎn)了數(shù)據(jù)庫(kù)元素。

梳理數(shù)據(jù)元素，篩查出無意義（含無數(shù)據(jù)及無用途）元素約1 250個(gè)，增補(bǔ)新投電站相關(guān)元素后，數(shù)據(jù)元素共計(jì)約1 720個(gè)。優(yōu)化數(shù)據(jù)查詢界面如圖9所示，通過勾選對(duì)象，可以快速查找流域或電站相關(guān)元素；通過勾選類別，可以快速查找某一類元素；同時(shí)勾選對(duì)象和類別，可快速查找個(gè)人所需元素集；此外，用戶可根據(jù)個(gè)人習(xí)慣設(shè)置并保存常用的元素分組。

（2） 提升了數(shù)據(jù)處理質(zhì)量。

通過數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)規(guī)范化，在現(xiàn)有元素特征值序列（整點(diǎn)值、平均值、最大值、最小值、最大值時(shí)間和最小值時(shí)間）基礎(chǔ)上增加累積值和多年均值，個(gè)性化確定各類別（元素）的特征值序列需求，如電站發(fā)電量有累積值、最大值、最大值時(shí)間、最小值、最小值時(shí)間和多年均值，而水位為整點(diǎn)值、平均值、最大值、最大值時(shí)間、最小值、最小值時(shí)間和多年均值。對(duì)系統(tǒng)元素的命名、計(jì)算和存儲(chǔ)均進(jìn)行了規(guī)范，詳細(xì)確定了每列數(shù)據(jù)計(jì)算處理的公式步驟和輸入輸出形式，使得每個(gè)數(shù)據(jù)邏輯清晰，質(zhì)量可靠。

（3） 優(yōu)化了數(shù)據(jù)維護(hù)管理。

后臺(tái)引入虛擬數(shù)據(jù)源-數(shù)據(jù)庫(kù)表分片技術(shù)，在長(zhǎng)時(shí)段歷史或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)查詢時(shí)可大幅提升數(shù)據(jù)查詢分析的效率。數(shù)據(jù)全生命周期管理技術(shù)可記錄數(shù)據(jù)生成、流轉(zhuǎn)、消亡的過程，加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)的管控，尤其可用于對(duì)系統(tǒng)異常數(shù)據(jù)的追蹤分析。攔截式跨區(qū)同步技術(shù)，可快速對(duì)備份數(shù)據(jù)庫(kù)和其他專用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，提高了數(shù)據(jù)維護(hù)管理效率。

4 結(jié) 語

運(yùn)行數(shù)據(jù)的高效整合與管理是實(shí)現(xiàn)水電站智能運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。本文耦合3種技術(shù)構(gòu)建了一種面向雅礱江梯級(jí)水電站運(yùn)行的多元數(shù)據(jù)管理優(yōu)化模型，提出的基于對(duì)象和類別劃分的數(shù)據(jù)元素處理技術(shù)解決了數(shù)據(jù)元素雜亂問題，研究的基于特征值的數(shù)據(jù)計(jì)算及存儲(chǔ)規(guī)范化技術(shù)改善了數(shù)據(jù)質(zhì)量，數(shù)據(jù)管理維護(hù)技術(shù)提升了對(duì)數(shù)據(jù)修改維護(hù)的管理能力。所建模型已在雅礱江綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二期工程進(jìn)行了應(yīng)用。隨著兩河口、楊房溝、卡拉等水電站的投產(chǎn)運(yùn)行，持續(xù)提升模型在雅礱江流域時(shí)空尺度應(yīng)用的適應(yīng)性和延伸性是下一步需要解決的問題。

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（編輯：黃文晉）

Abstract：

In order to solve the problems of chaotic data elements，irregular calculation and storage，and low maintenance efficiency in the daily operation data management of Yalong River cascade hydropower stations，a technical chain of “data processing-calculation and storage-management and maintenance” was adopted，some key technologies，such as data element processing based on object and class division，data calculation and storage standardization based on Eigenvalue，and data management and maintenance technology based on three requirements （read-write rapidity，quality reliability and source uniqueness） were put forward.The data management optimization model for Yalong River cascade hydropower station was established.The model has been integrated into the second phase of the Yalong River integrated automation system，which has been effectively enhancing the management and maintenance capability of the operation data of the hydropower stations in the river basin.The application result shows that the model can effectively solve the problems of operation data management and maintenance of cascaded hydropower stations，it can also provide powerful data management technical support for the intelligent operation of cascade hydropower stations.

Key words：

cascade hydropower stations；multivariate data management；standardization technology；Yalong River Basin