电网故障录波主站系统的设计毕业论文.pdf

第 卷 年 月 云 南 电 力 技 术 电网故障录波主站系统的设计 张琳波 李本瑜 翟海燕 廖晓春 王慧琼 (. 云南电力调度控制中心 昆明 . 武汉顺承科技有限公司 武汉 ) 摘要: 介绍了一种高性能电网故障录波主站系统的设计 包括系统架构、 硬件部署、 数据处理方式等 重点对大数据处 理时系统的负载均衡、 实时性、 安全性及数据存储可靠性等关键指标展开了阐述 并提出了蚁阵系统、 三级数据存储处 理等新颖设计思路 最后针对系统的存储容量指标进行测算和论证 保证了设计的实用性和合理性 关键词: 故障录波主站 电网故障信息 蚁阵系统 三级数据存储处理 ( ) : : 中图分类号: 文献标识码: 文章编号: () 前言 随着我国电网自动化水平日益提高 如何在 复杂电网结构、 运行方式变化等情况下快速、 准 确判断线路故障和保护动作行为 正成为新课题 在此情形下 故障录波器提供的丰富详尽的现场 实测数据 尤其是故障或非正常状态下的数据 将具有重要的价值 故障录波主站系统采用统一 平台的软、 硬件系统 处理全网所有故障录波 器的全部业务 符合 分钟内向总调值班调度员 汇报事故、 异常简要情况的监管要求 还达到 了一体化电网运行智能系统提出的指标 蚁阵通信服务系统 所谓 “蚁阵系统” 是指在主站系统负荷较 大的通信接入环节 运用多台普通独立的通信设 备替代一台超级通信设备 以平摊数据吞吐、 分 散流量风险的方法 目标是最大限度保障主站系 统的安全性和实时性 电网故障录波主站系统涵盖的故障录波器省、 网级别的建设规模在 套左右 处理的电网 故障信息除经常性因素外 还受山风、 山火、 台风、 雷雨、 覆冰等地域性特征因素影响 仅 采用单套服务器来处理如此多个通信点 在通信 规约、 数据格式、 流量分布等均无法预期的前提 下 即使提升性能和双机热备 也无法保证万无 一失 一旦操作系统崩溃、 网线连接松动、 热备 系统失灵等情况发生 影响面将覆盖整个主站系 统 破坏极大 采用蚁阵系统最直观的好处就是把原本施加 在一套服务器上的负荷 分散到多个服务器上 以共同完成主站端对厂站端录波数据的采集处理 任务 如图 图 “蚁阵” 通信服务系统 年第 期云南电力技术第 卷 蚁阵系统架构方案的特点: ) 对安全要求较高的 系统录波器 采用增强型 (或双机热备) 服务器接入 ) 对启动较频繁的 系统录波器 采 用增强型通信服务器接入 ) 对正常负荷的 系统录波器 采用 两台独立通信服务器平均接入 ) 对于 电厂的录波器 采用一台独 立通信服务器集中接入 ) 专设一台测试通信服务器 对于新增或罕 见、 非主流的录波器型号 在接入主站系统前 先在测试通信服务器上试运行以评估实际应用效 果 如长期稳定性、 远程定值校核、 对 时过程测试等 ) 测试通信服务器还承担厂站端录波器远 程桌面控制、 主站系统性能评估、 主站新增功能 开发和极限环境测试等额外任务 ) 对 系统进行重点保障 对 系统进行分散接入降低风险 对不遵循电网招标 体系框架、 涉及的非主流录波器较多的电厂进行 专门隔离处理 预留缓冲空间应对特殊型号录波 器可能对主站系统造成的直接冲击 这些有保有 放的措施最大限度的利用了硬件资源 也符合电 网调度管理习惯 ) 各服务器独立运行 互不干扰 即使在极 端情况下发生局部崩溃 对整个主站系统的冲击 也极其有限 各服务器可随时角色互换或分拆合 并 自由灵活协同运行 ) 在通信服务层面 用多样化的手段解决了 故障录波器在数据来源、 接口、 规约、 格式、 版 本等方面的差异性 完成了采集数据就地标准化 转换 保证了录波数据在后续处理及二次运用等 环节的一致性 三级数据存储处理 数据处理流程主要有规约接入、 标准转换、 通信服务器就地存储 (一级存储)、 数据分析 (数据服务器上进行)、 数据服务器本地存储 (二 级存储)、 写磁盘阵列 (三级存储) 几个环节 如图 三级数据存储设计的特点在于: ) 规约接入: 按照具体接入录波器型号的规 约格式 通过以太网方式采集录波器数据 图 主站数据处理示意图 ) 标准转换: 通信服务器除了按规约采集录 波器数据 还要对数据进行格式规范和统一 如 通信状态、 录波简报、 采样数据等 标准转换是主站系统对录波数据进行的最基层处 理 能够保证主站系统不受录波器型号差异影响 且使得数据具有较高一致性 ) 一级存储: 通信服务器将原始数据和转换 后的标准数据进行就地存储 每台通信服务器自 带 硬盘 对于增强型配置的通信服务器专 门配置 接口以保证数据存储效率及降低旋转 部件损坏几率 建立第一级数据存储是为了保证 通信服务器到数据服务器过程中因网络环境、 链 路故障及数据服务器崩溃等极端条件下 通信服 务器有足够的缓存能力 不至于丢失数据 ) 数据分析: 数据分析在数据服务器上进 行 数据服务器首先要完全接收通信服务器转发 的录波数据以及各种消息、 状态指示 对于录波 数据 还要进行一系列在线分析 ) 二级存储: 数据服务器自带磁盘阵列卡和 独立硬盘 用于支撑快速数据存储及承载主站系 统实时数据库 第二级存储满足实时数据查询及 发布、 厂站端设备通信状态在线浏览、 分析 策略设定和优化配置、 人工干预等功能 ) 三级存储: 第三级存储在磁盘阵列上进 行 通过数据服务器的增量备份方式由第二级存 储介质经过筛选策略之后形成历史备份并固化到 磁盘阵列 第三级存储的建立是为了满足主站系 统常年运行所产生的海量数据归档需要 也为电 网调度管理提供了历史数据统计、 综合智能挖掘 等支撑手段 系统数据容量测算 系统数据容量测算分为两个部分: 通信服务 器就地缓存能力 (一级存储) 数据服务器存储 开销 (二级存储 / 三级存储) 第一级数据存储能力测算 第 卷电网故障录波主站系统的设计 年第 期 以单个通信服务器接入录波器上限 套为 例 第一级数据存储采用的本地磁盘容量为 其中操作系统分区占 备份分区占 数据分区占 如图 数据分区采用 先进先出循环存储策略 存储临界值保守设定为 即 图 通信服务器本地 磁盘空间分配 存储测算结果表明: 第一级数据存储能力达 到 天 非常充裕 第二级数据存储能力测算 以云南电网 年统计的录波数据运行情况 进行第二级存储测算 结果表明完全满足主站系 统的第二级存储要求 鉴于故障录波器的无效启动率很高 (超过 ) 因此主站系统 年的存储开销会几十倍甚 至上百倍于筛选过滤后的历史数据 故不再对第 三级存储开销进行单独测算 结束语 文中介绍了电网故障录波主站的设计 良好 的适应了我国电网系统中故障录波器设备数多、 信息量大、 启动率高、 存储安全规格严苛等一系 列条件 基于本设计研制的云南电网故障录波主 站系统已成功上线 为云南电网故障信息整合提 供了统一平台满足了对电网调度运行信息的全面、 及时、 准确掌控 保证了云南电网安全、 稳定、 优质、 经济运行 参考文献: 高翔 张沛超 章坚民 电网故障信息系统应用技术 北京: 中国电力出版社 中国南方电网有限责任公司 中国南方电网调度信息管理 办法 广 州: 中 国 南 方 电 网 电 力 调 度 通 信 中 心 倪益民 丁杰 赵金荣 等 电网继电保护及故障信息管 理系统的设计与实现 电力系统自动化 (): 翟海燕 赵明 李本瑜 等 年云南电网抗击冰灾继 电保护技术措施 南方电网技术 (): 宁楠 廖晓春 邓其军 等 基于 的智能变电站 多时钟域数据同步技术 武汉大学学报 (工学版) (): 收稿日期: 作者简介: 张琳波 () 男 工程师 云南电力调度控制中心 主 要从事电网调度运行管理工作 () 李本瑜 () 男 硕士 高级工程师 云南电力调度控 制中心 主要从事电力系统继电保护技术管理工作 () 翟海燕 () 女 硕士 高级工程师 云南电力调度控 制中心 主要从事电力系统继电保护技术管理工作 () 美研究人员利用石墨烯开发出柔性超级电容 美国莱斯大学利用石墨烯等开发出了柔性双电层电容器 (也叫超级电容器) 相关论文已发表在 上 这种双电层电容器的特点是耐弯曲性出色 莱斯大学的研究人员 利用激光照射聚酰亚胺薄膜 在其表面形成了 左右的与石墨 烯片相连接的泡状材料 将这种材料用作双电