地县一体化分布式数据采集系统

晏亮，阎博，丁盛舟，郭子明，温昭琦，张昊，王鑫，李新鹏

(1.南瑞集团公司 (国网电力科学研究院)(北京)，北京 100192；2.国网冀北电力有限公司，北京 100053)

地县一体化分布式数据采集系统

晏亮，阎博，丁盛舟，郭子明，温昭琦，张昊，王鑫，李新鹏

(1.南瑞集团公司 (国网电力科学研究院)(北京)，北京 100192；2.国网冀北电力有限公司，北京 100053)

针对电网调度技术支持系统的分布式一体化运行需求，在分析传统数据采集系统和分布式一体化技术的基础上，设计了一套基于D5000系统 (智能电网调度技术支持系统)的地县一体化分布式数据采集系统。该系统通过采用分布式数据采集系统负载均衡运行管理技术，基于公共信息模型 (Common Information Model，CIM)的高速模型交换格式CIM/ E的模型维护及同步技术，以及分布式数据采集实时数据共享和监视技术，提升了数据采集的采集处理和调度运行能力，保证地县一体化分布式系统的可靠性和高效性，从而满足未来大电网运行对数据采集的要求。

D5000；分布式；地县一体化；CIM/E；模型同步；数据共享

0 前言

由于调度技术支持系统[1]所监控的电网规模不断扩展，多个调度系统之间需要传输的数据也越来越多，现有的数据采集架构集中度高、采集容量有限、维护模式和管理模式无法适应未来链路多样性的需要，都已不能满足快速发展的需求。

需要深入开展数据采集技术的研究，构建新的分布式数据采集总体架构，提升数据采集的处理能力、可靠性、效率和易用性。随着网络技术、分布式处理[2]、CIM/E[3-4]文件管理等技术的成熟与完善，分布式数据采集的研究有着良好的技术基础。近年来国内外数据采集的发展主要集中在采集器、采集手段的研究，分布式数据采集的研究在国内外也有相关的报道。但是总体来说，现有的数据采集机制已无法满足未来大电网分布式一体化运行的需求，而分布式数据采集的应用还处于初级研究阶段。因此设计一套分布式数据采集系统，以满足未来大电网运行对数据采集的要求是十分必要的。

D5000系统 (智能电网调度技术支持系统)是新一代的智能电网调度技术支持系统平台，直接承载着实时监控与预警 (EMS)、调度计划(OPS)、调度管理 (OMS)等各类应用平台。

文中首先分析对比了传统数据采集系统和地县一体化[5-6]模式的分布式数据采集系统的区别与联系，提出了新的基于D5000系统的分布式数据采集系统的组网部署模式以及总体架构，然后研究了分布式数据采集系统负载均衡运行管理技术、基于CIM/E的分布式模型维护[7]及同步技术、分布式数据采集实时数据共享[8]和监视技术这三项关键技术，并通过工程实践对该方案进行了验证。

1 分布式数据采集系统架构

对于传统的数据采集系统，本地采集数据可基于本地调度平台实现本地的模型维护、实时数据监视管理等服务。而新的基于D5000系统的分布式数据采集系统可以实现全局维护，全局管理，全局监视的功能。

D5000系统数据采集服务器同时接入本地调度中心的系统主网和调度数据网，通过系统主网接入所属调度中心的调控系统，部署本地的调度平台和可视化工作站，利用数据总线、系统管理、中间件等实现传统数据采集功能。此外采集服务器通过调度数据网形成广域互联，利用数据代理实现实时数据共享，利用模型同步服务实现源端维护，利用监视代理实现集中监视管理。

1.1 分布式数据采集系统组网部署

D5000系统分布式数据采集服务器需要部署到各个调度中心，每台数据采集节点同时接入所属调度中心的系统主网和调度数据网。主干网络互联采用以太网接口环型的组网方式，即地县交换机通过SDH设备以太网接口互联。基于D5000系统的分布式采集以太网接口环型组网方式如图1所示。

1.2 分布式数据采集系统架构

在地域分布角度将分布式数据采集系统分为地调端和县调端，其中地调系统作为上级调度，县调系统作为下级调度系统。另外对于地调系统又分为地调主调系统和地调备调系统，两套系统分别独立建设，并与其他系统进行信息交互。

在功能角度将分布式数据采集系统分为模型维护功能、实时数据共享功能和实时数据监视功能，地调主调、地调备调以及各县调之间需要保持模型以及实时数据的同步，来保证分布式数据采集系统各调度中心信息的一致性。分布式数据采集系统各功能在关键技术点一章中进行了详细的阐述，基于D5000系统的地县一体化分布式数据采集系统架构如图2所示。

图1 基于D5000系统的分布式采集以太网接口环型组网方式

图2 基于D5000系统的地县一体化分布式数据采集系统架构

2 分布式数据采集关键技术

2.1 负载均衡运行管理技术

分布式数据采集系统中，当任何一个节点发生故障时，其工作将由其它服务器自动接管，服务器优先接管本地工作，如果不本地无法接管，则由地调或其它县调的数据采集服务器接管。当地调系统功能恢复或地县调间通信网络恢复正常时，分布式系统能够重新一体化运行，县调将分解独立运行期间的历史数据和模型同步到地调系统中，保证了模型的同步性和数据的完整性。

2.2 分布式模型维护及同步技术

为实现分布式数据采集系统的一体化维护，上下级调度以及主备用调度自动化系统间需要建立必要的同步和检测机制，实现采集数据的同步和一致性检测功能。在分布式数据采集系统中，上级主调度中心负责维护其所属的直采链路，维护完成后将结果自动发布到上级备用调度中心并生效，而上级主调度中心的维护结果不会发布到下级调度。基于D5000系统的分布式数据采集系统上下级调度模型信息同步如图3所示：

图3 分布式数据采集系统上下级调度模型信息同步

D5000系统分布式数据采集系统基于CIM/E文件进行模型维护和管理，通过调度平台提供的文件服务进行系统内部的文件同步。

2.3 实时数据共享和监视技术

2.3.1 实时数据共享

在D5000系统分布式数据采集系统中，由于各调度系统独立进行维护，因此模型信息没有统一的规划，直接的跨系统数据传输会造成数据丢失或数据不一致的情况，造成上级调度后台SCADA接收到的数据异常。因此在上级调度的各节点以及下级调度各节点部署数据代理服务，负责各系统间的实时数据信息校验共享。基于D5000系统的分布式数据采集系统实时数据共享通信方式如图4所示。

图4 分布式数据采集系统实时数据共享通信方式

2.3.2 实时数据监视

在基于D5000系统的地县一体化模式下的分布式数据采集系统中，地调系统作为上级调度需要监视作为下级调度的系统运行状态、通道运行状态、实时数据信息等关键运行信息。在传统的数据采集系统中，地调系统能够监视下级调度的信息比较有限，实时数据信息的来源也是通过下级调度转发的数据。在新的分布式数据采集系统中，数据代理服务已经将县调实时数据信息等各类本地信息发送给上级主调，即为上级主调监视功能提供了数据来源，使得地调系统监视远端县调系统的准确性和效率得到很大提高。

3 结束语

本文通过研究设计一套基于D5000系统的地县一体化分布式数据采集系统，实现地调与其所辖各县调的模型信息同步以及实时数据准确交互，使得地调县调形成一整套一体化调度系统集群。系统经过运行测试，验证了该设计方案是可行和高效的。后续研究可以考虑进一步实现多级调度模式下的分布式数据采集，来满足电网调度支持系统对于分布式一体化的需求。

[1] 荣莉，徐迪，李伟玉.大运行体系下智能电网调度支持系统的改革及应用 [J].中国电业，2012，11：46-49.

[2] 孙建伟，王宗兴，夏亚君，等.地区智能电网分布式电压无功自动控制系统研究 [J].电力系统保护与控制，2014，42(13)：112-116.

[3] 米为民，辛耀中，蒋国栋，等.电网模型交换标准 CIM/E和CIM/XML的比对分析 [J].电网技术，2013，37(4)：936-941.

[4] 辛耀中，米为民，蒋国栋，等.基于CIM/E的电网调度中心应用模型信息共享方案 [J].电力系统自动化，2013，37(8)：1-4.

[5] 彭晖，葛以踊，吴庆曦，等.地县调控一体化系统分区解并列机制的设计与实现 [J].电力系统自动化，2014，38 (6)：75-79.

[6] 陈宁，徐春雷，庄卫金，等.地县一体化调度自动化系统分布式数据采集方法 [J].电力系统自动化，2011，35 (24)：89-92.

[7] 王德文，阎春雨.变电站在线监测系统的一体化建模与模型维护 [J].电力系统自动化，2013，37(23)：78-82.

[8] 李成鑫，刘俊勇.备用调度可视化系统的数据同步解决方案初探 [J].四川电力技术，2012，35(4)：38-40.

Research on Power Distributed Data Acquisition System with Integration Mode of City and Counties Based on D5000 System

YAN Liang，YAN Bo，DING Shengzhou，GUO Ziming，WEN Zhaoqi，ZHANG Hao，WANG Xin，LI Xinpeng
(1.Beijing Kedong Power Control System Co.LTD.，Beijing，100192，China 2.China Hebei North Electric Co.LTD.，Beijing，100053，China)

According to the operation requirements of distributed integrated technology supporting system of power grid scheduling system，based on the analysis of the traditional technology of data acquisition system and distributed integrated technology，we design a power distributed data acquisition system with integration mode based on D5000 system.This system uses a distributed data acquisition system of load balancing operation and management technology，the CIM/E model maintenance and synchronization technology and distributed data acquisition sharing and data monitoring technology，enhancing the processing ability of data acquisition and operation，ensuring the reliability of the integration of distributed system and efficiency of city and counties，and meeting the needs of data acquisition of large power grid in the future.

D5000； distribution mode；integration between the city and counties；CIM/E； model maintenance and synchronization；data sharing

TM76

B

1006-7345(2015)06-0045-03

2015-10-16

晏亮(1981)，男，工程师，南瑞集团公司 (国网电力科学研究院)，从事电力系统自动化方面研究工作 (e-mail) yanliang991＠163.com

阎博 (1985)，男，博士，工程师，国网冀北电力有限公司，从事调度自动化研究工作 (e-mail)robert_1127＠zju.edu.cn

丁盛舟 (1989)，男，工程师，南瑞集团公司 (国网电力科学研究院)，从事电力系统自动化方面研究工作 (e-mail)dingshengzhou＠sina.com。

国家电网公司科技项目：“面向大运行大检修的调度技术支持系统支撑平台关键技术优化研究与应用。”