基于虚拟数据库的电网通信元数据模型构建

宋英姿

摘  要：在我国科学技术水平不断进步下，目前被广泛应用。本文针对电网通信共享性较低的问题，提出了基于虚拟数据库的电网通信元数据模型设计，并制定基于HDFS的元数据管理准则、基于“发布-订阅”的电网通信元数据分发方案、基于HBase的电网通信元数据共享运作方案、虚拟数据库中电网通信表的构建方案，以此实现电网通信元数据高效管理。经实验验证，当某智能配电网数据通信系统应用所构建模型后，智能配电网数据通信系统实时性、通信网路服务质量、用户吞吐量与数据吞吐量、丢包率、响应效率均符合标准，且可为10000个账户提供同时应用，共享性极高。

关键词：虚拟数据库;电网;通信;元数据;模型;Hbase

引言

电力通信系统中各模块若仍使用传统接口方式通信，无法保证电网通信业务数据的传输速度以及传输质量，且无法实现电力通信系统的智能化管理，因此一种有效的电网通信业务数据融合技术对于维持电力通信系统的高质量通信具有重要意义。电网通信业务数据规模随着科技的发展将越来越大，以往电网通信业务数据通常采用物理集中方式融合，传统的物理集中方式融合过程中数据库较为有限，数据规模小，无法实时更新，物理集中方式融合难度较大，且扩展极为困难，无法适应现代电力通信系统中大容量数据的高速通信，严重影响通信数据的传输质量以及通信服务质量，基于传统物理集中方式的以上缺陷，研究电网通信业务数据融合技术，采用虚拟数据库技术融合电网通信业务数据，虚拟数据库技术可依据电网通信业务数据的不断增加而实时更新，有效提升融合准确性，增加用户体验效果，优化电力通信网络服务质量。

1智能电网及电力通信介绍

智能电网应用的基础是以发电、电力输送、电能转换以及电量损耗为目标的，根据对电网运营和调控等进行创新集成，确保电力能源从生产到使用更加安全和稳定。近几年来，电力企业在不断完善智能电网，通过各种方法和途径来实现其与先进技术的结合。另外，为了确保电力系统能够稳定运行，必须要匹配高效且快速的软件和硬件。电力通信在发电、输电和用电等一系列环节都有应用，为通信服务提供了强大的保障。从发电环节到电力使用环节的一系列操作是非常困难和非常复杂的，因此有必要针对统一的研究和先进的集中控制来实现稳定实用的电力传输，这些基于电源通信机制的最佳配置。电网和电力通信之间存在某些相似之处，两者都具有相互支持和使用的外部体系结构，完全能够表明电网和电力通信系统之间有着特别密切的联系。电力市场是调控自动化和高科技商业化的一种方法，在电力系统现代化过程中显示出非常重要的意义。

2模型构建

目前较为成熟电网通信元数据共享模型存在：联邦数据库、中间件技术、数据仓库。本文使用基于数据仓库的电网通信元数据集成形式，建立基于虚拟数据库的电网通信元数据模型。并制定模型运作机制，其中包含了基于HDFS的元数据管理准则、基于“发布-订阅”的电网通信元数据分发方案、基于HBase的电网通信元数据共享运作方案以及虚拟数据库构建方案。

2.1数据获取方面

在智能电网运行过程中，必须获取大量数据，例如电缆和配电箱运行状态的数据。目前获取数据的方法是在相关的硬件设施处设置传感器，以便整个系统可以稳定运行。收集相关信号后，将其转换为电信号并发送到控制系统，并分析电网的运行情况以实现电网的调度。此过程很大程度上取决于通信系统的运行状况，如果通信系统无法正常稳定地运行，将导致信号丢失和断开，从而将大大降低整个电源系统的运行质量。在信号方面，如果通信系统无法稳定运行，则这些信号将不会发送到控制中心，系统将无法收集和分析事故信息，事故将在整个系统中蔓延，瘫痪整个智能电网系统。

2.2物联网技术

在智能电网中，其会因用户互动特性的不同而生成丰富的应用，例如分布式电源、智能家居等，通过这些应用的生成，并结合智能化监控业务，可使具有不同功能的传感器以及智能终端在智能电网的各个区域中得到广泛分布，并利用通信工程网络来实施数据传输与处理。所以，在智能电网通信工程中涉及许多不同种类、分布广泛和数量众多的网络终端接入技术。目前我国正通过试点的方式来研究各类有线与无线组网模式，在配网自动化工程中已经对光纤与无线组网相结合的工作模式进行了广泛应用，这使得人们将目光聚焦到物联网技术上。物联网技术已经在输电线路状态监测、配电及变电自动化工程中进行了试点应用。在智能电网中，其未来发展过程中将使得智能传感器遍布于智能输变电、智能发电以及智能配用电等不同领域，而智能传感器所采集的数据则可依据管理业务与电力生产业务的不同而划分成运动监控数据、用户互动数据、电网保护数据、安全作业数据以及资产管理数据五种。

2.3安全防护技术

智能电网通信工程是为了对全网状态信息进行深度采集，并使信息能够在一二次设备之间进行高度共享，以便于实现智能化处理与决策，使电网运行过程中可能出现的问题得到有效解决。智能电网的智能化特点需要利用信息来进行保证的，如果信息流未串连起来，便难以构建出相应的智能电网。智能电网中的信息安全也是非常重要的，其对智能电网的可靠运行有着巨大影响。现阶段，电网企业在智能电网通信工程建设中已经对很多安全域进行了划分，并对相应的安全防线进行了设置，如线向加密、横向隔离以及内外网防护等。

结语

本文构建一种基于虚拟数据库的电网通信元数据模型，以期为电网通信系统提高有价值研究。将本文模型应用于某智能配电网数据通信系统后，得出以下几点结论：1）本文模型在传输电网通信元数据时，非实时数据延迟始终大于80ms，实时数据延迟始终低于80ms，实时数据延迟低于非实时数据延迟，实时性较高;2）实时数据包平均接收率一直大于92%，非实时数据包平均接收率一直大于96%，本文模型应用下，通信网络服务质量较优;3）在10kV、20kV线路上，不同用户量下系统元数据吞吐量始终≥90Mbit/s;当元数据包分别为64字节与1518字节两种类型时，元数据吞吐量在多次测试中吞吐量始终≥95Mbit/s，本文模型符合电网通信需求;4）当电网通信元数据包帧长为64字节、1518字节时，智能配电网数据通信系统的电网通信元数据丢包率最大值为0.03、0.04，丢包率极小;5）当智能配电网数据通信系统应用账户从2000个上升至10000个时，应用本文模型后智能配电网数据通信系统网络负荷率<10%，主要节点CPU负载始終低于40%，本文模型可提高智能配电网数据通信系统共享性;6）在不同账户数量应用中，单个浏览器页面内存占用均值为77M、元数据传输平均耗时104ms，本文模型满足电网通信元数据传输需求。

参考文献

[1] 周静，孙媛媛，胡紫巍，等.智能电网信息通信架构演进探讨[J].中国电力，2018，51（3）：131-135.