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　　[摘  要]通過對衡水電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用現(xiàn)狀的分析，找出了數(shù)據(jù)利用率低的原因，提出將SCADA系統(tǒng)非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換成Oracle標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，從而提高了數(shù)據(jù)的利用率。
　　[關(guān)鍵詞] Orcle SCADA 數(shù)據(jù)利用率

 

　　隨著衡水電網(wǎng)調(diào)度自動化水平的不斷提高，遙測、遙信數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也不斷提高，電網(wǎng)運(yùn)行的大量數(shù)據(jù)不僅成為科學(xué)調(diào)度的依據(jù)，在輔助公司決策方面也發(fā)揮著越來越重要的作用。比如：方式人員在安排電網(wǎng)運(yùn)行方式時，需要每月各站有功、電壓等大量統(tǒng)計(jì)信息；計(jì)劃部門需要?dú)v年的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)作為制定計(jì)劃的依據(jù)；用電處需要市區(qū)電網(wǎng)的遙測信息作為開展工作的參考。總之，企業(yè)各部門對數(shù)據(jù)的需求量不斷增長。

 

1.1  衡水電網(wǎng)數(shù)據(jù)利用率

 

　　衡水電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)所存儲的數(shù)據(jù)有兩類：遙測值和計(jì)算量。系統(tǒng)每天存儲的數(shù)據(jù)不僅包括288個整5分鐘的實(shí)時值，還包括每天的統(tǒng)計(jì)值，（如：最大值、最小值及相應(yīng)的時間等14個屬性）。目前系統(tǒng)中共有計(jì)算量685個，遙測量2430個。實(shí)時數(shù)據(jù)報(bào)表占128張，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)表占19張，每張報(bào)表的平均容量為576個數(shù)據(jù)點(diǎn)，在以上分析的基礎(chǔ)上我們計(jì)算出了目前的數(shù)據(jù)利用率。

 

 

　　（系統(tǒng)每天存儲實(shí)時數(shù)據(jù)總數(shù)＝288×（2430＋685）＝897120個，可用數(shù)據(jù)總數(shù)＝576×128＝73728個

系統(tǒng)每天存儲統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)總數(shù)＝14×（2430＋685）＝43610個,   可用數(shù)據(jù)總數(shù)＝576×19＝10944個）

從上表中我們可以看到，衡水電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中所存儲數(shù)據(jù)的利用率只有約9%，大量的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)不能被直接訪問。

 

1.2 衡水電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問流程

 

圖1   SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問流程

 

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)時采用了非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問只能使用PGC2000系統(tǒng)提供的功能來完成，從而限制了對數(shù)據(jù)的訪問。

 

 

　　通過上面的分析可以得出，系統(tǒng)功能的限制和系統(tǒng)未采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫是導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用率低的主要原因。

對于系統(tǒng)功能的限制，在單一的SCADA系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫的建立和管理都采用文件方式，^［1］調(diào)度員的操作只是調(diào)用畫面，由系統(tǒng)維護(hù)人員來完成數(shù)據(jù)的插入、修改等操作，如果通過增加畫面的數(shù)量來提高數(shù)據(jù)利用率，勢必以犧牲系統(tǒng)的響應(yīng)時間和穩(wěn)定性為代價(jià)，這是不可取的。

對于系統(tǒng)未采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，由于系統(tǒng)未采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致了利用數(shù)據(jù)方法繁瑣，數(shù)據(jù)訪問方式不合理，利用數(shù)據(jù)方法繁瑣導(dǎo)致用戶不能在期望的時間內(nèi)訪問到所需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)訪問方式不合理導(dǎo)致主機(jī)負(fù)載過高，不能在有效響應(yīng)用戶的數(shù)據(jù)請求，這些都限制了用戶對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)可用率低的現(xiàn)狀。

我們決定在不對現(xiàn)有軟件進(jìn)行改動的前提下，通過將非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的方法來提高數(shù)據(jù)的利用率。

　　為此，我們制定了如下解決方案:

　　a.選擇合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

　　b.安裝Oracle數(shù)據(jù)庫管理軟件，建立數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)；

　　c.理清SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存放格式，編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊；

　　d.利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫查詢語言進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。

 

3.1  網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇

 

　　為減輕實(shí)時服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，將原有的兩臺COMPAQ DS-10小型機(jī)作為歷史服務(wù)器，分別安裝Oracle 數(shù)據(jù)庫，采用C/S結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫存放在歷史服務(wù)器上，同時在工作站上安裝Oracle客戶端，用戶通過網(wǎng)絡(luò)從工作站上訪問數(shù)據(jù)庫。

 

3.2   建立表結(jié)構(gòu)

 

　　衡水電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的存儲是以天為單位，每天生成一個數(shù)據(jù)文件，少數(shù)計(jì)算量以年為單位，每年生成一個文件，每天零點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后對該文件進(jìn)行更新，增加記錄。

由于數(shù)據(jù)量大，也為了與習(xí)慣一致，在設(shè)計(jì)ORACLE數(shù)據(jù)庫時要建立一個包含站名、站號、點(diǎn)名、點(diǎn)號等的數(shù)據(jù)字典文件，同時將每年的遙測數(shù)據(jù)建立一個歷史數(shù)據(jù)表文件，將每年遙測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值建立一個統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表文件。

                        

a. 創(chuàng)建一個包含站名、站號、點(diǎn)名、點(diǎn)號的數(shù)據(jù)字典文件

 

CREATE TABLE DBDICTIONARY (

    SERIAL int NOT NULL ,

    STNNO int NOT NULL ,

    PNTNO int NOT NULL ,

    PNTTYPE char (1) NOT NULL ,

    STNNAME varchar2 (40) NOT NULL ,

    PNTNAME varchar2 (40) NOT NULL ,

    DTCREATE date NULL ,

    PRIMARY KEY("SERIAL"),

    UNIQUE("SERIAL")

)

PARTITION BY RANGE(STNNO)

(…)

…  ^［2］

 

b. 創(chuàng)建包括日最大(小)值、最大（小）值時刻、平均值等的年度統(tǒng)計(jì)值表

 

CREATE TABLE DBSTATISTICS2005 (

    SERIAL int NOT NULL ,

    DTDATE date NOT NULL ,

    NUM_VALID int NOT NULL ,

    NUM_NORMAL int NOT NULL ,

    MAXIMUM real NOT NULL ,

    DTMAXIMUM date NOT NULL ,

    …

)

PARTITION BY RANGE(DTDATE)

(…)

 

c. 創(chuàng)建包括所有遙測點(diǎn)、計(jì)算量點(diǎn)的全天288個點(diǎn)的年度實(shí)時值表

 

CREATE TABLE DBHISTORY2005 (

    SERIAL int not null,

    DTDATE date not null,

    D1 real, D2 real,…)

PARTITION BY RANGE(DTDATE)

(…)

…

 

3.3  編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊

 

    由于在數(shù)據(jù)存儲中廠家采用了非標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，我們不清楚數(shù)據(jù)的存儲形式，因此與廠家協(xié)作編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊時我們考慮了下面幾個問題：

a.       數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊應(yīng)不依賴于調(diào)度自動化主程序，應(yīng)具有良好的可移植性；

b.       由于采用雙機(jī)冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊應(yīng)具有靈活選擇數(shù)據(jù)源和目的數(shù)據(jù)庫的功能。

c.       數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊可以自動運(yùn)行，也可手動運(yùn)行，以保證在修改了實(shí)時數(shù)據(jù)庫后能及時對歷史數(shù)據(jù)庫做出相應(yīng)的修改。

d.       為滿足數(shù)據(jù)查詢靈活性的要求，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊應(yīng)具備靈活選擇轉(zhuǎn)換時間段的功能。

 

 

4.1 經(jīng)過反復(fù)修改，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序主界面如下圖所示：

 

圖2  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序主界面

 

利用這個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊可以方便的將SCADA系統(tǒng)生成的非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫文件轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)Oracle數(shù)據(jù)庫文件。

 

 

 

 

4.2  轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)訪問流程如圖3所示。

 

 

圖3   數(shù)據(jù)訪問流程圖

 

這種數(shù)據(jù)訪問形式的優(yōu)點(diǎn)在于：

a.       利于用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫查詢語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢

b.       利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡；

c.       提高整個電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的容錯性；

d.       提高數(shù)據(jù)存儲的安全性。

 

4.3  應(yīng)用

 

      例如查詢PID為 "02A011" 在2005年的最大值，可使用下列語句：

select max(maximum)

from dbdictionary, dbstatistics2005

where dbdictionary.serial = dbstatistics2005.serial

and dbdictionary.stnno = 02

and dbdictionary.pnttype = A

and dbdictionary.pntno = 11

 

　　通過將電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到ORACLE標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的方式，可以用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫查詢語言實(shí)現(xiàn)對任意點(diǎn)的數(shù)據(jù)查詢，SCADA采集的數(shù)據(jù)能更好的被企業(yè)各部門所共享，數(shù)據(jù)的利用率大大提高。