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基于調度自動化系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)存儲方案論文
摘要：電是一種特殊的產品，其特點是同一時刻發(fā)、供、用必須保持平衡和穩(wěn)定。因此，作為生產指揮中心的調度首先必須掌握生產過程的實際情況，然后才能做出正確的判斷，進行必要的干預，使生產過程盡可能地維持在最佳狀態(tài)，所以采集實時數(shù)據(jù)對生產過程進行監(jiān)視和控制是科學管理生產的基礎。
關鍵詞：電力系統(tǒng)調度自動化;數(shù)據(jù)備份系統(tǒng);網絡安全;臨安電力;虛擬帶庫中圖分類號：TPI 文獻標識碼：A 文章編號：1009-0118( 2010 )-02-0066-02
一、調度自動化系統(tǒng)簡介
電是一種特殊的產品，其特點是同一時刻發(fā)、供、用必須保持平衡和穩(wěn)定。因此，作為生產指揮中心的調度首先必須掌握生產過程的實際情況，然后才能做出正確的判斷，進行必要的干預，使生產過程盡可能地維持在最佳狀態(tài)，所以采集實時數(shù)據(jù)對生產過程進行監(jiān)視和控制是科學管理生產的基礎。隨著電網的普及全國的每個角落，變電所太多距離調動指揮中心距離較遠，要對各變電所生產過程進行實時監(jiān)視和控制，就必須采用專門的措施來克服由于相距遙遠所帶來的困難，為了適應這種客觀需要，逐步發(fā)展了遠動技術，這對于監(jiān)視科控制變電所系統(tǒng)運行的一個十分有利的工具，它是實現(xiàn)電力系統(tǒng)實時調度和進一步實現(xiàn)調度管理自動化的基礎。
調度自動化系統(tǒng)從設備內容上可以分為廠、站端部分和主站端部分，見圖l。廠站端部分的設備早期主要是由RTU和變送器等常規(guī)設備組成，完成的功能是采集變電站的主要遙測、遙信信心和執(zhí)行遙控、遙調命令，隨著數(shù)字式保護設備的發(fā)展，逐步形成了變電站的綜合自動化系統(tǒng)。主站端設備又稱為調度端設備，它包括前置系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)。
二、調度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的重要性
調度自動化系統(tǒng)實時連接著整個電網的各種繼電保護保護和安全裝置，因此，調度自動化系統(tǒng)的安全關系著整個電網的安全，由于調度自動化系統(tǒng)中存在著大量的數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)問題，首先是軟件系統(tǒng)和大量的數(shù)據(jù)遭到破壞，而數(shù)據(jù)的丟失或破壞，對于調度自動化系統(tǒng)來說是致命的。
隨著電網業(yè)務的飛速發(fā)展，對rr系統(tǒng)的依賴性隨之增加，存儲在計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)已經成為企業(yè)最珍貴的財富，一旦由于某種原因造成數(shù)據(jù)永久性丟失，不但會給企業(yè)的運作帶來極大的困難，企業(yè)的信譽也必將受到致命的打擊，還會給電網造成不可估量的后果。
根據(jù)省公司浙電科I2003]103號文件要求，對調度自動化系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)必須進行存儲和備份，并對主服務器軟件和運行環(huán)境進行在線實時備份技術，以確保系統(tǒng)崩潰及災難后可及時恢復，日前臨安調度自動化系統(tǒng)因未建該系統(tǒng)不能滿足上述要求，因此只有建設一個存儲和備份系統(tǒng)才能可靠的保證臨安調度自動化主站系統(tǒng)的安全運行和歷史信息的完整性，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以在較短的時間內進行恢復。
三、臨安調度自動化系統(tǒng)簡介
臨安供電局目前擁有的調度自動化系統(tǒng)主要有以下幾個：調度自動化SCADA系統(tǒng)、電壓無功控制系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)和配網自動化系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)集中了大量的能反應電網運行的數(shù)據(jù)，成為電力系統(tǒng)運行分析的關鍵。
目前臨安自動化主站系統(tǒng)主要有調度自動化系統(tǒng)、電壓無功控制系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)。調度自動化系統(tǒng)(SCADA)-該系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、變電所遠動終端(RTU)和通道三大部分，其基本功能就是主站系統(tǒng)通過通道接收并處理遠動終端( RTU)上發(fā)的遙測和遙信信息，并經通道下發(fā)調度員對變電所進行的遙控和遙調命令，實現(xiàn)變電所的無人值班。電量采集系統(tǒng)( TMR)-該系統(tǒng)由主站、信道和變電所的電能采集裝置( ERTU)組成，可以完成變電所表計數(shù)據(jù)的自動抄錄及相關電量數(shù)據(jù)報表的自動生成。電壓無功自動控制系統(tǒng)( VQC)-根據(jù)變電所無功負荷和電壓波動而自動調節(jié)主變有載開關檔位及控制電容器的投切，主要目的是提高電壓和功率因數(shù)的合格率，同時也是降低網損的有效手段之一。
臨安電力調度自動化系統(tǒng)主要關鍵業(yè)務系統(tǒng)面向系統(tǒng)內部提供多種關鍵性應用，是企業(yè)應用系統(tǒng)的重要組成部分，而目前系統(tǒng)的應用軟件和歷史數(shù)據(jù)存儲僅依靠主備數(shù)據(jù)服務器的鏡像備份，對于系統(tǒng)的維護和發(fā)展帶來很多問題，在系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障、軟件故障、自然災害或系統(tǒng)維護員的誤操作上，或系統(tǒng)升級和災難恢復上，均存在數(shù)據(jù)丟失和需長時間操作恢復的可能性，對運行管理人員的壓力較大，安全的隱患較突出，不能快速的對突發(fā)事件進行反應，也不能達到高效的操作要求。因此，為改善整個系統(tǒng)備份的狀況，消除現(xiàn)有備份系統(tǒng)的不足及隱患，臨安調度自動化系統(tǒng)存儲備份將采用集中、高效集SAN -體化的綜合備份系統(tǒng)。其目的在于為調度自動化應用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)建立備份，從而對系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進行有效保護，在系統(tǒng)遭遇意外損害時，能及時對系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進行恢復。
四、臨安電力自動化備份系統(tǒng)網絡結構
1、備份系統(tǒng)組網方案
北京電力高等�？茖W校學報Beijing Electric Power College 電氣工程研究與應用圃
2、系統(tǒng)描述
在相應的數(shù)據(jù)服務器上增加相應品牌的HBA(光纖通信卡)卡，通過光纖交換機將數(shù)據(jù)服務器和備份服務器和磁帶庫組成一個光纖網，通過備份服務器的備份策略對數(shù)據(jù)服務器的應用軟件和歷史數(shù)據(jù)，通過SAN網絡進行歷史數(shù)據(jù)和應用系統(tǒng)的備份，但傳輸備份策略和命令，還是需要利用原來的LAN網，但由于備份策略和命令數(shù)據(jù)量很小，所以采用此組網方式對原有的LAN網的影響很小，對于數(shù)據(jù)服務器，在進行數(shù)據(jù)備份時會造成較小的影響。
中心數(shù)據(jù)交換機采用多層數(shù)據(jù)交換機，從二次安防的角度出發(fā)，電能量采集系統(tǒng)屬于安全二區(qū)的系統(tǒng)，所以與中心數(shù)據(jù)交換機之間要加裝防火墻。光纖交換機與各個系統(tǒng)之間走的是光纖網絡，所以從安全的角度出發(fā)，也考慮加裝防火墻。
備份軟件的備份主服務器支持模塊安裝在新購的備份服務器上，負責整個備份系統(tǒng)的管理，包括備份策略的制訂、備份數(shù)據(jù)庫的保存。同時該服務器數(shù)據(jù)和策略也需要備份到磁帶庫中。
3、系統(tǒng)備份策略
備份類型主要有三種：全備份——每次備份定義的所有數(shù)據(jù)，優(yōu)點是恢復快，缺點是備份數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)多時可能做一次全備份需很長時間;增量備份——備份自上一次備份以來更新的所有數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是每次備份的數(shù)據(jù)量少，缺點是恢復時需要全備份及多份增量備份;差分備份——備份自上一次全備份以來更新的所有數(shù)據(jù)，其優(yōu)缺點介于上兩者之間。
根據(jù)臨安調度自動化系統(tǒng)目前數(shù)據(jù)量和每天的歷史數(shù)據(jù)增量的情況，以及系統(tǒng)中的每臺服務器數(shù)據(jù)交換和信息更新都極為頻繁，每天都有大量的信息數(shù)據(jù)產生，為了避免全備份給原有的自動化系統(tǒng)帶來較大的影響，將采用以下備份方式：
每周做一次全備份(設定在周日)
每天做一次增量備份(每天24點以后)一個禮拜進行一次的全備份，每個系統(tǒng)的兩個數(shù)據(jù)服務器在時間上錯開進行全備份，以確保在進行數(shù)據(jù)全備份時，對整個系統(tǒng)運行的影響減小到最小;調度自動化系統(tǒng)單獨使用一個驅動器，電量采集和vQC系統(tǒng)共用一個驅動器，所有系統(tǒng)的備份時間均叉開，同時我們考慮到這類數(shù)據(jù)的重要性，為了安全起見，備份系統(tǒng)應在全備份完成之后自動將備份磁帶“克隆”一份，做異地保存。
此外，系統(tǒng)在做軟件安裝或系統(tǒng)升級之前，應做一次全備份。做過軟件安裝或系統(tǒng)升級后，應立刻再做一次全備份。(軟件指運行的關鍵應用)。
4、系統(tǒng)恢復策略
當發(fā)生數(shù)據(jù)損壞時，我們需要從磁帶庫恢復數(shù)據(jù)。通過備份軟件的管理界面，系統(tǒng)管理員只需要選定相應的數(shù)據(jù)備份項目(備份管理目錄下的相應的項目名，對應某個時間點備份的某個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并有說明)，進行恢復即可。選擇備份項目時，如前所述，首先選定最近一次全備份進行恢復，然后選定這次全備份以后的所有增量備份項目，依時間順序進行恢復即可。共有兩種方式：
(1)本機恢復：將數(shù)據(jù)恢復到原來備份的機器上去。當數(shù)據(jù)丟失需要恢復，而原主機仍然可用的情況下，可以采用本機恢復，在最快的時間內，使應用繼續(xù)運行。
(2)異機恢復：將數(shù)據(jù)恢復到不同于原主機的另一臺機器卜-。當數(shù)據(jù)丟失需要恢復，而原主機不可用，可以采用異機恢復。此時只需將新主機的配置改為與原主機一致，即能保證繼續(xù)對外提供應用。
五、臨安數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)遠景●虛擬帶庫技術的應用
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份是物理磁帶庫作為存儲介質，而物理磁帶庫所的備份方式本身存在著三個痼疾，即備份恢復能力差，備份流產率高，備份失效率高。所以為了解決上述問題，提高備份性能，在備份領域出現(xiàn)了一個新的解決方案，就是在光纖磁盤和磁帶間加入了虛擬帶庫。所謂虛擬帶庫是指使用基于磁盤的存儲(而非磁帶)介質，仿真磁帶庫功能的存儲設備。簡單地說，虛擬磁帶庫就是電子化的機械磁帶庫。
備份系統(tǒng)采用了虛擬帶庫，最大優(yōu)點在于能夠更快速更靈活地進行備份和恢復，能達到該目的的主要因素有以下幾個：
首先是虛擬帶庫的設備高性能。(1)更快地恢復和備份絕大多數(shù)情況下備份到磁盤從磁盤恢復的速度均快于磁帶使用磁盤具有以下性能優(yōu)勢;(2)磁盤卷特別是RAID具有非�？焖俚臑^取性能可與最新磁帶驅動器的吞吐性能相媲美;(3)與物理磁帶庫，設備相比沒有磁帶加載或定位的延時;(4)在某種程度上消除備份窗口實際上使用磁盤快照(Snapshot)和/或Off-Host的磁帶備份技術我們可以認為基本消除了備份窗口因為這種備份對生產服務器的影響非常輕微低影響并且速度非�？�。
其次是虛擬帶庫的設備靈活性。降低數(shù)據(jù)丟失風險磁盤備份的優(yōu)勢是能更快速地備份使用快照幾乎即時完成并高效地存儲管理員能進行更頻繁的備份從而降低數(shù)據(jù)丟失的風險。
最后是備份和恢復的高效率。(1)同步備份到磁盤不需要多路復用Multiplexing或交錯Interleaving存取技術，將多個數(shù)據(jù)源備份到一個磁帶驅動器要使用復用技術或交錯存取技術。雖然復用技術可以顯著提高磁帶設備的效率但它的主要缺點是會降低恢復速度，使用磁盤便不需要復用技術因為磁盤本身就是一種隨機存取設備;(2)磁盤的更快速度和靈活性可以簡化災難恢復測試計劃如果災難恢復計劃得不到執(zhí)行則它們將毫無價值因此必須確認災難恢復計劃能得到執(zhí)行但絕大多數(shù)災難恢復計劃都沒有經過測試因為測試過程非常復雜耗時巨大執(zhí)行不方便使用磁盤進行恢復就可以提供更多便利加快測試速度使災難恢復測試起來更容易。
六、結束語
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，歷史數(shù)據(jù)也將越來越龐大，故如何保存這些歷史數(shù)據(jù)，如何更好的、更便捷的利用歷史數(shù)據(jù)，必將成為一個熱門的課題。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的工作任重道遠，它是企業(yè)信息的最后一道保險，在企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展中將發(fā)揮越來越重要的作用。
隨著新技術不斷引入，虛擬帶庫技術將會得到全面的應用，這必將使數(shù)據(jù)備份的方案得到進一步的完善，使備份和恢復得到完美的體現(xiàn)。
參考文獻
[1]龔強、王津《地區(qū)電網調度自動化技術與應用》中國電力出版社出版書2005年7月
[2]國家電力監(jiān)管委員會令。電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定。2()05牟2月1日起施行
[3l電力調度技術標準匯編(第五分冊)。電網調度自動化與信息化技術標準。
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