谈商用数据库技术及电力系统应用
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随着电网规模的不断扩大，电网管理的自动化水平成为各方面关注的焦点，如果能够提升其自动化水平，并且使得电网自动化系统的应用技术不断提高，那么大大发挥商用数据库的作用，并且实现对于电网调度的自动化监控，就可以使人们及时了解电网系统内的负荷状态，从而能够预测调度潮流，进行安全分析，实现电压功能的优化等等。电力调度自动化系统可以完善电力生产、输送、分配和消费一体化的过程，电力调度自动化系统需要各类数据的汇总和计算，因此为了能够提高电力调度自动化系统数据运算的可靠性和稳定性，提升电力用户的服务质量和满意度，因调用并架构商用数据库，从而能够使得电力调度自动化系统与计算机技术的结合更加具有实际应用效果。电力调度自动化系统，成为结合现代计算机技术及通信技术的现代应用系统，其通信系统和数据库技术之间的结合非常紧密，往往运用大的数据采集和监控，利用自动发电控制和经济协调，实现经济类调度运行的可掌控性，实现电网静态安全分析性等等。在实际使用环节内，电网数据收集了大量电网运行的实时信息，通过人与机器之间的连接，把控电网运行的状况，从而能够集中而持久的显示出新的监控条件，完成经济调度和安全分析功能等。数据库和相关技术作为计算机科学中的独立分支，在数据库的应用和管理过程中逐渐发展起来，并成为电力调度自动化系统中的重要支撑。
1商用数据库在电网调度自动化系统中应用的背景
1.1电网调度自动化系统需要商用数据库
早在20世纪90年代，大型的商用数据库如ORACLE、DB2、SQLSERVER等就开始不断的兴盛，在电力调度自动化系统中得到了广泛的应用。自动化技术缓解了人们的生活工作压力，制造厂商纷纷开始投入到商用数据库的开发和使用环节，应用厂商体验到商用数据库给系统开发带来的便利，以及对用户数据存储提供持久性保证。商用数据库开始不断的在电力系统中起到优势效果，并且在电力系统的网络监控环境内扮演了不可或缺的角色。电网调度自动化系统常常需要结合大数据和云计算的应用，通过商用数据库便捷访问，统一数据管理的优势，因此人们逐渐意识到商用数据库在电网调度自动化系统应用中的重要作用，希望能够尽可能的减少人的工作负担，充分利用商用数据库数据存储、计算、和分析的能力，使得电网监控数据实时化，精准化。
1.2商业数据库在EMS系统中的应用
电力调动自动化系统中的数据库一般而言分为实时数据库和历史数据库，两种数据库实现了系统之内的信息交换和数据储存。在电力调度系统对数据库的需求，包含了海量存储和即时响应的要求。对于其实时性的要求，常常借助了专用的数据库技术，如实时数据库进行数据存储。而商用数据库用于历史数据的储存，有更好的可靠性和通用性。利用商用数据库独特的作用及特点，在电力调度自动化系统中发挥其便捷查询及数据存储的优势，那么将会成倍的提升电力资源调动及监控的效率。
1.3商用数据库的实际作用
商用数据库的作用非常具备优势，在EMS系统中利用商用数据库的作用，实现了更大容量的存储和更便捷的通用访问，综合而言，商用数据库的实际作用可以分为以下几个方面：第一，储存EMS系统中的各类参数数据，将这些参数数据打包之后，分类将支持系统运行的系统参数以及平台应用的遥测技术，通信技术，远距离控制和监测通道技术的参数都作为打包的内容，并且储存之后进行分类分析，EMS系统中为电力调度自动化服务的各类数据存储在商用数据库中，从而能够使得调度自动化各类数据集中存储，便于数据查询使用及管理。第二，储存系统中大量的历史数据和各类事项，也成为目前电力自动化系统使用商用数据库主要的目的之一，因为商用数据库中加入了更多的实际应用环节，从而能够使得云计算的各类数据具有非常鲜见的优势，并且历史数据和事项的快速调用，能够满足很多具体的操作需求，从而能够使得电力调度和电力监控业务系统功能变得更为完善。第三，商用数据库提供标准的SQL访问语言，同时提供通用的数据库访问接口，为整个电力调度自动化系统开发使用提供便利。同时使得应用系统根据有通用性和移植便利性，各个应用厂商通过统一的标准是数据库接口进行数据存储和访问，从而能够使得通讯和数据的调用速度更快，数据之间的分享更加具有实效性。从总体环节而言，商用数据库内包含了海量的数据，而对于数据库的支持和并发功能也包含在商用数据库的功能范围之内。第四，商用数据库还应该具有自动备份功能，以及快速的恢复大量的数据的功能，从而能够提高电力访问、调度自动化系统的安全性。系统运行中难免会遇到各种系统故障，系统故障包括磁盘崩溃、电源故障、软件错误，甚至人为破坏。面对这些方面的问题，一旦发生，就可能会丢失数据，导致数据库系统无法正常运行。因此，数据库备份和故障恢复是数据库系统必不可少的组成部分，即使数据库系统发生故障，也可以保障数据的完整性和一致性。数据库不许包含备份及恢复功能，保障业务系统面对极端灾难的处理能力。
2商用数据库在电力调度自动化系统中的具体应用
2.1数据库主机HA模式
目前主流的EMS系统之中，使用两台数据库服务器加磁盘阵列的典型硬件配置。两台数据库服务器采用基于操作系统技术的HA集群，该集群结合CLUSTERSOFT技术保证主备机冗余。当主机或者网络发生故障时，集群将进行自动故障处理，自动漂移到备用节点，由备机接管所有业务。在HA完成切机后数据库通过故障处理，正常对外服务，保持数据一致性。采用HA集群模式的最大优点是可以解决服务器内的单点故障，避免服务器故障后的长时间停机。但是HA是基于OS层的集群功能，所以一般仅是针对单实例数据库使用，同时无法做到针对数据库的数据冗余或者数据库实例的冗余。但是数据库HA模式对硬件要求简单，不需要复杂的网络设备支持，具有非常简单的可操作性，而且建设成本低，所以对于业务系统来说在成本不高时也是首选集群解决方案。但是该模式对于主机资源的浪费比较大，备机总是处于冷备状态，容错能力差，无法充分利用硬件资源为系统提供服务。
2.2ORECLERAC模式
针对两台数据库服务器和一套磁盘阵列的硬件架构模式，ORACLE提供了RAC集群模式。这种模式是通过两个数据库实例共同操作共享存储，实现节点间的负载均衡。结合RAC实现充分的服务器调用和资源管理，控制并实现数据库的高可用性。RAC集群中两节点可以同时对外提供数据库实例服务，所以针对高并发的事务处理型应用访问需求，如果能够结合RAC技术，将可充分地利用服务器资源，使得多节点数据库服务器并行工作，提高业务系统的承载能力，即提高业务系统的并发访问能力。在电力调度自动化系统中，商用数据库的优势是非常明显的，其优势很大程度上就来源于部署RAC技术而提升系统的高性能、高可用性、易扩展性和易管理的优势。由于RAC实现技术复杂，其对硬件及网络要求高，使得设备之间和操作系统兼容性要求更高，所以整体建设成本也较高。目前在基础软硬件国产化替代过程中，涌现出多家国产数据库厂家，其中达梦数据库作为国产数据库厂家的佼佼者，已经在自主原创的关系数据库产品中实现了共享存储集群功能，填补了国产数据库在该集群领域中的空白。
2.3达梦数据守护集群模式
达梦数据守护功能另一种数据库集群模式。传统的备份恢复技术，基于存储的远程镜像等方法可以满足用户对数据安全性的要求，但无法满足高可用性的要求，从出现故障，到解决故障，重新提供数据库服务的时间往往较长。达梦数据守护集群是利用主数据库REDO日志在备机重做来实现主备数据库同步，为数据库提供可靠性保证。通过数据守护实现对电力调用数据和各类监视系统的保护，这是一种独立的集群工具。联机REDO日志存储数据库的事务日志，任何修改数据库的修改操作都会产生重做日志。数据库将事务日志按操作顺序写入到日志文件之内。数据库存在多个在线日志，如果一个日志文件写满了之后，将会切换到另一个日志文件，逐渐覆盖老的日志内容，在开启归档模式后，数据库会通过系统的归档日志来保存时间更久的REDO日志。达梦通过MAL系统能实现主备数据库之间的REDO日志传输。MAL系统是基于TCP协议实现的一种内部通信机制，具有可靠、灵活、高效的特性。电力调度系统操作的数据信息，在写入主数据库后，通过MAL系统同步到备数据库之中。同时，MAL系统能够完成守护进程与监视器之间的消息传递，实现状态监控和监测目的，实现故障处理控制和角色转换的诉求。另外，达梦数据守护集群支持手动和自动切换模式，能够通过监视器执行Switchover命令实现主备手动切换。通过使用数据守护集群，可以为电力业务系统数据提供高可靠保证，并可实现滚动的数据库版本升级，减短数据库检修操作时间。因此达梦数据守护集群满足用户关于系统可用性、数据安全性、性能等方面的综合需求，有效降低总体投入，获得超值的投资回报。
结论：
综上所述，在电力调度自动化系统中，商用数据库具有举足轻重的地位，无论采用哪种方式，都必须要保证电力调度自动化系统的高可用性和高稳定性，在电力调动系统自动化EMS系统的建设之初，就应该考虑到如何使用商用数据库，进行内部评估和设计之后，结合实际情况选择适合实际需求的优化方案，充分发挥商用数据库自由的优势，为业务系统提供稳健的底层支持。商用数据库的功能很多，且能够完成各类比较复杂的数据调用及资源共享活动，这对于商用数据库来说在电力调度自动化系统中将是很好的推广和发展。
作者：汪凯威 刘冉 黄辉 於湘涛 陈洁 单位：国网新疆电力有限公司
