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基于調度自動(dòng)化系統的歷史數據存儲方案論文
摘要:電是一種特殊的產(chǎn)品,其特點(diǎn)是同一時(shí)刻發(fā)、供、用必須保持平衡和穩定。因此,作為生產(chǎn)指揮中心的調度首先必須掌握生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況,然后才能做出正確的判斷,進(jìn)行必要的干預,使生產(chǎn)過(guò)程盡可能地維持在最佳狀態(tài),所以采集實(shí)時(shí)數據對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監視和控制是科學(xué)管理生產(chǎn)的基礎。
關(guān)鍵詞:電力系統調度自動(dòng)化;數據備份系統;網(wǎng)絡(luò )安全;臨安電力;虛擬帶庫中圖分類(lèi)號:TPI 文獻標識碼:A 文章編號:1009-0118( 2010 )-02-0066-02
一、調度自動(dòng)化系統簡(jiǎn)介
電是一種特殊的產(chǎn)品,其特點(diǎn)是同一時(shí)刻發(fā)、供、用必須保持平衡和穩定。因此,作為生產(chǎn)指揮中心的調度首先必須掌握生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況,然后才能做出正確的判斷,進(jìn)行必要的干預,使生產(chǎn)過(guò)程盡可能地維持在最佳狀態(tài),所以采集實(shí)時(shí)數據對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監視和控制是科學(xué)管理生產(chǎn)的基礎。隨著(zhù)電網(wǎng)的普及全國的每個(gè)角落,變電所太多距離調動(dòng)指揮中心距離較遠,要對各變電所生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監視和控制,就必須采用專(zhuān)門(mén)的措施來(lái)克服由于相距遙遠所帶來(lái)的困難,為了適應這種客觀(guān)需要,逐步發(fā)展了遠動(dòng)技術(shù),這對于監視科控制變電所系統運行的一個(gè)十分有利的工具,它是實(shí)現電力系統實(shí)時(shí)調度和進(jìn)一步實(shí)現調度管理自動(dòng)化的基礎。
調度自動(dòng)化系統從設備內容上可以分為廠(chǎng)、站端部分和主站端部分,見(jiàn)圖l。廠(chǎng)站端部分的設備早期主要是由RTU和變送器等常規設備組成,完成的功能是采集變電站的主要遙測、遙信信心和執行遙控、遙調命令,隨著(zhù)數字式保護設備的發(fā)展,逐步形成了變電站的綜合自動(dòng)化系統。主站端設備又稱(chēng)為調度端設備,它包括前置系統和計算機系統。
二、調度自動(dòng)化系統數據的重要性
調度自動(dòng)化系統實(shí)時(shí)連接著(zhù)整個(gè)電網(wǎng)的各種繼電保護保護和安全裝置,因此,調度自動(dòng)化系統的安全關(guān)系著(zhù)整個(gè)電網(wǎng)的安全,由于調度自動(dòng)化系統中存在著(zhù)大量的數據,一旦出現問(wèn)題,首先是軟件系統和大量的數據遭到破壞,而數據的丟失或破壞,對于調度自動(dòng)化系統來(lái)說(shuō)是致命的。
隨著(zhù)電網(wǎng)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展,對rr系統的依賴(lài)性隨之增加,存儲在計算機系統中的數據已經(jīng)成為企業(yè)最珍貴的財富,一旦由于某種原因造成數據永久性丟失,不但會(huì )給企業(yè)的運作帶來(lái)極大的困難,企業(yè)的信譽(yù)也必將受到致命的打擊,還會(huì )給電網(wǎng)造成不可估量的后果。
根據省公司浙電科I2003]103號文件要求,對調度自動(dòng)化系統歷史數據必須進(jìn)行存儲和備份,并對主服務(wù)器軟件和運行環(huán)境進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)備份技術(shù),以確保系統崩潰及災難后可及時(shí)恢復,日前臨安調度自動(dòng)化系統因未建該系統不能滿(mǎn)足上述要求,因此只有建設一個(gè)存儲和備份系統才能可靠的保證臨安調度自動(dòng)化主站系統的安全運行和歷史信息的完整性,在系統出現故障時(shí)可以在較短的時(shí)間內進(jìn)行恢復。
三、臨安調度自動(dòng)化系統簡(jiǎn)介
臨安供電局目前擁有的調度自動(dòng)化系統主要有以下幾個(gè):調度自動(dòng)化SCADA系統、電壓無(wú)功控制系統、電量采集系統和配網(wǎng)自動(dòng)化系統等。這些系統集中了大量的能反應電網(wǎng)運行的數據,成為電力系統運行分析的關(guān)鍵。
目前臨安自動(dòng)化主站系統主要有調度自動(dòng)化系統、電壓無(wú)功控制系統、電能量采集系統。調度自動(dòng)化系統(SCADA)-該系統由主站系統、變電所遠動(dòng)終端(RTU)和通道三大部分,其基本功能就是主站系統通過(guò)通道接收并處理遠動(dòng)終端( RTU)上發(fā)的遙測和遙信信息,并經(jīng)通道下發(fā)調度員對變電所進(jìn)行的遙控和遙調命令,實(shí)現變電所的無(wú)人值班。電量采集系統( TMR)-該系統由主站、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據的自動(dòng)抄錄及相關(guān)電量數據報表的自動(dòng)生成。電壓無(wú)功自動(dòng)控制系統( VQC)-根據變電所無(wú)功負荷和電壓波動(dòng)而自動(dòng)調節主變有載開(kāi)關(guān)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的合格率,同時(shí)也是降低網(wǎng)損的有效手段之一。
臨安電力調度自動(dòng)化系統主要關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統面向系統內部提供多種關(guān)鍵性應用,是企業(yè)應用系統的重要組成部分,而目前系統的應用軟件和歷史數據存儲僅依靠主備數據服務(wù)器的鏡像備份,對于系統的維護和發(fā)展帶來(lái)很多問(wèn)題,在系統出現硬件故障、軟件故障、自然災害或系統維護員的誤操作上,或系統升級和災難恢復上,均存在數據丟失和需長(cháng)時(shí)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(jìn)行反應,也不能達到高效的操作要求。因此,為改善整個(gè)系統備份的狀況,消除現有備份系統的不足及隱患,臨安調度自動(dòng)化系統存儲備份將采用集中、高效集SAN -體化的綜合備份系統。其目的在于為調度自動(dòng)化應用系統及數據建立備份,從而對系統和數據進(jìn)行有效保護,在系統遭遇意外損害時(shí),能及時(shí)對系統和數據進(jìn)行恢復。
四、臨安電力自動(dòng)化備份系統網(wǎng)絡(luò )結構
1、備份系統組網(wǎng)方案
北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報Beijing Electric Power College 電氣工程研究與應用圃
2、系統描述
在相應的數據服務(wù)器上增加相應品牌的HBA(光纖通信卡)卡,通過(guò)光纖交換機將數據服務(wù)器和備份服務(wù)器和磁帶庫組成一個(gè)光纖網(wǎng),通過(guò)備份服務(wù)器的備份策略對數據服務(wù)器的應用軟件和歷史數據,通過(guò)SAN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行歷史數據和應用系統的備份,但傳輸備份策略和命令,還是需要利用原來(lái)的LAN網(wǎng),但由于備份策略和命令數據量很小,所以采用此組網(wǎng)方式對原有的LAN網(wǎng)的影響很小,對于數據服務(wù)器,在進(jìn)行數據備份時(shí)會(huì )造成較小的影響。
中心數據交換機采用多層數據交換機,從二次安防的角度出發(fā),電能量采集系統屬于安全二區的系統,所以與中心數據交換機之間要加裝防火墻。光纖交換機與各個(gè)系統之間走的是光纖網(wǎng)絡(luò ),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(wù)器支持模塊安裝在新購的備份服務(wù)器上,負責整個(gè)備份系統的管理,包括備份策略的制訂、備份數據庫的保存。同時(shí)該服務(wù)器數據和策略也需要備份到磁帶庫中。
3、系統備份策略
備份類(lèi)型主要有三種:全備份——每次備份定義的所有數據,優(yōu)點(diǎn)是恢復快,缺點(diǎn)是備份數據量大,數據多時(shí)可能做一次全備份需很長(cháng)時(shí)間;增量備份——備份自上一次備份以來(lái)更新的所有數據,其優(yōu)點(diǎn)是每次備份的數據量少,缺點(diǎn)是恢復時(shí)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(lái)更新的所有數據,其優(yōu)缺點(diǎn)介于上兩者之間。
根據臨安調度自動(dòng)化系統目前數據量和每天的歷史數據增量的情況,以及系統中的每臺服務(wù)器數據交換和信息更新都極為頻繁,每天都有大量的信息數據產(chǎn)生,為了避免全備份給原有的自動(dòng)化系統帶來(lái)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(diǎn)以后)一個(gè)禮拜進(jìn)行一次的全備份,每個(gè)系統的兩個(gè)數據服務(wù)器在時(shí)間上錯開(kāi)進(jìn)行全備份,以確保在進(jìn)行數據全備份時(shí),對整個(gè)系統運行的影響減小到最小;調度自動(dòng)化系統單獨使用一個(gè)驅動(dòng)器,電量采集和vQC系統共用一個(gè)驅動(dòng)器,所有系統的備份時(shí)間均叉開(kāi),同時(shí)我們考慮到這類(lèi)數據的重要性,為了安全起見(jiàn),備份系統應在全備份完成之后自動(dòng)將備份磁帶“克隆”一份,做異地保存。
此外,系統在做軟件安裝或系統升級之前,應做一次全備份。做過(guò)軟件安裝或系統升級后,應立刻再做一次全備份。(軟件指運行的關(guān)鍵應用)。
4、系統恢復策略
當發(fā)生數據損壞時(shí),我們需要從磁帶庫恢復數據。通過(guò)備份軟件的管理界面,系統管理員只需要選定相應的數據備份項目(備份管理目錄下的相應的項目名,對應某個(gè)時(shí)間點(diǎn)備份的某個(gè)數據庫的數據,并有說(shuō)明),進(jìn)行恢復即可。選擇備份項目時(shí),如前所述,首先選定最近一次全備份進(jìn)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(shí)間順序進(jìn)行恢復即可。共有兩種方式:
(1)本機恢復:將數據恢復到原來(lái)備份的機器上去。當數據丟失需要恢復,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(shí)間內,使應用繼續運行。
(2)異機恢復:將數據恢復到不同于原主機的另一臺機器卜-。當數據丟失需要恢復,而原主機不可用,可以采用異機恢復。此時(shí)只需將新主機的配置改為與原主機一致,即能保證繼續對外提供應用。
五、臨安數據備份系統遠景●虛擬帶庫技術(shù)的應用
傳統的數據備份是物理磁帶庫作為存儲介質(zhì),而物理磁帶庫所的備份方式本身存在著(zhù)三個(gè)痼疾,即備份恢復能力差,備份流產(chǎn)率高,備份失效率高。所以為了解決上述問(wèn)題,提高備份性能,在備份領(lǐng)域出現了一個(gè)新的解決方案,就是在光纖磁盤(pán)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(pán)的存儲(而非磁帶)介質(zhì),仿真磁帶庫功能的存儲設備。簡(jiǎn)單地說(shuō),虛擬磁帶庫就是電子化的機械磁帶庫。
備份系統采用了虛擬帶庫,最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠更快速更靈活地進(jìn)行備份和恢復,能達到該目的的主要因素有以下幾個(gè):
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情況下備份到磁盤(pán)從磁盤(pán)恢復的速度均快于磁帶使用磁盤(pán)具有以下性能優(yōu)勢;(2)磁盤(pán)卷特別是RAID具有非?焖俚臑^取性能可與最新磁帶驅動(dòng)器的吞吐性能相媲美;(3)與物理磁帶庫,設備相比沒(méi)有磁帶加載或定位的延時(shí);(4)在某種程度上消除備份窗口實(shí)際上使用磁盤(pán)快照(Snapshot)和/或Off-Host的磁帶備份技術(shù)我們可以認為基本消除了備份窗口因為這種備份對生產(chǎn)服務(wù)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。降低數據丟失風(fēng)險磁盤(pán)備份的優(yōu)勢是能更快速地備份使用快照幾乎即時(shí)完成并高效地存儲管理員能進(jìn)行更頻繁的備份從而降低數據丟失的風(fēng)險。
最后是備份和恢復的高效率。(1)同步備份到磁盤(pán)不需要多路復用Multiplexing或交錯Interleaving存取技術(shù),將多個(gè)數據源備份到一個(gè)磁帶驅動(dòng)器要使用復用技術(shù)或交錯存取技術(shù)。雖然復用技術(shù)可以顯著(zhù)提高磁帶設備的效率但它的主要缺點(diǎn)是會(huì )降低恢復速度,使用磁盤(pán)便不需要復用技術(shù)因為磁盤(pán)本身就是一種隨機存取設備;(2)磁盤(pán)的更快速度和靈活性可以簡(jiǎn)化災難恢復測試計劃如果災難恢復計劃得不到執行則它們將毫無(wú)價(jià)值因此必須確認災難恢復計劃能得到執行但絕大多數災難恢復計劃都沒(méi)有經(jīng)過(guò)測試因為測試過(guò)程非常復雜耗時(shí)巨大執行不方便使用磁盤(pán)進(jìn)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(lái)更容易。
六、結束語(yǔ)
隨著(zhù)電力系統的不斷發(fā)展,歷史數據也將越來(lái)越龐大,故如何保存這些歷史數據,如何更好的、更便捷的利用歷史數據,必將成為一個(gè)熱門(mén)的課題。數據備份系統的工作任重道遠,它是企業(yè)信息的最后一道保險,在企業(yè)的可持續性發(fā)展中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
隨著(zhù)新技術(shù)不斷引入,虛擬帶庫技術(shù)將會(huì )得到全面的應用,這必將使數據備份的方案得到進(jìn)一步的完善,使備份和恢復得到完美的體現。
參考文獻
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