基于GID的智能变电站数据平台设计

张学凯，管荑，金瑶，邵淑燕，韩雪

（1.国网山东省电力公司，济南250001；2.国网山东省电力公司经济技术研究院，济南250012）

基于GID的智能变电站数据平台设计

张学凯1，管荑1，金瑶2，邵淑燕2，韩雪2

（1.国网山东省电力公司，济南250001；2.国网山东省电力公司经济技术研究院，济南250012）

在GID（通用接口定义）理论基础上进行设计的变电站智能化数据服务平台其内容包括基于CIM／GID的公用模型及数据服务、基于GID的系统集成服务以及通用技术支撑体系。其技术平台可以“即插即用”的接入数字化变电站系统，增加或扩充新的应用软件系统，而所有挂接在数字化技术平台之上的系统，均可实现高度的数据共享及互操作，可以彻底解决系统一体化设计和全面整合问题。

智能变电站；数据化平台；通用接口定义

0 引言

随着新一代智能变电站的发展，变电站运行优化控制、变电站设备状态检修决策支持、设备故障诊断、智能告警等都需要建立在变电站各种数据的全景综合有效视图去实现。综合数据应用的变电站智能化将可全面改善变电站的运行效率，降低运行维护成本，提高运行安全性、可靠性。基于通用接口定义（GID）的综合数据服务平台是智能变电站在总线式架构体系支持下，以标准的GID接口进行集成化智能设备一体化业务系统形式向各种变电站综合应用提供的服务平台。

1 通用接口定义

GID提供了一系列的API用于其他应用软件获取电力数据或相互之间交换电力数据。分布式系统所提供的基础设施逻辑上可以跨越整个基于TCP／IP网络通信规约的网络，伸展到网络的任何一个集成化智能设备上，实现网络上任何位置的应用程序或对象组件之间的数据交互操作。

智能变电站要求有一种全面集成化的应用平台，实现与调度、检修、营销等系统的协调互动，全面支撑智能电网的运行管理。应用程序接口项目的GID包含了公用数据访问、高速数据、通用的事件和订阅、时序数据访问等服务内容，以满足智能电网标准化、实用化的需求，具有开放性、可扩展性、易维护性等特征［1］。

2 基于CORBA技术的GID实现

综合数据服务平台基于CORBA（公共对象请求代理结构）分布式系统技术进行构建，涵盖DAF（数据访问设施）、HDAIS（工业系统历史数据访问）、DAIS（工业系统实时数据访问）接口服务器，用于实现GID的GDA（通用数据访问）、TSDA（时序数据访问）、HSDA（高速数据访问）和GES（通用的事件和订阅）服务功能。基于数据平台之上的应用系统可以通过以上不同服务功能访问平台提供的通用基础数据。多层次的软件接口为应用开发提供数据交换机制、人机界面、数据支持、公共服务功能和系统功能。标准接口适配服务器的开发将进一步实现对现行系统的整合，并使之以标准接口进行信息交互，具有良好的系统集成能力，支持应用、基础信息的共享。

2.1 DAF

1）简单实现。DAF与其它数据库API是有区别的，它能简单应用于成熟的数据库管理系统中。创建快速简单的DAF实现，既能解决小规模的集成问题，又能不损害更复杂的实现。

因此，DAF定义了非常少的接口，不需要实现管理大量动态产生的CORBA对象。大多数活动集中在Resource Query Service（资源查询服务）接口上，它定义了一个小型但可以满足需求的访问集。DAF定义的这些查询非常简单，能在任何电力系统数据库和相关的系统应用上加以实现。

2）高性能实现。由于电力系统是有实时需求的，经常产生和执行严格时间段内的运作决策。这种特性要求意味着一个典型的UMS（统一消息服务）不能使用于商业化的典型数据管理系统，导致了对DAF的严格要求，重点做好以下几个方面的设计工作。

查询结果粒度：DAF能简单的用Resource Description Sequence（资源描述序列）一次返回大量数据。服务器端方面，不需要预先读取schema（图示），就能优化获取的数据。客户端方面，不需要缓存schema以最小化网络延迟。系统中的分析模块在每一个分析周期开始时会读取大量的输入数据，在进入下一个分析周期后，这些输入数据一般就过时了，所以这些数据是不被缓存的。

数据值表示：它是基本的数据单位，是查询结果的组成部分，它是一个联合类型：SimpleValue。SimpleValue使用我们需要的基本数据类型，但不是包含CORBA的所有类型，以避免接口的高带宽，这在累积处理大量数据时会对性能产生很大影响。

支持预连接视图：相对于实时或通用情况下，连接优化是特别适用于关系型数据库的。视图常被定义用来平滑schema，按照预先设想的请求与表格建立预连接。DAF包含一个get_descendent_values（）查询，为这类查询的实现提供优化。

2.2 HDAIS

HDAIS为应用提供GID时序数据访问服务，采用下列技术提高HDAIS实现的性能和可靠性。

采用高性能的数据访问引擎。高性能的嵌入式数据引擎一般用于关键任务系统的开发。它可以直接运行在HDAIS服务器进程内，不需要单独的服务器和管理维护人员。它能提供HDAIS服务器所需的并发访问、事务支持以及高可靠和故障容错所需的数据复制功能。进程内架构和不使用高级语言的直接API式数据访问意味着运行时数据驻留在HDAIS服务器的内部，访问数据时只需执行很少的指令。支持大量的并发访问，能够大大提高HDAIS服务器的并发能力。支持多版本控制（MVCC）以减少访问冲突，改善系统性能，能够非常充分地使用系统的资源。完善的事务子系统确保能够从软件和硬件故障恢复而不丢失数据，久经考验的复制子系统提供了高可用性和可伸缩能力。可以借助于它的复制子系统实现HDAIS服务器集群，提高数据访问性能、可靠性和可伸缩性。

采用负载均衡技术。负载均衡技术能够在各服务器节点间平衡负载，以减少任务响应时间，提高计算资源利用效率。具有高可靠性、自适应性、可移植性和对用户透明的特点。基于可分布线程的动态调度模型和线程池策略以及异步方式的数据访问，既能够灵活地适应更大范围的突发请求数目，也能够通过限制线程池中线程数目的上限等策略来减少线程无限增长对系统性能带来的负面影响，最大限度地实现在特定硬件条件下、基于最优策略的高并发，以充分利用多核处理器的运算能力，实现系统效能的最优化配置。

数据分布存储。历史数据对存储的要求是非常高的，不仅要求有充足可扩展的存储容量，还要求有高速的数据访问。采用分布式存储技术，可以化整为零，利用分布于网络系统各处的较小存储节点构成一个海量的、可根据需要持续增长的逻辑存储空间。应用请求不同的存储节点上的数据不会导致访问冲突，多个存储节点可以同时响应应用请求，大大提高数据的访问速度。

2.3 DAIS

基于CORBA技术的DAIS服务器特别适用于实时传送大量的高速率采样数据。对性能苛刻的要求决定了典型DAIS服务器的实现只能使用实时消息总线而不大可能使用传统的关系型数据库管理系统，如ORACLE、DB2等。DAIS服务实现可采用下列手段进行高效率地传递数据而不会引发性能瓶颈。

采用实时消息总线：利用实时消息总线提供高效的发布订阅机制、灵活的服务品质控制以及基于内容和时间的过滤机制，可以显著减少在线操作所需要传递的数据，从而节省网络流量。

支持异步传输方式：异步传输能够充分利用网络带宽，减少应用系统的等待时间，减少重复数据的传递。

批量传送机制：支持批量数据处理操作，比一次调用只处理一个数据值能大大减少网络流量。

按需传送：一次传递大宗数据有时是非常低效的，因此很多接口方法并不直接返回数据，而是提供给客户一个迭代器用来根据需要分次批量获取所需数据。

3 软总线的实现

综合数据服务平台涵盖与数据管理、信息传输与交换、数据分析、系统展示等有关的各种服务和应用。在网络环境下实现各种应用系统的高度集成，采用分布式系统技术解决具体的通信问题。

分布式系统技术所提供的基础设施逻辑上如同一条“软总线”，可以跨越整个基于TCP／IP网络通信规约的网络，伸展到网络的任何一个集成化智能设备上，实现网络上任何位置的应用程序或对象组件之间的数据交互操作［2］。

4 智能化综合数据平台技术设计

4.1 系统总体结构

系统的结构如图1所示，系统由IEC 61970／IEC 61850与IEC 61850／非标准智能设备适配网关、变电站智能化综合数据服务平台、本地智能应用构成，通过IEC 61970 CIM／GID服务于远方调度中心主站系统或当地设置的智能应用，解决变电站内部以及和主站之间的无缝连接［3］。

4.2 网络及硬件平台

平台系统网络结构如图2所示，通信处理服务器专门负责处理通信任务，同时作为网关连接于主网络与通信子网之间，以实现系统隔离。

硬件及网络配置内容包含：数据采集和通信子系统、数据存储及服务子系统、系统外设。

图1 系统总体结构

图2 网络结构

4.3 软件系统体系结构及组成

变电站智能化数据服务平台主要包括技术“软总线”、基于CIM／GID的公用模型及数据服务、基于GID的系统集成服务以及通用技术支撑体系。基于数字化系统集成技术平台，可以“即插即用”的接入数字化变电站系统，增加或扩充新的应用软件系统，而所有“挂”在数字化技术平台之上的系统，均可实现高度的数据共享及互操作。该技术架构可以彻底解决系统一体化设计和全面整合问题［4］。

图3 变电站智能化数据平台的技术架构

5 结语

基于GID智能化变电站数据化平台的设计研究重点是实现变电站智能化的基础性技术和应用技术。通过对新一代智能化变电站数据服务方面建设的研究，逐步形成了IEC 61850或非标准的一般智能装置向整个变电站系统的数据整合，最终全面实现变电站系统的数据整合及智能化应用，以更好地服务于远方调度主站系统或智能化应用。

［1］周波曦，孟昭勇，王志臣，等.基于CIM的变电站与配电馈线一次接线图自动绘制算法［J］.电力系统自动化，2012，36（11）：77-80.

［2］易妍，范辉，顾雪平.智能变电站一体化信息支撑平台构建分析［J］.河北电力技术，2013，32（1）：10－13.

［3］白建社，江秀臣，薛钧义.变电站自动化系统通用数据服务软件平台研究［J］.电力系统及其自动化学报，2004（3）：6-9.

［4］刘兆田，葛立青，杨凡.基于CIM的通用数据服务在智能变电站中的应用［J］.电力信息化，2012（9）：85-88.

图1 国有企业综合面试问题流

3.3 问题后续追踪

在有限面试时间所作的判断，主要是依靠面试官对问题的理解以及面试者对问题的反应。但面试问题实际的信度与效度，还依赖于同实际情况的比对。对此，国有企业一方面应充分发挥面试人数较多的大数据优势，在面试后综合分析各面试问题的回答分布情况，测算问题的信度。同时建立常态化的新入职员工跟踪机制，就某些典型问题的回答情况与相关面试者入职后一段时期的表现进行比对，判断相关问题的效度；另一方面须针对面试问题跟踪分析情况，判断各个面试问题的有效性，去伪存真，对问题库进行动态的维护，以提高下一阶段面试的水平。

4 结语

需要注意的是，面试问题设计仅是整个面试环节的一部分，要保证国有企业面试的整体有效，在完善面试问题的同时，还需在评委选拔、培训、面试流程等方面进行深入的梳理和改进，这也是本课题今后的研究方向。

参考文献

［1］张发均.国企、外企与民企员工招聘比较分析［J］.中国人力资源开发，2013，3（15）：46-49.

［2］吴志明.员工招聘与选拔实务手册［M］.北京：机械工业出版社，2012.

［3］徐建平，周瀚.结构化面试中面试官的评分及影响因素［J］.心理科学进展，2014，2（10）：14-17.

［4］孙武.OAE面试法的原理与操作［J］.中国人力资源开发，2013，6（16）：64-67.

收稿日期：2015-01-28

作者简介：

万青（1982），男，博士，工程师，从事人力资源管理工作；

王茜（1981），女，博士，工程师，从事电力营销管理工作。

Design of Intelligent Substation Data Platform Based on GID

ZHANG Xuekai1，GUAN Ti1，JIN Yao2，SHAO Shuyan2，HAN Xue2
（1.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2.Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250012，China）

Substation intelligent data services platform is designed based on the theory of the GID.This platform includes the common model and data services based on CIM／GID，the GID-based system integration services as well as general technical support system.The technology of“plug and play”makes it possible and convenient for the platform to be connected to digital substation system，increasing or expanding new application software systems.Moreover，all systems connected with the platform can share data and interoperate with one another.This can help to solve the issues of system fully integrated design and integration.

intelligent substation；data platform；group identification（GID）

TM762

B

1007－9904（2015）04－0055－04

2015-03-02

张学凯（1979），男，高级工程师，从事电网工程建设管理及技术研究工作；

管荑（1979），女，高级工程师，从事电网调度自动化相关工作；

金瑶（1976），女，高级工程师，从事电力系统继电保护和电网调度自动化相关工作；

邵淑燕（1970），女，高级工程师，从事电力系统电网调度自动化和通信相关工作；

韩雪（1979），女，工程师，从事电网工程建设相关工作。