一、引言
隨著電網(wǎng)調(diào)度自動化的發(fā)展，調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)用越來越成熟，調(diào)度中心匯集了越來越多的系統(tǒng)。這些調(diào)度自動化系統(tǒng)的良好、穩(wěn)定、可靠運行為電網(wǎng)安全、經(jīng)濟調(diào)度提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，同時，這些系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)的可用性直接或間接地影響著電網(wǎng)調(diào)度。因此，電網(wǎng)各項基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)已成為電網(wǎng)公司的重要財富，電網(wǎng)調(diào)度的數(shù)據(jù)保護(hù)工作顯得非常重要，必須采取有效、實用的相關(guān)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，防范各種可能的數(shù)據(jù)災(zāi)發(fā)生，以保障其關(guān)鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)的高可用性及系統(tǒng)的高性能。
上海電網(wǎng)調(diào)度中心主要自動化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)中心包括:能量管理系統(tǒng)（EMS）、電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)、電能量采集及計量系統(tǒng)、中心數(shù)據(jù)庫、EMS Web 發(fā)布系統(tǒng)、區(qū)域電網(wǎng)控制性能標(biāo)準(zhǔn)（CPS）考核系統(tǒng)、調(diào)度管理信息系統(tǒng)（MIS）等。電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)系統(tǒng)具有7d×24h/d不間斷運行的特點，調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可用與否及質(zhì)量好壞，直接影響著EMS、電力市場、各項考核、Web發(fā)布等重要電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的正確和正常運行，也就影響著調(diào)度生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟性。
數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)的內(nèi)容包括多數(shù)據(jù)源技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲備份技術(shù)、服務(wù)器容錯技術(shù)、數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)和異地容災(zāi)技術(shù)。
文獻(xiàn)[1]從多數(shù)據(jù)源的角度實現(xiàn)對EMS實時數(shù)據(jù)點可信度的在線控制，有效地屏蔽誤差偏大的數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)[2]利用調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)（DTS）為 SCADA/EMS建立了一個容災(zāi)系統(tǒng)。異地容災(zāi)不僅是一種技術(shù)，更是一項工程，它不同于存儲及數(shù)據(jù)備份，也不同于容錯和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制[2]。因條件限制，異地容災(zāi)暫未在上海市調(diào)中實施。本文主要介紹上海電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。
二、多數(shù)據(jù)源技術(shù)的應(yīng)用
所謂多數(shù)據(jù)源，顧名思義就是數(shù)據(jù)的來源是多樣化的，同一物理數(shù)據(jù)通過不同的采集和傳輸通道、通信協(xié)議等，形成該數(shù)據(jù)的多源冗余，在實際數(shù)據(jù)的選擇上按照約定的優(yōu)先級定義進(jìn)行多源的排序，并且能夠在必要時進(jìn)行不同數(shù)據(jù)源之間的自動切換以及手動強制切換。此技術(shù)主要是為防范在數(shù)據(jù)通信過程中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障的風(fēng)險，也可避免壞數(shù)據(jù)對應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，通常應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集之類的自動化系統(tǒng)中。
在上海電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中，多數(shù)據(jù)源技術(shù)主要應(yīng)用在EMS和CPS考核系統(tǒng)中。如圖1所示，多數(shù)據(jù)源技術(shù)在SCADA/EMS中應(yīng)用最為顯著[1]。 SCADA/EMS是所有電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中最根本、最重要的系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)是其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)之源。因此，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和可用性直接影響其他系統(tǒng)的正常運行。EMS中通常將Modem直收的數(shù)據(jù)作為主用源，其他備用數(shù)據(jù)源的來源主要可分為2類:一類是從三級網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)至市調(diào)EMS，包括集控站上網(wǎng)和地調(diào)轉(zhuǎn)發(fā);另一類是從二級網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)至市調(diào)EMS，包括從總調(diào)EMS下行轉(zhuǎn)發(fā)量和線路兩側(cè)變電站上網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)的量。例如:對于王南5902線路的有功遙測數(shù)據(jù)，共有4個源，分別來自王店轉(zhuǎn)發(fā)、南橋轉(zhuǎn)發(fā)、南橋直收、總調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)。在EMS中利用多數(shù)據(jù)源處理程序，根據(jù)可信度、優(yōu)先級、控制碼及優(yōu)選規(guī)則，從"多源數(shù)據(jù)"中選取最優(yōu)質(zhì)量的數(shù)據(jù)作為EMS監(jiān)控和歷史統(tǒng)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
CPS考核是調(diào)度中心最重要的安全經(jīng)濟考核，該系統(tǒng)是調(diào)度員用于實時電網(wǎng)區(qū)域控制的重要依據(jù)。直接關(guān)系電網(wǎng)公司的經(jīng)濟利益和安全生產(chǎn)。因此，保證 CPS考核系統(tǒng)不間斷運行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠具有重要意義。CPS考核程序所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是各省際聯(lián)絡(luò)線的有功，利用多數(shù)據(jù)源技術(shù)確保這些分量的正確性和可用性，從而計算出準(zhǔn)確的實時區(qū)域控制誤差（ACE）及CPSl、CPS2值，為調(diào)度員的正確調(diào)度提供可靠的決策依據(jù)。如圖2所示，在上海市調(diào)CPS考核系統(tǒng)中，將通過總調(diào)二級網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)過來的聯(lián)絡(luò)線分量作為主用源，備用數(shù)據(jù)源為市調(diào)EMS中直收的遙測量。
三、數(shù)據(jù)存儲備份技術(shù)的應(yīng)用
備份技術(shù)的選擇與數(shù)據(jù)的存儲方式及使用特點有關(guān)。從存儲形式來看，可分為文件及數(shù)據(jù)庫形式。對于文件備份，最簡單的有本機的拷貝，還有介質(zhì)（如光盤、磁帶）的直接存儲備份以及基于網(wǎng)絡(luò)的備份系統(tǒng)等。對數(shù)據(jù)庫而言，最常用的就是本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自帶的備份功能，此外還有基于第三方軟件的網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)。
存儲資源正變得更為多樣化。尤其是有了存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）和網(wǎng)絡(luò)連接存儲（NAS）之后，在很多環(huán)境中取代了直接附聯(lián)存儲設(shè)備。SAN允許服務(wù)器在共亨存儲裝置的同時仍能高速傳送數(shù)據(jù)。這一技術(shù)方案具有帶寬高、可用性高、容錯能力強的優(yōu)點，而且可以輕松升級，容易管理，有助于改善整個系統(tǒng)的總體成本狀況。NAS把整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)集中起來管理，同時集中了服務(wù)器的計算能力，解決了次據(jù)管理復(fù)雜和計算能力冗余的問題，提高了服務(wù)器的使用效率。基于網(wǎng)絡(luò)的備份系統(tǒng)是目前比較先進(jìn)的備份技術(shù)，理想的備份系統(tǒng)應(yīng)該是全方位、多層次的。
這里主要介紹基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲備份及恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，以局域網(wǎng)內(nèi)主要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為例（如圖3所示），包括中心數(shù)據(jù)庫、電力市場交易計劃數(shù)據(jù)庫、電力市場結(jié)算數(shù)據(jù)庫、電能量采集數(shù)據(jù)庫、CPS考核數(shù)據(jù)庫、調(diào)度MIS數(shù)據(jù)庫。當(dāng)然，文件備份同樣適用于此方案。
對于管理員，首先要在每個客戶端安裝專門的備份系統(tǒng)客戶端軟件，并做好相應(yīng)的配置，剩下工作主要在備份服務(wù)器上完成即可。根據(jù)不同應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)需求的特點，為每個客戶端制定對應(yīng)的備份策略和磁帶編組，如備份時間、存儲周期、備份類型、磁帶池（poo1）設(shè)置等，隔期還要做磁帶的管理工作，包括磁帶的更換、清洗等。
四、服務(wù)器容錯技術(shù)的應(yīng)用
服務(wù)器容錯技術(shù)的出現(xiàn)極大地降低不相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)在多種不可預(yù)料災(zāi)難（例如硬盤壞、機器其他故障等）發(fā)生時的損失，保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的7d×24h/d不間斷運轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)正常情況下都是存儲在特定的服務(wù)器上，而服務(wù)器的硬盤相對而言是最易發(fā)生故障的部件，獨立冗余磁盤陣列（RAID）技術(shù)提供了硬盤容錯功能，能夠在一定程度上確保數(shù)據(jù)的安全性。此外，雙機熱備、服務(wù)器集群等技術(shù)更是從整個服務(wù)器的角度來容錯，在更高層次上加強了數(shù)據(jù)安全。
以市調(diào)EMS、中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及EMS Web發(fā)布系統(tǒng)為例，由于EMS和中心數(shù)據(jù)庫是整個電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中核心的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心，而 EMS Web的發(fā)布又是最直接的對外窗口，它們的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的可靠性、可用性相對來說更為重要。為此，服務(wù)器采用冗余配置，同組服務(wù)器可以做到自動切換，且從EMS到中心數(shù)據(jù)庫再至EMS Web發(fā)布的數(shù)據(jù)流采用雙路并行運行。
如圖4所示，EMS首先以雙網(wǎng)運行，歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器和實時數(shù)據(jù)服務(wù)器（前置機）分別是2臺主備運行，每臺前置機都連接A網(wǎng)和B網(wǎng)。利用系統(tǒng)中自有的雙機技術(shù)，實現(xiàn)主、備機之間的數(shù)據(jù)同步及自動切換，從而保證歷史數(shù)據(jù)不丟失、實時數(shù)據(jù)一致。中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)主要來自前置機（也有從電力市場獲取的），繼而向外界應(yīng)用（例如EMS Web發(fā)布等）提供數(shù)據(jù)，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)樞紐功能。現(xiàn)正著手新增2臺服務(wù)器，與原有的2臺服務(wù)器正好組成2組雙機冗余。每組分別從主、備前置機取數(shù)，形成雙路數(shù)據(jù)源并行。每組的雙機采用LAAM（Legato automated availability manager）技術(shù)實現(xiàn)磁盤鏡像、雙機切換功能。對應(yīng)著這雙路數(shù)據(jù)源，EMS Eeb 發(fā)布系統(tǒng)的主、備服務(wù)器分別連接中心數(shù)據(jù)庫1和中心數(shù)據(jù)庫2。
五、數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用
以上介紹了數(shù)據(jù)存儲備份技術(shù)，與此相對應(yīng)則有數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)。數(shù)掘的灰復(fù)根據(jù)備份的方式及應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)使用特點會有不同的處理。有的情況下，數(shù)據(jù)直接拷貝還原即可;有的可以通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身的恢復(fù)功能實現(xiàn);對于基于網(wǎng)絡(luò)的備份系統(tǒng)，則要借助于所采用的專門備份系統(tǒng)中的恢復(fù)技術(shù)，例如 VERITAS NetBackup中的Restore功能。
另外有一種恢復(fù)情況，即所謂的智能災(zāi)難恢復(fù)（IDR）技術(shù)，主要是考慮由于硬件或軟件等原因?qū)е卤緳C無法正常運行而需要還原該機的故障前狀態(tài)（包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)等）。在不少情況下，由于操作系統(tǒng)版本較老、應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)雜、數(shù)據(jù)庫板本較老及配置獨特等原因，使得機器很難恢復(fù)至原狀。若對原有系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫進(jìn)行升級，很多情況下會使得其外接應(yīng)用產(chǎn)生影響甚至不能正常工作。此時，IDR技術(shù)則能解決這些實際困難。對于IDR,要求必須先做好一人包含系統(tǒng)注冊表的全備份，并在客戶端上制作一人用于恢夏的啟動光盤，在系統(tǒng)恢復(fù)時插入此光盤，按步操作至恢復(fù)全備份為止。
對于上海電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)恢復(fù)。主要利用備份系統(tǒng)中的恢復(fù)功能。從磁帶庫中已有的備份選取所需進(jìn)行恢復(fù)即可，包括文件恢復(fù)和數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。此外，還可有目的地選擇若干機器。使其具備IDR功能。
六、基于保護(hù)技術(shù)的數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)保護(hù)是否成功，除了技術(shù)條件，很大程度上還取決于管理是否到位。數(shù)據(jù)的管理包括:應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性評估、數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)的選擇、技術(shù)策略的設(shè)置、技術(shù)規(guī)程的制定等。
就備份技術(shù)而言，備份管理的范圍不僅涵蓋制度的制定和磁帶的管理，例如:備份的可計劃性、磁帶機的自動化操作、歷史記錄的保存以及日志記錄等。它還能決定備份技術(shù)、備份設(shè)備、介質(zhì)以及軟件技術(shù)等的選擇。
以基于網(wǎng)絡(luò)的存儲備份為例。網(wǎng)絡(luò)存儲備份管理系統(tǒng)對整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，聽有客戶端的數(shù)據(jù)可以備份到與同備份服務(wù)器或應(yīng)用服務(wù)器相連的任意一臺磁帶庫內(nèi)。借助于專門的集中式管理工具，系統(tǒng)管理員可以對全網(wǎng)的備份策略進(jìn)行統(tǒng)管理，備份服務(wù)器可以監(jiān)控所有機器的備份作業(yè)和磁帶機的工作，也可以修改備份策略，并可即時瀏覽所有目錄。
七、結(jié) 語
上海電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)經(jīng)過多年的運行實踐，應(yīng)用越來越廣泛、深入，積累的數(shù)據(jù)也越來越多。相應(yīng)的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)需要不斷提高、完善。在采取數(shù)據(jù)保護(hù)措施規(guī)避風(fēng)險的同時，將綜合考慮到效用，根據(jù)自身業(yè)務(wù)和自動化系統(tǒng)的特點，選擇合適的、成本有效的技術(shù)策略，實現(xiàn)效用最大化，不能為了規(guī)避風(fēng)險而一味增加投入成本以致造成不必要的浪費。進(jìn)一步發(fā)揮信息技術(shù)作用的同時，加強數(shù)據(jù)的管理，做到技術(shù)與管理相結(jié)合，共同保證可靠、可用的數(shù)據(jù)源。