基于分布式实时数据库的变电站系统组态

嘲　枷　岫　翻Ｉｌ薹Ｉ嘲翻内ＩＩ『椭　基于分布式实时数据库的变电站系统组态　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｄａｔａｂａｓｅ　Ｉ　引言　变电站监测系统是确保变电站安　全稳定运行，降低运行维护成本，提　高经济效益，向用户提供高质量电能　的重要技术措施。目前，先进的监测　组态软件系统都有一个实时数据库　作为整个系统数据处理、数据组织和　管理的核心。传统的数据库系统的设　计与开发主要强调维护数据的完整　性与一致性，提高系统的吞吐量和降　低系统代价，而不考虑与数据及其处　理相关联的定时限制，因而传统的商　８２　ＰＬＣ＆ＦＡ　ｒ一——　山东大学控制科学与工程学院　崔嵩穆兴团满令伍　Ｃｕｉ　Ｓｏｎｇ　Ｍｕ　Ｘｉｎｇｔｕａｎ　Ｍａｎ　Ｌｉｎｇｗｕ　摘要：本文以变电站监测系统为背景，在对比了其他数据库的技术特点及应用的同时，阐　述了分布式实时数据库在变电站组态软件中应用的必要性和技术优势，重点论述了分布式实　时数据库的设计方法以及实现方法。同时针对本文设计的分布式实时数据库的功能对变电站　组态软件的功能进行简要介绍，最后提出了分布式实时数据库在工业控制中的重要意义。　关键词：分布式　实时数据库　变电站组态软件　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｕｓｅｓ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｓ　ｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｉｎ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅ　ｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｏｔｈｅｒ　ｄａｔａｂａｓｅ．ａｎｄ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｉｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ　ｅｍｐｈａｓｉｓ　ｏｎ　ｄｉｓｃｏｕｒｓｅ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｄｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　Ａｌｓｏ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｇｉｖｅｓ　ａ　ｂｒｉｅｆ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　Ｔｈｅ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　【中图分类号】ＴＷ／６９　【文献标识码】Ｂ　文章编号１６０６—５１２３（２０１３）０５—００８２—０３　务型和管理事务型ＤＢＭＳ（Ｄａｔａｂａｓｅ　统的基本理论以及其在变电站组态　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ，数据库管理系　软件中的功能分析，论述了分布式实　统）不能满足这种实时应用的需求…。　时数据库实现的关键技术以及接口　分布式实时数据库实现了实时数　的设计，最后对分布式实时数据库的　据库基础功能，如组态功能、数据采　同步作了测试，并说明其在工业控制　集和输出控制、数据处理、报警处理、　领域的重要性。　对系统其他组件和第三方应用的支　持等。同时运用ＣＯＭ／ＤＣＯＭ技术　２原理概述　设计方法，实现了在不同主机远程访　实时数据库（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｒｅａｌ—　问调用的功能，体现出数据库的分布　ｔｉｍｅ　Ｄａｔａｂａｓｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）是其数据和事　式特点。　务都具有定时特性或确定的定时限　本文介绍了分布式实时数据库系　制的数据库系统。系统的正确性不　ＰＬｃ＆ＦＡ》２０１３年０５月　仅依赖于逻辑结果，而且依赖于逻辑结　果产生的时间…。实时数据库是用于处　理数据不断变化的处理系统，这与传统　的数据库不受时间影响的持久性数据不　同　Ｊ。相对于实时数据库系统，在分布　组态　运行　式实时数据库系统中满足事务和数据的　定时限制将变得更加困难。为了更好地　功　能　层　满足事务和数据的定时限制，分布式实　时数据库通常采用内存数据库技术提供　支持。内存数据库要求数据库“工作版　本”（Ｍｅｍｏｒｙ　Ｄａｔａｂａｓｅ，ＭＤＢ）常驻内存，　外存版本（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｄａｔａｂａｓｅ，ＳＤＢ）　作为数据库工作版本的后援，通过一定　的内、外存数据交换策略，能够保证事　务执行过程中需存取的所有数据都在数　图１变电站组态软件整体构架图　据库工作版本中，因此采用内存数据库技术能确保一个　事务执行过程中无数据输入输出　。　据库的分布式作　用。使用ＤＣＯＭ　代替ＣＯＭ并不需　３组态功能　分布式实时数据库为变电站组态软件系统各个模块　提供数据支持。利用实时技术从工业现场采集数据并实　施监控、实时分析等：利用数据库技术把实时数据高效　保存，可以支持查询、历史分析等。它是管理和存放应　用数据的存储区域，是数据进出的门户，它下接过程１／０　要进行额外编程，　只需要对主机和　从机的配置作相　应的修改，即可完　成主机与从机之　间的远程通信。　实时数据库　接口主要分为两　图２分布式实时数据库双机连接示意图　胤　【志　设备作为数据来源或指令执行机构；上连用户的应用程　序进行数据应用或发布指令给输出设备。分布式实时数　据库是建设分布式应用系统的数据存储基本单位。它承　担用户使用与变电站组态软件应用系统相关的全部实时　＂’ｒ台　报农报臀　岳　ｊｌ　Ｌ　ｌ＿　～ｊ　砖一ｌ１（）Ｐ（迪　砖－　‘－一一　个方面：一是与　上层应用软件的　数据处理、历史数据保存、数据统计处理、报警处理、　接口，给流程图　设簪层　数据请求服务处理，也负责与过程数据采集和执行设备　的双向数据通讯　］。实时数据库与用户应用程序形成服　务器／客户端结构模式。各个网络结点的组态软件应用程　监测和实时画面　显示等应用程序　提供数据存取服　务；二是与现场　图３分布式实时数据库系统组成及接口设计　序通过实时数据库和网络服务程序组成分布式应用系统。　变电站组态软件整体构架图如图１所示。　Ｉ／０设备之间的接口设计，包括数据采集、故障监视等。　分布式实时数据库系统主要组成与接口设计如图３所示。　４关键技术及接口设计　实时数据库系统的内存管理、索引结构、事务处理和　并发控制以及数据恢复等内容是实现实时数据库系统的　关键。系统中的数据库作为分布式存在，它可以有效地　提高系统的稳定性和可靠性。其系统结构图如图２所示。　由于实时数据库本身由ＡＴＬ（Ａｃｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｌａｔｅ　Ｌｉｂｒａｒｙ，活　动模板库）工程建立，故对于ＣＯＭ的开发提供了支持。　５项目测试　分布式实时数据库系统在变电站组态软件系统中运行　稳定，从机能够快速地将远程机器上的数据更新至本地，　以数干个点的数据作为测试，单服务器系统更新数据时间　不超过０．５秒。为了方便查询与观测实时数据库中的数据点，　特设计实时数据库界面管理工具，为实时数据库管理员提　供图形化、菜单化的观测、管理界面，使其能方便地查看　（下转第４３页）　ＷＷＷＣＡ１６８ＣＯＭ　８３　实现分布式的关键是将ＣＯＭ扩展成ＤＣＯＭ，完成实时数　————１