Geum.ru

Александр Васильевич Стрельников зао "эма" г. Новосибирск, т. (3832) 669088, e-mail: astrel@ema ru Вдоклад

Вид материалаДоклад

Содержание


Описание управляющего комплекса
Энергосистема как объект управления
Горизонтальное распределение.
Вертикальное распределение.
Подобный материал:

Применение промышленных СУБД в системах диспетчерского управления


Александр Васильевич Стрельников

ЗАО “ЭМА” г. Новосибирск, т. (3832) 669088, e-mail: astrel@ema.ru

В докладе раскрываются вопросы применения СУБД как средства интеграции задач и функций по управлению энергосистемами. Рассмотрены требования к программно-аппаратным комплексам, реализующим данный подход.

Преимущества использования СУБД в информационных системах давно и хорошо известны. Это четкая организация данных, управляемость, простота доступа, средства поддержки целостности данных и другие. Многолетний опыт применения СУБД в различных областях показал не только зрелость и надежность этой технологии, но и ее готовность к применению в области промышленной автоматизации.

К сожалению, в России до недавнего времени СУБД в области автоматизации энергопредприятий практически не использовались. Для хранения данных применялись специализированные базы данных (БД) собственной разработки. Это было связано с изолированностью российского рынка, ориентацией на собственные разработки, отсутствием высоконадежных СУБД и другими причинами.

В конце 1995 года нами была поставлена задача разработки современной системы диспетчерского управления с широким использованием СУБД. Сегодня можно сказать, что в комплексе РСДУ2 эта задача решена на высокопрофессиональном уровне.

Обычно в ОИК БД применяют для хранения ретроспективной (архивной) информации и журналов. В комплексе РСДУ2 кроме этого в базе данных хранится описание объекта управления (энергопредприятия) и системы управления (самого управляющего комплекса). Это достаточно сложная и трудоемкая задача, так как для хранения описания в БД необходимо формализовать объект управления, процессы, протекающие в нем, систему управления и взаимодействие всех подсистем управления между собой и с объектом управления.

Преимущества хранения всей информации АСДУ в БД:
  • Срок жизни системы определяется сроком жизни ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ, так как построенная система базируется на его информационном описании (модели).
  • Язык SQL для доступа к базам данных является индустриальным стандартом. Его поддержка имеется в огромном количестве программных продуктов и средств разработки. Это дает большую свободу выбора средств представления и управления данными.
  • Современные СУБД имеют разнообразные встроенные средства резервирования и репликации данных. Можно создавать равноправные, резервированные, постоянно работающие сервера БД с взаимным обменом данными. Это особенно важно при использовании СУБД в системах диспетчерского управления, где требование горячего резервирования является одним из основных.
  • Встроенные средства создания распределенных баз данных.
  • СУБД имеют мощные средства разграничения доступа к информации и защиты информации.

Архивы


Хранение архивной информации в СУБД дает возможность организовать долгосрочное хранение информации с легким и быстрым доступом к ней, что позволяет использовать накапливаемую информацию для самых разнообразных задач.

Примеры использования архивной информации:
  • Анализ состояний энергосистемы. Можно получать временные срезы состояния энергосистемы за любые прошедшие промежутки времени, организовывать ретро-просмотр ситуаций.
  • Аналогичные временные срезы можно использовать для диспетчерских тренажеров, с имитацией реальных режимов работы энергопредприятия.
  • Прогнозирование. Возможность построения среднесрочных и долгосрочных прогнозов на базе анализа ретроспективы в различных срезах и за разные промежутки времени.
  • Возможность использования архивной информации для построения макроэкономических прогнозов.
  • Интересный вариант использования – диагностика оборудования. Например, получить режим до аварии, режимы коммутационных аппаратов при переключениях, количество переключений за какой-либо промежуток времени.

Практические перспективы применения долгосрочной ретроспективной информации мало исследовались, но можно с уверенностью сказать, что это широкое поле деятельности с интересными возможностями для анализа.

Описание управляющего комплекса


Использование СУБД при описании системы управления предъявляет новые требования к программно-аппаратной реализации комплекса.
  • Применение при ее построении архитектуры клиент-сервер.
  • Распределение функций между модулями (тонкая декомпозиция).
  • Описание всех интерфейсов доступа.
  • По возможности применение стандартных протоколов.
  • Внутренняя стандартизация вновь разрабатываемых протоколов и спецификаций.
  • Самонастраиваемое программное обеспечение. При инициализации модуль читает из базы данных всю необходимую для работы информацию, начиная с перечня и характеристик обрабатываемых данных и заканчивая параметрами собственных интерфейсов, интерфейсов получения/помещения значений.

Преимущества:
  • Конфигурируемость полученной системы. Настройки каждого модуля хранятся в базе данных, и их смена достаточно проста. При изменении настроек модуля нет необходимости менять что-либо в других модулях. Можно строить различные графические интерфейсы для конфигурирования системы, в том числе и WWW интерфейс.
  • Масштабируемость. Распределением модулей по компьютерам занимается обслуживающий персонал. Модули распределяются в зависимости от вычислительной сложности выполняемых функций и, если требуется, по наличию специализированного оборудования. При необходимости увеличения объемов обрабатываемых данных создается еще один или несколько экземпляров сервера, обрабатывающих только часть данных.
  • Простота наращивания функциональных возможностей комплекса. Открытость спецификаций позволяет не зависеть заказчику от разработчика. Разработку новых модулей может вести любая группа специалистов. Связь вновь разработанных модулей с уже существующими осуществляется через имеющиеся точки доступа по описанным протоколам. При изменении какого-либо существующего модуля нет необходимости вносить изменения в другие модули.
  • Тиражируемость системы. Без переделки модулей, а только изменением настроек комплекса и описания энергосистемы как объекта диспетчерского управления можно запустить комплекс в любой энергосистеме на различной вычислительной технике.
  • Управляемость. Так как система разбита на функциональные модули с четко описанными функциями и настройками, ею легко управлять и настраивать. Не нужна высокая квалификация пользователей системы.
  • Гибкое разделение прав по управлению системой между пользователями.

Энергосистема как объект управления


Энергосистему можно рассматривать в различных срезах, например: как объект диспетчерского управления, как продавец на рынке электроэнергии, как общехозяйственное предприятие, как совокупность производственного оборудования и как многое другое. При описании каждой из этих сторон можно выделить свои характерные черты, свои функции. При этом все информационные срезы (модели) относятся к одной энергосистеме. Один и тот же объект в каждой модели имеет свои собственные характеристики. Например, выключатель с точки зрения диспетчерского управления описывается состоянием и значением активной мощности, протекающей через него. С точки зрения электротехнической службы это силовое оборудование, имеющее характеристики: марка, класс напряжения и другие. В административно-хозяйственной модели выключатель характеризуется инвентарным номером, стоимостью, амортизационными отчислениями, остаточной стоимостью. Но все эти данные относятся к одному и тому же физическому объекту – выключателю.

При построении информационных моделей энергосистемы и заведении их в базе данных необходимо придерживаться тех же принципов. Для каждой информационной модели существуют свои характеристики системы, но при этом данные об одном и том же объекте должны быть связаны между собой во всех информационных моделях. Это позволяет избежать дублирования, рассогласования информации, повышает ее управляемость. Дополнительно повышается ценность информации за счет взаимоувязывания данных, возможности получения незапланированных срезов информации. Например, если связать информацию о выключателе как объекте диспетчерского управления и выключателе как техническом оборудовании, то при рассмотрении заявки диспетчер может получить как текущую оперативную информацию о выключателе, так и его технические характеристики, данные о ремонтах, диагностиках.

С
овременные СУБД имеют хорошо развитые средства защиты данных и разграничения прав доступа. Это позволяет гибко распределить полномочия между группами пользователей на различные информационные модели и внутри одной информационной модели. К примеру, сотрудник филиала будет видеть и изменять в диспетчерской модели только информацию, относящуюся к его филиалу, и не будет видеть аналогичной информации, относящейся к другим филиалам. В то же время работники центрального офиса будут видеть информацию, относящуюся ко всем филиалам, но не смогут ее изменить.

На рисунке изображен пример организации данных.

Еще одним из преимуществ, появляющихся при использовании СУБД, является возможность построения распределенных информационных хранилищ, узлы которого могут быть удалены друг от друга на значительные расстояния. При этом сами данные хранятся в том месте, где они наиболее нужны, хотя доступ к ним сохраняется из любой точки. Распределение может носить различный характер:
  • Горизонтальное распределение. Одна информационная модель расположена на нескольких серверах, удаленных друг от друга. Например, информация о каждом филиале хранится на сервере, расположенном в самом филиале. В головном предприятии может храниться или обобщенная информация обо всем предприятии, или данные всех филиалов, собранные вместе. Во втором случае мы получаем также резервирование данных.
  • Вертикальное распределение. Различные информационные модели распределены по различным серверам. Диспетчерская информационная модель и информация о силовом оборудовании хранится на сервере технологической информации, а общехозяйственная и бухгалтерская – на своем сервере. Это позволит снизить нагрузку на сервера, обеспечить дополнительную безопасность.

Возможны и любые комбинации из этих методов. Одним из частных случаев распределения может быть создание двух серверов с одинаковой информацией для получения резервированного хранилища. Главное, чтобы разделение не нарушало связанности данных.


П
ример организации распределенного хранилища.


Еще одно важное преимущество применения СУБД – свобода выбора программного обеспечения для доступа и управления данными.

Существует большой спектр программного обеспечения для получения и наглядного представления информации, а также для ее анализа. В качестве примера можно привести Seagate Crystal Reports, Microsoft Excel, Oracle Reports и другие. Можно выбрать такой продукт или набор продуктов, которые наиболее адекватно будут решать необходимые задачи по выборке и представлению данных.

Другой тип программного обеспечения – геоинформационные системы (ГИС). Современные ГИС, как правило, имеют встроенные функции или инструменты для получения данных об объектах из БД. Соединение описательных и геоинформационных данных повышает информативность, наглядность и доступность информации.

Достаточно легко реализовать доступ и представление информации из СУБД с использованием WWW технологий. На рынке программного обеспечения представлено большое количество платных и бесплатных WWW серверов и дополнительных приложений для организации WWW доступа к базам данных.