云计算在变电设备状态监测数据集成与存储中的研究

发布时间：2017-04-04 13:01

  本文关键词：云计算在变电设备状态监测数据集成与存储中的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：实现数据共享是智能电网发展的必然要求。智能变电站采用IEC61850标准,并使用变电站配置语言SCL描述变电站中的设备对象,致使变电站监控系统(SCADA系统)采集的设备状态监测数据符合SCL模型;而调度中心侧的电力应用如能量管理系统(EMS)、继电保护、故障录波系统等符合IEC61970标准,采用公共信息模型CIM描述电力系统中的对象,数据模型的差异导致调度中心难以有效利用变电站侧符合SCL模型的设备状态数据。为了解决调度中心与变电站因数据模型不同导致的数据交互困难,本文给出了基于模型转换的数据集成方案,实现了SCL模型描述的状态数据面向CIM模型的集成;同时考虑集成与存储效率问题,引入云计算技术实现了变电站设备状态数据的高效集成与可靠存储。主要研究成果有:(1)给出了基于模型转换的集成方案,并采用Hbase数据库实现了CIM模型的存储,同时依据“资源-属性-属性值”三元组的表示方式设计了CIM实例数据的存储模式,实现了经过模型转换后的符合CIM模型的变电设备状态监测数据的高效存储。(2)在集成方案中给出了基于Spark重写的GDA数据访问接口,实现了三元组存储模型下状态监测数据的查询,并将查询结果封装为CIM/XML文件格式,为基于CIM建模的电力应用提供了标准格式的数据文件。(3)针对状态数据集成时SCL与CIM模型异构问题,引入本体技术,构建SCL与CIM模型的本体,通过改进的基于语言学特征和结构特征的多策略本体匹配方法建立了SCL与CIM模型之间的语义映射,为变电站符合SCL模型的数据到CIM模型数据的转换提供了映射依据。(4)搭建了小型Spark集群平台,在集群平台上以EPRI提供的变电站状态数据为例,依据SCL与CIM模型间的映射关系,实现了变电站SCD/XML文件到CIM/XML文件的映射,并用模拟状态数据在搭建的集群平台上进行数据导入和查询,同单机关系数据库性能对比分析,验证了本文所提集成方案的可行性和高效性。
【关键词】：智能变电站 模型转换 数据集成 存储查询 云计算
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63;TP3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 选题背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 变电站设备状态监测发展现状12-13
• 1.2.2 云计算技术发展现状13
• 1.3 论文主要研究工作及章节安排13-15
• 第2章 智能电网主要标准与云计算关键技术介绍15-23
• 2.1 IEC61970标准15-18
• 2.1.1 IEC61970标准概述15
• 2.1.2 公共信息模型CIM15-18
• 2.2 IEC61850标准18-19
• 2.2.1 IEC61850标准概述18
• 2.2.2 变电站配置语言SCL18-19
• 2.3 云计算关键技术介绍19-22
• 2.3.1 Spark分布式计算框架19-20
• 2.3.2 HDFS分布式文件系统20-21
• 2.3.3 Hbase数据库21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 变电设备状态监测数据集成与存储方案构建23-34
• 3.1 智能变电站信息集成方法研究23-24
• 3.2 基于模型转换的数据集成方案24-26
• 3.3 集成数据的存储方案设计26-29
• 3.3.1 数据库技术选择26-27
• 3.3.2 Hbase实现CIM模型的存储27-28
• 3.3.3 Hbase实现CIM实例数据的存储28-29
• 3.4 集成数据访问实现29-33
• 3.4.1 GDA接口29-30
• 3.4.2 基于Spark重写的GDA查询接口30-32
• 3.4.3 基于CIM/XML的数据交互32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 基于本体技术的SCL与CIM模型映射34-48
• 4.1 SCL与CIM模型对比分析34-35
• 4.2 本体相关技术介绍35-37
• 4.2.1 本体的概念35
• 4.2.2 本体匹配的概念35-36
• 4.2.3 多策略本体匹配方法36-37
• 4.3 基于本体匹配的模型映射37-41
• 4.3.1 多策略匹配方法在模型映射中的应用37
• 4.3.2 改进的多策略匹配方法设计37-41
• 4.4 模型映射实现41-47
• 4.4.1 本体模型的构建41-43
• 4.4.2 匹配实现与结果评估43-45
• 4.4.3 SCL与CIM映射关系构建45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 实验与分析48-61
• 5.1 Hadoop集群搭建48-52
• 5.1.1 JDK安装与配置48
• 5.1.2 SSH安装与配置48-49
• 5.1.3 Hadoop安装与配置49-51
• 5.1.4 Hbase安装与配置51-52
• 5.2 Spark安装52-54
• 5.2.1 Scala安装53
• 5.2.2 Spark安装53-54
• 5.3 开发平台搭建54-55
• 5.4 变电站SCD/XML数据文件集成实现55-58
• 5.4.1 变电站实例配置信息获取55-56
• 5.4.2 实例配置信息存入Hbase过程56-57
• 5.4.3 集成数据向CIM/XML文件的转换57-58
• 5.5 实验对比分析58-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-67
• 致谢67

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