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1、(10)申请公布号 CN 103473330 A(43)申请公布日 2013.12.25CN103473330A*CN103473330A*(21)申请号 201310425981.X(22)申请日 2013.09.18G06F 17/30(2006.01)G06Q 50/06(2012.01)(71)申请人国家电网公司地址 100031 北京市西城区西长安街86号申请人国网天津市电力公司北京清大高科系统控制有限公司(72)发明人龚成虎 汤磊 王海林 王鹏魏珍 鄂志君 孙宏斌 刘维春初祥祥 郑卫洪 郭庆来 刘伟王彬 牟涛(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201代。
2、理人罗文群(54) 发明名称采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法(57) 摘要本发明涉及一种采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，属于电力系统能量管理系统数据库技术领域。首先从电力系统的实时数据库中提取能量管理系统历史数据信息，根据数据库存储容量的最大允许存储列数和大类数据中的历史点个数，确定大类数据需要的数据库中数据表个数，建立一个历史值表，其中字段依次为采样时间、历史点对应的列，建立一个历史点存储位置索引表，其中字段依次为：历史点名称、表名，即历史点对应的历史值表，历史值表中历史点所在的列号。本发明数据存储方法在不增加硬件成本的基础上，显著降低了数据库的压力。通过建。
3、立历史点的数据字典和数据值的映射关系，可以实现快速访问数据库，并提高了系统的响应速度。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书7页(10)申请公布号 CN 103473330 ACN 103473330 A1/1页21.一种采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）从电力系统的实时数据库中提取能量管理系统历史数据信息，历史数据信息包括：采样设备名称，记为：历史点；数据采用周期，记为T1、T2、T3、，.Ti， Tn，与采用周期相对应的数据大类，记为：G1，G2，G。
4、3，Gi， Gn，采样值，记为历史值V1、V2、V3Vw；（2）根据数据库存储容量的最大允许存储列数l和第i大类数据中的历史点个数Nti，确定Gi大类数据需要的数据库中数据表个数；（3）建立一个如表1所示的历史值表，其中字段依次为采样时间、历史点对应的列：采样时间列1列2 .列l-1（4）建立一个如表2所示的历史点存储位置索引表，历史点名称表名历史值表中历史点所在的列序号采样设备1历史值表 采样设备2历史值表 采样设备3历史值表 . . .其中字段依次为：历史点名称、表名，即历史点对应的历史值表，历史值表中历史点所在的列号。权 利 要 求 书CN 103473330 A1/7页3采用二维表的电。
5、力系统能量管理系统历史数据存储方法技术领域0001 本发明涉及一种采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，属于电力系统能量管理系统（EMS）数据库技术领域。背景技术0002 随着计算机技术、信息技术、传感技术的发展，越来越多的新型技术和设备应用到电力系统中来。为了加强对电力系统的可观测性，采集更多的状态信息辅助决策，越来越多的量测设备如相位测量单元PMU应用到电力系统，电力系统数据库需要管理的数据出现了爆炸式的增长。从数据处理的角度分析，电力系统的主要数据可以分为实时数据处理和历史数据处理两部分组成，这两部分的核心分别是实时数据库和历史数据库，各种应用均在此基础上，或者是基于实时数据。
6、库，或者是基于历史数据库的。实时数据的接入和处理，为实时数据库提供了数据源，在此基础上，图形系统、报警系统以及计算系统等就可以正常运行了。而报表、曲线等应用需要从历史数据库中获取数据，所以需要研究和实现历史数据存储、管理和访问，这就是历史数据系统的任务。0003 记录系统运行状态，一方面可以为高级决策分析提供相当有价值的参考依据，进而保证电力系统的安全、可靠运行；另一方面，它又是电力系统的“黑匣子”，在电力系统发生事故后，通过对历史数据的进一步分析有助于分析事故原因、判断事故责任。电力系统与国家社会安定、企业正常生产以及人们的生活息息相关，因此对于电力系统的安全要求很严格。几乎所有电力相关的系。
7、统，存储历史数据已成为一个不可或缺的功能。电力系统中常见的系统主要有监控与数据采集系统SCADA（Supervision Control And Data Acciquisition）、高级分析模块PAS、调度员培训系统DTS（Dispatcher Training System），这些系统的历史数据具有以下一些特点：0004 1、数据来源多。实时数据库中所有的实时数据都有可能作为历史数据的数据源，如SCADA系统中的量测数据和计算数据，PAS系统中的分析计算结果等。0005 2、采样间隔多样化。不同类型的数据存储的周期不同，中枢母线的频率和电压，需要每分钟记录一次，系统重要的负荷以及总加负荷。
8、需要每515分中记录一次，而一般负荷电度值只需每小时记录一次。0006 3、存储量极大。以10个变电站的小型系统为例，每个站100个量测点，每个测点取一般存储周期15分钟，全天96个历史数据，则一天全系统数据量为10*100*96=96,000，即约为10万个数据，大型系统包含上百个变电站，每日的历史数据量为几十万上百万个。0007 4、数据访问量大。历史数据报表、历史曲线等应用需要跨越较长的时间区段访问历史数据，要求较高的访问速度。0008 一般而言，历史数据系统是建立在关系数据库基础上的（最常见的关系型数据库如Oracle、MS SQL等），历史数据可以描述为历史点（历史数据处理的基本对象。
9、,实时数据库中的任意内容，在指定存储周期和存储位置后，就可以进入历史数据库，成为历史点）模型：说 明 书CN 103473330 A2/7页40009 历史点可以用下式描述：0010 Hn=f(Nn，Sn，In，Pn，Cn，An)0011 其中：0012 Nn：历史点的名字，唯一标识一个历史点。0013 Sn：实时数据库中的记录，即历史点的数据源，描述一个历史点“存什么”。0014 In：存储的周期，一般以分钟为单位，描述一个历史点“什么时候存”。0015 Pn：历史数值的存储位置，即如何存储周期记录的数值，描述一个历史点的历史值“存在哪里”。0016 Cn：历史点统计特性，包括历史点统计时段。
10、和统计项目。0017 An：历史点是否活动，即是否定期存入历史值。0018 大量量测设备的接入，使得数据库需要管理的数据成倍、甚至几十倍的增长，现有的数据库系统负担越来越重，管理效率日趋低下、响应时间越来越长，进一步研究表明在描述历史数据模式的构成元素中，历史数据值（历史点在一个指定时间的数值，可简称历史值）的存储是影响系统效率的主要原因。目前电力SCADA、PAS、DTS中的数据值存储原理如下表所示。0019 历史点名称时间历史值采样设备1 t1 V11采样设备1 t2 V12采样设备1 t3 V13采样设备2 t1 V21采样设备2 t2 V220020 数据值表采用的是单一表的形式，表中。
11、的列依次为历史数据点名称、采样时间、历史值。0021 历史值可以用下式描述：0022 Vn=f(Nn，Ti，Vi)；0023 其中：Nn：历史点名；Ti：历史时间；Vi：存入的数值，一般为浮点数。0024 在存储历史值时，最直接的方法是根据上方式建立一个关系表，表中有三列，分别表示Nn、Ti和Vi，表的一行存储一个历史值。在存储时，一次向数据库中存入一个历史值。但是这种存储方式冗余度太大，存入一个断面的历史数据要在数据库中插入(INSERT)大量的行，系统负担太重,响应速度过慢。0025 上面的冗余主要体现在存入的历史时间和历史点名上，如果在存入同一断面的历史数据时，仅记入一个历史时间，换言之。
12、，一次记入数据库的不是一个历史值，而是一个历史值断面，则可以省去大量的冗余。0026 目前我国一般的地级EMS系统的历史数据点已经达到约10000个，按照上述的结说 明 书CN 103473330 A3/7页5构进行存储，每5分钟需要保存记录约10000行，而每行的时间数据都是完全相同的，属于冗余数据；而从全天的角度来看，同一个历史点对应的所有记录行，其历史点名称都是相同的，也属于冗余数据。这些较多的冗余导致历史数据表占用大量存储空间。按照10000个历史点计算，EMS系统的每5分钟均需要向历史数据库中存入约10000行记录，每天要存入288万行，每月的存储量已经达到5G；而且大量的冗余数据导。
13、致历史数据存储、访问效率的降低，就目前的一般的商用数据库配置，10000个历史数据存储需要耗时约1分钟电网的规模不断扩大，数据量会进一步增加，访问效率也会进一步降低。0027 以上这种单表存储历史值的方式是目前国内主流的数据库模式，随着电网规模增大和量测设备的广泛应用，这种模式的数据冗余、访问速度慢等问题突出，在不改变数据模式的情况下，只有采用增强商用数据的配置等硬件手段，但这一方面对于系统性能的提升作用不大，另一方面，系统的成本会翻倍增长。发明内容0028 本发明的目的是提出一种采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，将已有技术中的单表存储改用二维表存储，消除了采样时间和采样点名称。
14、（ID）的冗余，从而减少需要存储的数据量，并提高历史数据库访问速度。0029 本发明提出的采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，包括以下步骤：0030 （1）从电力系统的实时数据库中提取能量管理系统历史数据信息，历史数据信息包括：采样设备名称，记为：历史点；数据采用周期，记为T1、T2、T3、，.Ti，Tn，与采用周期相对应的数据大类，记为：G1，G2，G3，Gi， Gn，采样值，记为历史值V1、V2、V3Vw；0031 （2）根据数据库存储容量的最大允许存储列数l和第i大类数据中的历史点个数Nti，确定Gi大类数据需要的数据库中数据表个数；0032 （3）建立一个如表1所示的历史。
15、值表，其中字段依次为采样时间、历史点对应的列：0033 采样时间列1列2 .列l-10034 （4）建立一个如表2所示的历史点存储位置索引表，0035 历史点名称表名历史值表中历史点所在的列序号采样设备1历史值表 采样设备2历史值表 采样设备3历史值表 说 明 书CN 103473330 A4/7页6. . .0036 其中字段依次为：历史点名称、表名，即历史点对应的历史值表，历史值表中历史点所在的列号。0037 本发明的提出的采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，其优点是，将单表存储改用二维表存储代替，消除了采样时间和采样点名称（ID）的冗余，从而减少需要存储的数据量，在不增加硬。
16、件成本的基础上，显著降低了数据库的压力。通过建立历史点的数据字典和数据值的映射关系，可以实现快速访问数据库，基于采样周期的分类机制，进一步提高了系统的响应速度。具体实施方式0038 本发明提出的采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，包括以下步骤：0039 （1）从电力系统的实时数据库中提取能量管理系统历史数据信息，历史数据信息包括：采样设备名称，记为：历史点；数据采用周期，记为T1、T2、T3、，.Ti，Tn，与采用周期相对应的数据大类，记为：G1，G2，G3，Gi， Gn，采样值，记为历史值V1、V2、V3Vw；0040 （2）根据数据库存储容量的最大允许存储列数l和第i大类数据。
17、中的历史点个数Nti，确定Gi大类数据需要的数据库中数据表个数；0041 （3）建立一个如表1所示的历史值表，其中字段依次为采样时间、历史点对应的列：0042 采样时间列1列2 .列l-10043 （4）建立一个如表2所示的历史点存储位置索引表，0044 历史点名称表名历史值表中历史点所在的列序号采样设备1历史值表 采样设备2历史值表 采样设备3历史值表 . . .0045 其中字段依次为：历史点名称、表名，即历史点对应的历史值表，历史值表中历史点所在的列号。0046 本发明提出的采用二维表的电力系统能量管理系统历史数据存储方法，按照历史说 明 书CN 103473330 A5/7页7点的采样。
18、周期种类T1、T2、T3、 .Tn，将历史值表分成几大类G1，G2，G3， .Gn，将历史点按照采样周期进行分类，不同周期的历史点对应于不同的历史值表，相同采样周期的历史点均属于相同大类的历史值表。在SCADA、PAS、DTS等常见的系统中，采样周期主要有1小时（60分钟）、15分钟、5分钟三种，因此可以分成三大类G1，G2，G3。0047 结合数据库的存储容量性能，即数据库最多能够支持的列数l和各个大类内的历史点个数Nti（Nti表示第i个大类内的历史点个数），确定每个大类内历史值表数目Ci，Ci表示第i个大类内的历史点的个数），Ci=Nti/（l-1），如果得到的不是整数，Ci需要进行向上。
19、取整运算。0048 第i个大类Gi包含的字段依次为采样时间、历史点对应的列数。如下表所示0049 采样时间列1列2 .列l-10050 建立历史点数据索引表，依次包含的字段为历史点名称、对应的历史值表，该历史点在相应历史值表的列数。这样就建立起历史点数据字典与历史值表的映射关系。0051 下面介绍本发明方法的一个实施例：0052 A地区的基本情况如下表所示，一共有10000个历史点，一共包括三种采样周期5、15、60分钟，对应的历史点个数依次为6000,3000，1000，数据库支持的最大列数为256。0053 0054 0055 数据存储的具体步骤如下：0056 1、划分历史值表大类。005。
20、7 按照历史点的采样周期种类5、30、60分钟，将历史值表分成三大类G1，G2，G3，初始化表名为历史值表05_01，15_01，60_01；将历史点按照采样周期进行分类，不同周期的历史点对应于不同的历史值表，对应的初始化的表名依次为历史值表05_01、15_01、60_01。0058 2、确定各大类表内历史值表数目。0059 数据库最多能够支持的列数256，各个大类内的历史点个数Nti（Nt1=6000，Nt2=3000，Nt3=1000），确定每个大类内历史值表数目C1=6000/(256-1)24,C2=3000/(256-1)12,C3=1000/(256-1)4(进行向上取整运算)。。
21、G1生成的历史值表名为历史值表05_0124,G2生成的历史值表名为历史值表15_0112,G3生成的历史值表名为60_014。0060 3、第i个大类Gi包含的字段依次为采样时间、历史点对应的列数。如下表所示0061 G1：以历史值表05_01为例，说 明 书CN 103473330 A6/7页80062 历史值表05_010063 采样时间列1列2 .列25500:00:00 00:05:00 00:10:00 . 0064 G2：以历史值表15_01为例，0065 历史值表15_010066 采样时间列1列2列3 .列25500:00:00 00:15:00 00:30:00 . 006。
22、7 G3:以历史值表60_01为例0068 历史值表60_010069 时间列1列2列3 .列25500:00:00 01:00:00 02:00:00 . 0070 4、建立历史点数据索引表：.0071 依次包含的字段为历史点名称、对应的历史值表，该历史点在相应历史值表的列数。这样就建立起历史点数据字典与历史值表的映射关系。0072 说 明 书CN 103473330 A7/7页9历史点名称历史值表所在列采样设备1 05_01 2采样设备2 05_01 3采样设备3 05_02 40采样设备4 15_01 9采样设备5 15_02 100采样设备6 60_01 2000073 下面分别以5分。
23、钟，15分钟，60分钟为统计周期，计算基于本发明（二维表）和现有单表存储的性能差异性。为了方便比较，假设每个表的列所占的大小均是相同的。0074 5分钟内，基于单表存储方法，需要记录的数据个数为6000*3=18000个，向数据库中插入的行数为6000行；基于二维表的方法，需要记录的数据个数为6000+24=6024个，需要向数据库插入的总行数为24。0075 15分钟内，基于单表存储方法，需要记录的总的数据个数为18000*3+3000*3=63000,个，插入的行数为6000*3+3000=21000；基于二维表的方法，需要记录的数据个数为6024*3+12+3000=21084，需要向数据库插入的总行数为24*3+12=84。0076 60分钟内，基于单表存储的方法，需要记录的总的数据个数为63000*4+1000*3=255000，向数据库插入的总行数为21000*4+1000=85000；基于二维表的方法，需要记录的数据个数为21084*4+4+1000=85340，向数据库插入的总行数为84*4+4=340。0077 经过上述比较可以看出，采用二维表存储历史数据较单表存储的模式降低了近2/3的数据冗余，提高了系统的响应速度，更为重要的是，性能的提升不需要任何硬件的改善。说 明 书CN 103473330 A。