面向对象的变电站实时数据库系统研究及其关键算法设计

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现有电力自动化系统中的实时数据库大多数是基于传统的关系模型。但是,随着电力信息模型越来越复杂,它们在描述电力系统复杂对象时显得无能为力,而且对适应不断演化的客观系统缺乏灵活性。面向对象的设计能够描述现实中复杂的问题域,它的动态特性描述,对象标识符,类的普化和特化,类之间的继承和组合都能在复杂的数据建模中显示出其它数据模型无法比拟的优点。 同时,在现阶段已经在电力系统中得到应用的实时数据库都是各个厂商独立开发,开放性和互操作性都存在问题。随着IEC提出的电力系统的公用信息模型(CIN)和IEC 61850标准(变电站通讯网络与系统)在国内的逐步推广与应用,为符合IEC 61850的数字化变电站建立一个统一的、开放的、平台化的实时数据库模型的需求应运而生。 课题根据IEC 61850协议中信息分层、面向对象的数据建模的特点,利用OOA方法(面向对象的系统分析)对变电站的应用功能进行分析建模,把数据库中的实体映射成数据库中的类和对象,采用简单的对象组合表示复杂对象,定义了各种数据类的继承和组合关系,最后使用ODL语言对IEC61850协议的变电站数据模型进行定义。 利用开源纯面向对象数据库DB40小容量、高速度、使用简洁的特点,通过对IEC 61850的SCL(变电站配置语言)进行解析,建立了面向对象的变电站实时数据库系统。对该实时数据库性能进行了测试,论证了建立面向对象的变电站实时数据库能够满足性能上的要求,并指出DB40在实时性上的不足。 从变电站自动化系统对监控实时数据库的技术性能要求出发,结合面向对象技术的特性,提出一种面向对象的变电站自动化实时数据库系统SAS-OORTDB,并对如数据库体系结构、数据对象的表示、事务调度处理和并发控制、索引和检索机制以及数据恢复等关键技术阐述了实现细节,设计了相应的算法。提出T树结构的一维和多维数据库索引技术使得在数据检索时既保证了检索效率,又提高了内存空间的有效利用率:EDP-LSF算法保证了实时事务的合理调度:“基于优先级的相容矩阵封锁协议”保证了实时事务的并发执行:“影子对象技术”机制的引入保证数据库发生故障时能够快速恢复;基于CORBA的实时数据库接口完成了与对象数据库的兼容。 采用以上方法建立的数据库系统是一种对实时数据库技术、面向对象技术在变电站自动化系统中应用的有益研究与探索。
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