http://www.paper.edu.cn面向电力系统的分布式实时数据库设计武君胜，吴德州西北工业大学，西安（710065）E-mail：wdz1978@sohu.com摘要：本文着重论述了面向电力（SCADA/EMS/DTS）一体化系统的分布式实时数据库的特点和内存体系结构，对其分布机制、系统特色等方面进行了探讨，并对系统中实现分布式部署的关键性技术――数据库自动复制、心跳同步报文广播、总裁选举协议予以详细的阐述。基于本文原理的实时数据库系统已经实现，并在多个实际工程中得到应用。关键词：分布式，实时数据库，数据库自动复制，总裁选举，SCADA，EMS，DTS0引言电力能源作为国民经济发展的“三大命脉”之首，其发展水平、运行可靠性、自动化程度的提高直接影响着整个国民经济的发展步伐。而随着计算机软硬件、网络等技术的高速发展，电力系统的自动化水平也在不断提高，其中电力调度自动化系统(EMS)在保障电力系统的安全稳定运行中起着越来越大的基础作用。数据库技术产生于本世纪年代后期，其理论与技术发展极为迅速，应用也日益广泛，在当今的信息社会中，它几乎无所不在；其支持的数据模型，已经历了层次、网状、关系和面向对象模型等几个阶段，技术上逐渐走向成熟，在传统的（商务和管理的事务型）应用领域获得了极大成功，然而它们在现代的（非传统）工程和时间关键型应用面前却显得软弱无力，面临着新的严峻的挑战，由此而导致了实时数据库(Real-timeDatabase，RTDB)技术的产生和发展。实时数据库作为数据库技术的一个重要分支已有20多年的发展历史，随着网络技术迅速发展，实时数据库技术也得到很大发展。在电力系统方面，随着国内外对一体化系统(SCADA/EMS/DTS一体化)的研究深入及用户对一体化系统需求的增加，如何设计与实现一个能较好支持一体化系统的实时数据库管理系统，也已成为调度自动化领域的一个重要课题[1]。本文介绍的这套系统业已开发成功，并在多个实际工程中得到应用。1面向电力系统实时数据库的特点作为一个面向电力系统、应用于调度一体化的实时数据库，它除了应符合作为数据库的一般要求外，还需要满足SCADA/EMS/DTS系统的应用要求。因此，实时数据库应具备以下重要特点：(1)数据访问快速，能满足系统的实时性要求；(2)具备完备的数据处理和管理功能，有效的恢复和重载机制；(3)满足电力系统网络分析的要求，确保数据的实时性和一致性；(4)高效的数据分布性能，支持数据的分布存储和访问；(5)多任务的并发处理机制；(6)支持多个工程的数据库并存机制，各个工程的数据库间的数据切换方便，以提高工程管理效率；(7)支持数据库的镜象功能机制，满足不同应用间的数据快速切换；(8)提供数据库访问的规范接口，具有良好的数据安全性；-1-http://www.paper.edu.cn(9)开放性好，提供与其他系统数据交换机制。[2]2分布式数据库的特点分布式数据库系统有两个方面的含义：一是存储分散性，数据库中的数据存储在不同的计算机存储设备上;二是逻辑整体性，这些存储在不同地方的数据在逻辑上是互相联系的，共为一个整体[3]。分布式数据库系统不是简单地把集中数据库分散地实现，而是具有下面这些自己的特点和性质：1)透明性：用户不必关心数据的逻辑分片，也不必关心数据物理位置分布的细节；2)数据冗余度的适度增加：在集中数据库系统中，尽量减少数据的冗余度是系统的设计目标之一。而在分布式数据库系统中却需要一定的数据冗余，在不同的地方存储同一数据的多个副本。3)全局的一致性、可串行性和可恢复性。4)集中与自治相结合的控制结构。在分布式数据库中，数据重复和合理的分配是关键。[3][4]目前在分布式数据库技术方面研究热点是客户/服务器技术。对于多服务器系统而言，系统的数据分布在多个服务器中，多个客户共享多个数据库中的数据，每个客户可以访问网上的任一个客户的请求，此时多个服务器协同工作，支持对多服务器数据的透明访问。3电力系统典型运行结构简介通过对实时数据库和分布式数据库的特点分析,我们提出了一种结合二者优点的分布式实时数据库管理系统,它采用客户/服务器结构,并以内存数据库为基础,充分体现了网络条件下控制系统实时性的要求,为数据库技术在自动化中的应用提供了新的思路。在我们下面要设计的分布式实时数据库系统中就是采用了这样的一些设计理念，并在充分利用网络系统的带宽的同时，做到负载均衡和双机双服务热备用。下面先给出当前电力调度系统一种典型的系统结构图。图1.电力调度系统运行结构图-2-http://www.paper.edu.