李黎明
中核检修有限公司深圳分公司 广东深圳 518000
摘要：随着互联网行业的发展，产生了“大数据”的概念。“电力大数据”是对“大数据”概念的扩充。电力大数据时代随之而来的是电力数据井喷式的增长，其数据量极其宏大、数据形式异常复杂，因此如何储存纷繁复杂的数据以及从中提取有价值的信息变得至关重要。
关键词：继电保护；大数据管理系统；电力大数据
引言
随着国家电力行业的迅猛发展，电网容量、电厂装机容量逐年增加，电网运行方式日益复杂，对继电保护可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求越来越高。继电保护装置是发电厂的重要组成之一，对电力系统的安全稳定运行至关重要,为了保证继电保护装置能够正确发挥作用，按照规定需定期对继电保护定值进行整定校核计算。为保证整定工作的正确性和准确性，在每次整定工作开展前需收集系统归算阻抗变化、发电厂内部运行方式变化、设备变更、保护改造等因素，进行全面的规划、设计、计算，形成整定计算书、通知单并进行必要的校验及审核，最后将整个工作归档记录管理。
1继电保护系统关键技术
1.1基于SVG的矢量图形在线展示
采用SVG格式对电厂拓扑结构进行在线展示，可实现矢量缩放并能对所有设备信息实现动态关联。提供可视化建模方式，基于发电机、变压器、母线、断路器、刀闸、电动机、系统等值电源等电力标准图元，实现在线拓扑结构的更新与维护。拓扑构建有两种方式，通过指定发电厂拓扑结构的关键要素，如接线方式、机组数量、励磁方式等，系统自动绘制整体拓扑结构；或通过拖拽标准图元手动绘制拓扑图；编辑过程提供标准规则校验及连接异常的提示，以及能够导出拓扑网表文件和符合SVG规范的模型文件。
1.2基于模型、模板的数据展示和输出
电厂拓扑结构使用网表进行数字化存储，并采用矩阵变换模型实现所有开关开闭模式下路径模式获取，实现短路电流计算。整定报告采用OfficeVBA技术，按照预定义整定报告模板，渲染整定计算过程数据、图文，生成规范化整定报告和定值通知单。整定报告中数学公式管理基于MathML,采用JavaScript、DOM等技术及MathJax数学符号渲染引擎来展示，编辑规范采用LaTeX排版系统。可通过搜索引擎来完成平台内的资源检索，且根据分类、标签等技术，最终实现多维度数据统计展示。
1.3面向SOA架构的整定算法集成
对短路电流和整定计算算法进行服务封装并进行版本化管理，实现算法的安全可控、可升级与扩展，为专业人员提供算法管理[1]。根据发电厂电气设备的保护原理，系统配置出不同保护方案。接线方式、设备、保护装置变更后，用户进行相关的配置调整即可生成一种新的保护方案。系统根据用户配置展示各种原理保护的整定交互页面，同时提供在线帮助，方便用户了解整定原理和整定过程，并以整定计算书和定值单形式将整定过程完整记录。
2继电保护现状特征
2.1网络化
新的电力系统常态下，要求对继电保护数据进行共享、云计算等操作，对继电保护数据进行分析，使其能够朝着网络化的方向发展。
2.2一体化
所谓的一体化，就是将对继电保护系统在各方位都同步化、一体化。
2.3微机化
这主要是在继电保护中运用计算机技术，将相关的数据进行快速地储存和处理，从而有效保证继电保护的效果。
2.4智能化
随着智能电网的发展，利用传感器对运行状态进行实时监控获取到数据后进行整合分析，利用相关结果对监控点进行实时远程修正。
3继电保护大数据管理系统关键理论和技术
3.1大数据
目前，对大数据给出如下定义：一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。具体而言，大数据包括结构化数据、半结构化类型数据和非结构化数据。
3.2数据模型
数据模型就是对数据进行抽象之后的结果，包括首先对数据以某种格式进行储存在数据库中，其次是对数据进行操作，如增加数据、删除数据、修改数据和查询数据等。最后就是数据库中的每一个数据都要有特定的标示，保证其唯一性。
3.3NoSQL知识构成
3.3.1系统架构
（1）数据持久层：储存机制是一个数据库的核心之一，数据持久层中规定了NoSQL数据库的储存机制，其中包含了四个方面的内容，有数据库是基于内存的、有基于硬盘的、有基于内存和硬盘相结合的以及定制可插拔的[2]。（2）数据分布层：本层中将数据的分布结构包括CAP支持、多数据中心支持以及动态部署支持。（3）数据逻辑模型层：本层中涵盖的是数据库中数据的逻辑，也就是数据模型中的数据储存结构，其中键值型以及文档型都是常见的储存结构，MongoDB数据Document型数据库。（4）接口层：本层规定外界访问数据库时的各种方式。
3.3.2NoSQL基本理论知识
（1）CAP理论C表示一致性。A表示可用性，它的含义是如果外界有对数据库进行访问的操作，那么数据库要保证随时有响应。P表示分区容忍性，其内涵为如果网络节点中其中一点或多个点出现了故障，那么服务器也应该继续工作。（2）BASE理论BASE理论包含三个层面的内容：其一，基本可用性；其二，软状态（表示在规定时间内运行服务器不同步）；其三，最终一致性（表示数据只要满足在最后获取到数据是一致的，那么在获取的过程中不需要时时同步）。（3）最终一致性对于其访问是否能得到最新修改后的数据，可以将其一分为二，即强一致性和弱一致性[3]。强一致性就是在数据库在做出任何修改之后，访问得到的就都是一致的；而弱一致性则不能保证能够得到一致的结果。
3.3.3储存模型
数据库的储存模型决定了数据库的性能，NoSQL数据库摒弃了传统关系型数据库中固定的关系型储存模型，在面对不同的数据是采用不同的储存机制。目前，NoSQL中主流的储存模型有Key-Value型、ColumnFamily型和Document型。
3.4MongoDB数据库
MongoDB文档型储存模型，多个Document合并为一个Collection，多个Collection形成一个DB，在MongoDB数据库中，每个DB都是独立的。Document是MongoDB储存的和处理的单位，它可以包含N对键值对和多个文档，在文档和文档嵌套的过程中，可以有效地处理高数据交互的数值类型[4]。另外，MongoDB中的文件储存机制中采用GridFS机制，当文件大于16M时，数据库将文件分割成多个文件筐并生成“fs.chunks”文件以及“fs.files”文件，前者包含文件内容后者包含文件储存信息。对于继电保护大数据来说，其中包含的大量音频、图片和视频文件非常适合使用MongoDB数据来进行储存和处理。
结束语：
总之，本文主要讲述了NoSQL数据库的基本框架和基础理论，并将NoSQL数据库与传统的关系型数据进行了对比，最后分析了MongoDB数据库的储存机制说明MongoDB数据库，希望有助于该系统的进一步完善。
参考文献：
[1]戎瑜,任丹丹,陈世雯,马伟,徐殿洋.基于电力大数据的继电保护全维度管理模式探索与实践[J].电工技术,2019(16):30-32.
[2]张海宁,祁忠,孙超.基于大数据的继电保护智能诊断系统[J].电工技术,2019(09):53-55+57.
[3]李育军.新形势下变电站继电保护数据管理信息系统设计方案研究[J].通讯世界,2017(07):111-112.
[4]王继业,王德林,杨国生,周泽昕,邓春宇.大数据技术在继电保护领域的研究与应用[J].电力信息与通信技术,2016,14(12):1-8.