基于OS2的灾备系统建设初探

林培明　王玉琴　潘凯岩　易仁波

（1. 东方电子股份有限公司，山东 烟台 2640001；2. 广东省电力设计研究院，广州 510663）

基于OS2的灾备系统建设初探

林培明1王玉琴1潘凯岩1易仁波2

（1. 东方电子股份有限公司，山东 烟台 2640001；2. 广东省电力设计研究院，广州 510663）

在南方电网一体化电网运行智能系统（OS2）建设过程中，灾备系统作为建设目标之一，依托OS2的体系框架，基于OSB总线，从基础资源平台、运行控制中心等核心系统作为灾备建设的切入点，将应用功能模块部署与层次紧密结合，提出基于OS2的数据中心、OCS应用、通信链路、全景灾备等多个方面的灾备系统实现方法。其中数据中心的灾备建设包括模型、参数、历史数据、实时数据、操作信息等，是灾备系统在故障时能够顺利接管主系统的基础数据源，其他各层灾备系统的建设涉及到I区OCS核心应用模块及通信部分的灾备，通信链路部分的灾备能够有效规避前置部分的故障和风险。全景灾备是纵向系统建设的进一步延伸，其独立性更强，规避风险的能力加大，需要辩证选择。灾备系统将提高OS2系统的可靠性，保障二次系统的连续运行。

一体化电网运行智能系统；灾备系统；运行服务总线；数据中心

一体化电网运行智能系统（Operation Smart System，OS2）［1］是支撑南方电网运行、指挥、控制和管理的智能化技术体系，作为二次一体化的载体，其目标是实现电网二次系统建设技术架构统一，多业务系统信息集成融合，管理层面流程优化及资源集约，通过信息整合，支撑发、输、配、用全过程监控，实现电网智能化、决策化管理。OS2系统建设经历了需求分析、框架设计、关键技术研究、试点项目建设等阶段，目前已经全面推广，其中灾备系统是二次系统不间断运行的重要保障。其建设能够有效避免因自然灾害或者其他异常灾害导致业务终止和数据丢失，从而提高业务系统可靠性和可用性［2］。基于OS2的容灾备用系统建设比起传统的备用系统建设，不仅要考虑需求、投资、建设周期等因素，在技术层面兼而考虑基于OS2的架构调整及灾备层次，并基于OSB总线完成主备信息同步以及服务迁移，改变以往的点对点互备形式。同时筛选确定核心灾备模块，确定主备系统同步的信息主体及同步策略，有效化解和降低各类风险因素可能对二次系统造成的影响［3］。

1　OS2系统灾备总体建设思路

OS2灾备系统的建设以保障南方电网二次系统业务连续性为出发点，综合各部门各专业的业务需求，建设经济适用，功能合理的灾备系统，其中包括OS2灾备系统建设的层次、功能模块、应用以及具体实现等多个方面的内容，架构如图1所示。

图1　基于OS2系统的容灾系统建设总体架构

1.1层次定位

根据OS2系统的数据流向关系，纵向结构上划分为基础资源平台、数据中心、OCS厂站、设备等几部分。在南网建设灾备系统时，集中对总调、7个中调及62个地调的现状进行综合分析，纵向上依托于OSB广域总线从数据中心开始切入，基本路线是由核心主干网开始分阶段延伸建设。实际上随着纵向深度扩展，灾备系统越来越趋向于独立，可靠性也逐渐加强，同时也意味着投资加大、资源消耗增多、建设周期加长。所以在建设过程中要根据实际需求酌情选择灾备层次，必要时建设由全景灾备系统。

1.2功能定位

根据《南方电网OS2地级主站标准化设计指南2014版》阐述，OS2的每级主站系统包含BRP基础资源平台、OCS运行控制系统、OMS运行管理系统、POC电力系统运行驾驶舱、MTT镜像测试培训系统等几大部分，涉及功能模块212个，本文按优先级与建设选择性进行分析，结合传统二次系统的层次架构，确定BRP、OCS为主要灾备部分。其中数据中心DC部分为灾备的重中之重。在发生灾难时，首先要保证数据的可靠性，有数据作为基础，应用按照预先设定的数据级、应用级等顺序进行恢复。

表1　OS2系统的纵向灾备层次定位表（部分）

2　灾备系统建设

在建设灾备系统过程中，要保障系统运行的连续性，首先主备系统的数据、应用、操作及各项功能需要一致，其中数据和模型的灾备是系统构建面临的首要问题。

2.1数据中心灾备

数据灾备的核心是数据中心的灾备，内容涵盖各类数据库服务器中的数据、图形、参数、模型，建设初期以全数据同步形式在灾备系统中建设备数据中心，系统投运之后，将由增量方向对方服务器同步信息。系统具备同步监测，失效检测及功能快速迁移的能力，相关的服务注册、服务管理及服务监视通过OSB总线实现［4］。

图2　数据中心灾备示意图

1）电网模型灾备

灾备系统的理想目标是易维护甚至免维护，其中电网模型的同步是其他同步的基础，可以采用实时同步和定期同步等方式进行，结合全数据灾备和增量同步进行主备同步［5］。其中定期同步方式有手动同步和延时同步两种。对于不能随时更改的模型、图形、参数采用定期同步。在新建厂站接入或其他变动引起电网模型参数改变时，可采用手动方式同步。

按照OS2体系的相关标准，未来的所有主系统在同一级别将通过横向OSB总线互联，不同级别的主系统将通过广域OSB总线互联。总线向灾备系统开放，灾备系统直接耦合到广域OSB总线，主系统和灾备系统通过纵向总线互联，实现两系统的无缝切换。同时灾备系统通过广域OSB总线与其他各专业各级系统互联。

2）数据灾备

（1）实时数据灾备

主备系统的实时数据同步分为以下两种情景：

①共用前置，主备系统通过调度数据网并行采集厂站端的实时数据。正常运行时无需做主备系统数据同步。发生通信故障时两者通过高速通道实现数据的实时双向同步。

②独立前置，主备各自采集厂站端实时数据及转发数据。正常运行时各自以独立的数据源为主，故障时依据发生的环节不同，以非故障方的数据为核心向故障方转发。

（2）历史数据灾备

历史数据包括测量数据和状态估计数据、电能计量数据、各类累加数据、统计计算数据、事故追忆数据、带质量标签的数字值报告、应用软件计算结果断面等［6］。

灾备系统的历史数据由数据理软件采样保存在数据库中。主、备系统具备历史数据修复功能，以保障主、备系统历史数据的完整性。历史数据同步采用定期同步或手动同步方式。同步周期根据需要确定，时间间隔选取数分钟至数小时。

3）操作信息灾备

主系统的应用程序利用平台的转发功能把操作报文同步到备系统，备系统的应用程序收到主系统的操作报文后再做相应的处理，从而实现操作的同步。当系统为“主”工作模式时，挂牌、人工置数、封锁等操作信息上传到CIS服务器，备系统的CIS客户端接收上述信息并将其更新至系统中。通过CIS服务，主、备调系统电网运行状态可始终保持一致。对于涉及下发的操作，如遥控、计划下发等，则仅主系统执行。

2.2OCS应用级灾备

根据OS2系统级别的不同，应用也有所不同，网省级系统具备DaC、Pul、DSP、SSP、OCS、OMS、MTT等应用功能，在建设灾备系统时首先考虑监视控制应用，然后才涉及高级应用，系统业务管理方面的应用。地级系统常规配置了包括BRP、DC、监视中心、控制中心等应用，灾备的过程也是从监控开始逐步延伸。OCS应用中心的灾备包括稳态/动态/暂态监视、设备监视、智能告警等，环境监视、在线预警等应用模块。主备切换过程依附于SOA架构，实现系统组网的解列与自恢复。

2.3 通信链路灾备

1）采集部分灾备

采集灾备是指从数采部分向上灾备，其目标是保障前置部分故障时系统能够正常运行。

（1）独立采集

数据采集目标是实现OS2系统及灾备系统与厂站、其他调度中心及外部系统实现各类数据交换。功能包括通信链路管理、规约处理和数据转发等，为提高吞吐量和高可靠性，采用多机冗余和负载均衡技术。在投资允许的情况下，独立采集灾备系统抗风险能力最强，在正常情况下，主系统通过调度数据网采集220kV以上高电压等级变电站、主力发电厂RTU的数据，其他电压等级变电站信息通过转发接入；灾备系统接收同步信息，同时也进行数据采集，随时判断通道、数据的准确性，并保留处理功能，但不进行下行控制。

（2）采集部分备用

采集部分备用的形式能够节省资金。一般通信服务器及采集设备备用部署，前置机等花费高的设备主备共用。通信服务器与数据采集节点之间采用网络通讯方式，网络透明，扩展能力不受主机I/O插槽个数的限制，其I/O处理对主机也不构成影响。内置的规约库和设备类库扩展规约容纳范围，包括部颁远动规约，变电站综合自动化规约，国际通用远动规约以及其他的计算机通讯规约和通讯协议如：IEC101、DNP3.0、IEC103、IEC104、SCI1801、U4F、CDT92、CDT85、XT9702、TALUS、MB88、TASEII等。

（3）采集系统集群化备用

采集系统备用以分组集群化形式建设，利用通道优先级管理实现采集的并行服务，以动态路由机制完成采集服务器与通道的动态数据交换，消除传统主备方式下的系统“瓶颈”，起到多机并行相互备用的效果。集群化采集工作方式具有监听能力，同时能够进行任务分流，降低主系统的任务负载量。

2）通道部分灾备

对于灾备要求高的OS2系统，通道部分备用能有效规避通道部分发生的故障，双通道建设能够进一步提高通信安全可靠性。

该情况下，主系统故障不影响灾备系统的运行。当一侧系统某厂站通道中断或某厂站数据长时间不刷新但通道状态正常时，系统自动将正常运行侧该厂站的实时数据发送到故障侧系统，对于任意厂站，只要有一路通道正常，就能保证通信链路畅通。对于区域性灾备的场景，前置集群需具有大容量采集处理能力，设计采用单进程多线程模式分担海量终端信息的接入。

2.4全景灾备

全灾备建设从OS2的数据中心开始，向下延伸到厂站及设备层，构建纵向全景灾备系统，业务功能齐备，包括基础设施的的设备层灾备建设，涵盖发电、输电、配电、用电等多业务系统的备用数据中心建设，以及数据采集部分和通信链路部分的灾备系统建设，一直纵向到底建设厂站的备用系统，从而全面防范由各种风险引起的主系统异常。

3　结论

本文结合长期工作经验及对OS2系统的深入理解，对基于OS2的灾备系统建设架构及实现进行探讨，纵向展开OS2灾备系统的建设层次并探讨每个层次的灾备实现，从数据、应用、通信、全景等多个维度进行了灾备系统建设的全面阐述。目前在南网范围内，茂名、佛山已经完成了数据中心级的数据中心灾备，在广西省内也开始试点建设OS2数据中心和OCS应用灾备。虽然考虑多方面因素建设需分阶段逐步进行，其结果将显著提高整个南方电网的系统容灾能力，提高抗风险指数，积极推动二次系统一体化的建设进程。

［1］ 汪际峰. 南方电网一体化电网运行智能系统建设初探［J］. 南方电网技术， 2012， 6（2）： 1-5.

［2］ 周华锋， 易仁波， 王玉琴. 南方电网一体化运行智能系统灾备建设模式初探［J］. 南方电网技术， 2014，8（2）： 9-14.

［3］ 刘育权， 吴国沛， 熊文， 等. 对提高地区电网调度系统抗灾能力的探讨［J］. 电力系统保护与控制， 2009，37（24）： 203-206.

［4］ 孙姗， 杨帆， 王玉琴， 等. 主备系统电网信息同步在杭州市调与监控中心的实现［J］. 电子世界， 2013，10（20）： 90-92.

［5］ 辛耀中. 新世纪电网调度自动化技术发展趋势［J］.电网技术， 2001， 25（12）： 1-10.

［6］ 孙宏斌， 李鹏， 李矛， 等. 中国南方电网在线分布式建模系统研究与设计［J］. 电力系统自动化， 2007，31（10）： 82-86， 91.

Preliminary Investigation of
Disaster Recovery System Construction based on OS2

Lin Peiming1Wang Yuqin1Pan Kaiyan1Yi Renbo2
（1. Dongfang Electronics Co.， Ltd， Yantai， Shandong 2640001；2. Guangdong Electric Power Design Institute， Guangzhou 510663）

During the construction process of operation smart system in China Southern power grid， one goal is disaster recovery system construction. Relies on OS2 of system framework， regard based resources platform and operation control center as the entry point， Combine application function module deployment and level closely， propose the implementation method of data center、and application of operation control system、and communications link， and panorama disaster recovery based on OS2。Which data center of disaster recovery construction including model、parameter、history data、real-time data and operation information， is the foundation of disaster recovery system which take over the main system smoothly of based data source. The other layer disaster recovery system of construction involves core application module of I district and the communications part of disaster recovery， disaster recovery of collection can effective avoid fault and risk of front-collection. Panoramic longitudinal system of disaster recovery is further extended vertically. Independence is stronger， Capacity to avoid the risk is increasing， it will guarantee the continuity of the power secondary network.

operation smart system； disaster recovery system； operation service bus； data center

中国南方电网公司重点科技项目（K-ZB2011-011）

林培明（1971-），男，山东烟台人，MBA，高工，从事电力系统全系列产品架构和项目管理工作。