國網直流中心作為國家電網有限公司的直屬專業機構，是特高壓直流輸電技術的核心支撐單位，更是西電東送國家戰略的關鍵執行主體。若將覆蓋全國的特高壓直流輸電網絡視作國家能源配置的重要動脈，直流中心就承擔著保障這些動脈安全穩定運行的核心職責。

截至2025年底，國網直流中心負責服務保障全網54項直流輸電工程、112座換流站的安全運行，其中特高壓直流工程24項，承擔著全國近98%的跨區電力輸送任務。其在直流輸電領域的技術實力與運行可靠性處于全球領先水平，所運維的直流輸電系統可靠性遠超海外同類工程，管理的輸電資產規模也隨著特高壓工程的推進持續增長。

構建跨越安全分區的新一代智能運行分析系統

為適配“十五五”期間特高壓工程建設規劃，應對新增特高壓工程及換流站的管控需求，國網直流中心牽頭開展特高壓直流智能運行分析系統的研發申報工作。該系統并非傳統的監控平臺，而是嚴格遵循《電力監控系統網絡安全防護導則》要求，打通安全Ⅰ區、安全Ⅱ區與安全IV區的智能化工程，核心業務模塊形成了從數據感知到決策執行的完整閉環。

系統架構示意圖

系統采用“雙網冗余 + 核心設備雙活”的架構設計，兩套系統互為熱備，保障運行的連續性：

安全Ⅰ區作為實時監控核心，通過專線直連換流站網關機，對電壓、電流、開關狀態等運行數據進行毫秒級采集，實現核心設備運行狀態的實時可視化。

安全Ⅱ區聚焦故障深度研判，負責故障錄波數據的全生命周期管理，當電網出現波動時，可精準采集控制保護系統的錄波數據，開展故障溯源分析。

安全IV區的數據中臺通過正向隔離裝置接收Ⅰ/Ⅱ區的同步數據，為電子測量設備在線監測、換流變故障分析等高級智能應用提供數據支撐。

調度計劃與自動控制模塊則根據系統分析結果，生成功率傳輸計劃，并通過自動控制模塊精確調節換流站運行參數，保障西部清潔能源向東部的平穩輸送。

業務規模擴大帶來的三大挑戰

隨著特高壓換流站數量的持續增加，國網直流中心的業務數據處理壓力大幅攀升，傳統技術架構逐漸顯現出難以適配業務發展的問題：

海量時序數據存儲壓力

特高壓直流運行場景下的數據呈爆發式增長態勢，僅核心設備臺賬就完成了200余萬條的標準化治理，還歸集了500余項直流故障案例。傳統集中式數據庫在處理大規模數據時易出現性能瓶頸，無法滿足海量數據的長期存儲與快速查詢需求，部分歷史數據被迫歸檔，對設備運行趨勢分析等工作造成制約。

跨安全區數據同步難題

業務數據需在物理隔離的不同安全區之間流轉，正向隔離裝置易造成傳輸延遲，難以匹配實時量測數據的毫秒級傳輸要求；同時，單一的數據同步方式無法兼顧實時數據的低延遲需求與錄波大文件的完整性需求，網絡波動時還可能出現數據丟失，影響故障診斷的準確性。

核心系統國產化適配要求

作為國家關鍵能源基礎設施，特高壓直流智能運行分析系統需實現全棧國產化替代。如何在替換傳統數據庫的同時，保障“雙網冗余”架構下的高可用容災能力，滿足RTO < 30秒的要求，且不中斷7×24小時的連續監視，成為系統建設的關鍵難題。

分布式數據庫架構的技術突破

針對上述挑戰，國網直流中心聯合國網信產集團、國網江蘇省電力公司及清華大學，引入分布式數據庫重構系統數據底座，依托數據庫的核心特性實現了業務痛點的精準解決：

存算分離破解存儲瓶頸

面對海量的運行數據，分布式數據庫的存算分離架構發揮了關鍵作用。系統采用3節點分布式集群部署，支持無感知在線水平擴容，可根據換流站數量增長靈活增加節點，線性提升算力與存儲能力，滿足未來130座換流站的數據接入需求。同時，構建“分布式內存節點+分布式硬盤集群”的分級存儲體系，既保障了數據的毫秒級讀寫效率，又突破了單機存儲限制，預留的存儲冗余可支撐錄波數據長期安全留存。

HTAP引擎提升數據處理效率

分布式數據庫的混合事務/分析處理能力實現了業務處理模式的優化，利用TiKV處理高并發的數據寫入，通過TiFlash加速分析查詢。在實際測試中，系統對大規模運行數據的查詢響應效率較傳統架構平均提升60%，調度人員可在查看實時運行波形的同時，完成歷史趨勢的比對分析，解決了實時數據讀寫與歷史數據分析的資源沖突問題。

分級同步打通跨區數據壁壘

針對跨安全區數據同步的問題，項目團隊設計了分級同步方案：對安全Ⅰ區的實時遙測數據采用增量同步加心跳校驗的機制，保障毫秒級傳輸效率；對安全Ⅱ區的故障錄波大文件則采用斷點續傳加哈希校驗的方式，避免傳輸中斷導致的數據丟失。目前系統已接入多座換流站的運行數據，畫面交互延遲控制在合理范圍，數據同步成功率達到99.99%。

系統上線的全流程保障措施

考慮到特高壓直流系統運行的連續性要求，項目組制定了嚴謹的實施保障體系，確保系統平穩上線：

在上線前的準備階段，對核心服務器與數據庫節點開展滿負荷壓力測試，模擬極端工況驗證架構穩定性；集成調試階段，參照行業規范完成功能檢測，并搭建仿真環境模擬電網波動、設備故障等場景，提前排查潛在問題。

試運行期間，建立分級預警機制，針對數據采集延遲、告警誤報等異常情況進行分級響應處置，確保問題閉環率達到100%。通過一系列嚴謹的管控措施，最終實現了新老系統的平滑過渡與無縫銜接。

系統應用的多重效益

依托分布式數據庫的支撐，系統的運行風險主動識別準確率、核心設備狀態預警準確率、故障智能診斷準確率等核心指標均達到預期標準，其中運行風險主動識別準確率不低于95%，核心設備狀態預警準確率不低于92%。系統能量可用率保持在較高水平，直流平均單極閉鎖率持續降低，同時助力國網直流中心的管理資產規模與主營業務利潤實現穩步增長。

系統韌性保障電網安全

系統采用3副本部署模式，支持單節點故障自動轉移，實現RTO < 30秒、RPO = 0的高可用標準，結合全量加增量的備份策略，具備數據秒級時間點恢復能力，為特高壓直流電網的安全運行筑牢了數字化防線。

系統韌性保障電網安全樹立國產化轉型行業標桿

該系統是特高壓直流領域首個規模化應用分布式數據庫的案例，驗證了國產數據庫在大規模數據處理場景下的可靠性，為能源、交通等關鍵行業的數字化轉型與國產化替代提供了可復制的實踐經驗，成為電力核心業務智能化升級的典型示范。