在大型风电场中，有效的对SCADA数据库文件进行备份具有重要意义。本文首先讨论了可能出现的SCADA系统故障分析及目前常用的数据容错及备份策略，从而采用磁盘阵列RAID容错技术和Windows Server Backup增量备份方案对SCADA应用程序和MySQL数据库进行定期备份，从而有效保证了风电场SCADA数据库备份的高可靠性，这种备份策略不仅简单、经济实惠，而且易于实现，对风电场SCADA数据备份具有重大意义。
1 引言
风能作为一种清洁的可再生能源，已经日益引起世界各国的注意，风力发电技术已趋于成熟。在大型的风电场中有几十台甚至上百台风力发电机组，风电场SCADA数据库系统运行过程中，经常会遇到由于计算机硬件故障、软件错误、病毒、人为误操作等原因造成SCADA数据丢失或损坏。如何将数据从错误状态恢复到某一正确状态，减少数据文件的丢失，增强SCADA数据容错能力，是风电场运行维护人员需要解决的一个问题。数据容错可通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据，从而提供了很高的数据安全性和可用性，当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。风电场SCADA数据库一般运行在Windows服务器上，Windows Server 2008操作系统自带一个非常高效的备份工具---Windows Server Backup，利用该工具风电场运维人员可以对服务器数据库实施备份，而且可以创建备份计划实现自动备份。在备份时，需要考虑备份时间点的选择，备份到何处、备份哪些数据和备份频率，从而能够利用有限的资源最大程度地恢复被破坏的数据，确保风电场SCADA数据库系统的可持续正常运行。
2 可能出现的系统故障分析
对于目前的风电场SCADA监控系统来说，可能出现如下故障，它们都将会导致系统无法正常运行，并且会丢失数据。
2.1 物理故障
物理故障时指造成系统无法正常运行的软硬件损坏。如操作系统故障、应用程序损坏，硬盘故障、主机故障等。物理故障直接导致系统无法继续运行。这类故障相对来说容易查找，也容易恢复。此类故障不会造成太大损失，只要能够及时修复就可以排除故障。
常见的几种物理故障包括：
2.1.1 硬盘故障 SCADA服务器系统的硬盘上存储着风电场所有机组的运行数据，其重要性不言而喻，一旦出现硬盘故障，如若硬盘数据无镜像，便会造成数据丢失，后果十分严重。
2.1.2 操作系统故障 非法操作造成系统崩溃，系统文件被破坏导致操作系统宕机等。
2.13 应用程序损坏 如风电场SCADA应用程序因病毒破坏导致程序缺少配置文件或运行脚本，或配置文件、运行脚本被篡改，引起服务停止，造成SCADA应用程序无法运行。
2.14 整机损坏 由火灾、地震、洪涝灾害等造成整机无法运行。
2.15 网络设备故障 错误的添加或删除移动设备、电路板老化、电器元件寿命到期等造成设备无法正常运行。
2.16 人为误操作 由于人为误操作引起的数据库紊乱、数据丢失、系统死机等。
2.2 逻辑故障
逻辑故障包括两种，第一种是系统能够正常运行，但实际内部数据已经损坏，如数据库文件无法读取，无法导出数据库文件等。第二种是系统虽然完好无损，可是系统中的部分数据是错误的。这类故障的隐蔽性特强，通常难以发现，更难以修复。
常见的几种逻辑故障包括：
2.2.1 数据不完整 SCADA系统缺少部分数据库数据，有缺失。
2.2.2 数据不正确 SCADA系统数据虽然完整，但是数据很明显是错误的，与实际明显不符。
逻辑故障的隐蔽性很强，由于难以发现，因而具有更大的危害性。
上面提到的两种故障，对备份工作有不同的要求：物理故障会造成SCADA系统无法正常运行，很容易发现，但要求能够迅速恢复系统。逻辑故障不易发现，但只要有原始数据，同样可以恢复系统运行，这就要求长期进行历史数据备份。
风电场SCADA数据库的正常运转和安全极为重要，风电场运维人员应提高SCADA数据库系统的高可用性和在遇到数据损坏时尽快恢复系统运行，考虑到经济实用性和对服务中断的容忍程度，风电场SCADA数据库应采取容错和备份双重机制。
3 常用的容错及数据备份策略
3.1 容错策略
3.1.1 磁盘阵列
磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID)，即独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列，磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上，在阵列中的任意一个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。常用的RAID级别有RAID0、RAID1、RAID5等。
3.2.2 双机热备
双机热备特指基于高可用系统中的两台服务器的热备(或高可用)，因两机高可用在国内使用较多，故得名双机热备。从广义上讲，就是对于重要的服务，使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务。当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。双击热备由备用的服务器解决了再主服务器故障时服务不中段的问题。双机热备一般情况下需要由共享的存储设备，实现双机热备，需要通过专业的集群软件或双机软件，价格不菲。
3.2 备份策略
备份策略指确定需备份的内容、备份时间及备份方式。各个单位要根据自己的实际情况来制定不同的备份策略。目前被采用最多的备份策略主要有以下三种。
3.2.1 完全备份
备份全部选中的文件夹，并不依赖文件的存档属性来确定备份那些文件。
3.2.2 增量备份
增量备份是指在一次全备份或上一次增量备份后，以后每次的备份只需备份与前一次相比增加或者被修改的文件。
3.3.3 差异备份
差异备份是针对完全备份：备份上一次的完全备份后发生变化的所有文件。
4 风电场SCADA数据库容错及备份建设目标
风电场SCADA数据库数据容错及备份应达成如下目标：
4.1 系统灾难性故障数据零丢失
出现系统故障后，修复数据要求达到零数据丢失的高安全性。
4.2 数据库数据的完全备份
通过磁盘冗余阵列(RAID1)，进行数据自动冗余，而不需人为干预。
通过Windows Server 2008 Backup自动增量备份功能，定时再次对数据库文件定时备份。
通过每季度一次风场运维人员的数据库文件的完全拷贝，实现数据第三方存储。
4.3 数据恢复应急演练
定期对风电场运维人员进行数据恢复应急演练，在故障突发时以便尽快处理故障，恢复SCADA数据库正常运行。
5风电场SCADA数据库容错策略及数据备份策略
5.1 容错策略的组成
基于风电场使用Windows server 2008操作系统的服务器，一般来说，要实现RAID可以分为硬件实现和软件实现两种。所谓硬RAID就是指通过硬件实现，同理软件实现的就称作为软RAID。所谓硬RAID，就是用专门的RAID控制器将硬盘和电脑连接起来，RAID控制器负责将所有的RAID成员磁盘配置成一个虚拟的RAID磁盘卷。对于操作系统而言，它只能识别到由RAID控制器配置后的虚拟磁盘，而无法识别到组成RAID的各个成员盘。软RAID就是不使用RAID控制器，而是直接通过软件层实现的RAID。与硬RAID不同的是，软RAID的各个成员对于操作系统来说是可见的，但操作系统并不把各个成员盘呈现给用户，而只是把通过软件层配置好的虚拟RAID卷呈现给用户，使用户可以像使用一个普通磁盘一样使用RAID卷。硬RAID需要购买磁盘阵列卡，而软RAID可直接在操作系统上实现。
在风电场Windows Server 2008 服务器上，共需要4块硬盘。C盘单独为一块硬盘，容量为60G，用于存放操作系统。由两块160G硬盘组建RAID1，共同使用E盘，形成冗余镜像，用于存放SCADA应用程序和数据库程序及数据。F盘单独为一块硬盘，用于存放Windows Server Backup备份数据。具体方法如下：
5.1.1 在SCADA服务器再安装3块SCSI磁盘，容量160G。
5.1.2 打开Windows Server 2008，右击“计算器”，点击“管理”，弹出“服务器管理”，点击“存储---磁盘管理”，激活磁盘1、磁盘2，并将磁盘1、磁盘2转换成动态磁盘。将磁盘1、磁盘2做RAID1磁盘镜像，镜像完毕后，磁盘1、磁盘2容量共为160G，命名为“RAID1 SCADA”卷。
5.1.3 右击“磁盘3”，激活磁盘3，并将其转换成动态磁盘。将磁盘3新建简单卷，命名为“Backup备份”卷。 见图1。
图1
5.1.4 将SCADA应用程序、MySQL数据库安装至E盘，因磁盘1、磁盘2互为镜像，如若磁盘1损坏，磁盘2可继续运行，不影响SCADA应用程序、MySQL数据库正常应用;如若磁盘2损坏，磁盘1可继续运行，不影响SCADA应用程序、MySQL数据库正常应用。但此时应及时修复损坏的磁盘，插入新的磁盘后，可将数据再次镜像到新磁盘内，再次做到数据冗余。
5.2 备份策略
应用Windows Server 2008自带的Windows Server Backup功能，可以对E盘数据进行单一备份或安排定期备份。
5.2.1 在Windows Server 2008上安装“Windows Server Backup”。
5.2.2 启动“Windows Server Backup”，点击“备份计划”，配置“备份计划向导”，选择备份配置“自定义”，选择备份项目“本地磁盘(C)”、“RAID1 SCADA”，排除“Backup 备份”卷，点击“下一步”，指定备份时间“每日一次 21：00”，点击“下一步”，选择目标磁盘“磁盘3”，点击“下一步”，弹出“Windows Server Backup”提示框，点击“是”，点击“完成”。此后磁盘3专用于存储备份，并且在Windows资源管理器中不显示整个磁盘。第一次备份为完全备份。
5.2.3 在Windows Server 2008 R2系统中， Windows Server Backup还可单独对卷中某些文件单独配置定期备份任务，备份数据能力较Windows Server 2008更为强大，选择余地更强。
5.2.4 点击“配置性能设置”，选择“始终执行增量备份”，点击“确定”。即备份始终执行增量备份策略。
5.2.5 如果需要恢复数据，则点击“恢复”，选择用于恢复的备份的日期，选择恢复类型，选择要恢复的项目，指定恢复选项，点击“确认”，从而恢复数据。如若系统盘无法打开，则在服务器光驱内插入系统光盘，以光盘启动服务器，选择“Repair your computer”,在System Recovery Options提示框内选择“Restore your computer using a system image that you d earlier”，选择早期备份的镜像文件，进行数据还原。
6 结束语
风电场SCADA数据库24小时不间断运行，如果没有采取数据容错和数据备份、恢复措施，故障时就会很容易导致数据的丢失，甚至有时造成的损失是无法弥补与估量的。风电场数据库普遍采用MySQL数据库，应用MySQLhotcopy热备份数据，对操作人员要求极高，而采用磁盘阵列RAID1对风电场SCADA数据库进行镜像容错，并用Windows Server Backup 定时增量备份，不仅经济实惠，而且易于实现、维护也十分简单，不需风电场运维人员额外操作，故是风电场SCADA数据备份的首要之选。(作者供职于东方-电气(通辽)风电工程技术有限公司)
