電力系統(tǒng)云計算中心研究與實踐

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PowerSystem

Vol.35No.Jun.文章：1000-3673（2011）06-0171- 號：TM 文獻標志碼 學科代碼，，安（中國電力科學，市海淀區(qū)ResearchandPracticeofCloudComputingCenterforPowerMULianshun,CUILizhong,AN(ChinaElectricPower titute,HaidianDistrict,Beijing100192,:Thedevelopmentofcloudcomputingtechniqueanditsservicemodesarepresented,andthefeasibilityandnecessityofadoptingcloudcomputingtopowersystemapplicationarediscussed.Thedestinationofconstructingcloudcomputingcenterforpowersystemanditscharacteristicsareexpounded,andthedetaileddesignofthelayersofsystemarchitectureforcloudcomputingcenteradoptedinthefieldofsimulationarepresented,theyare:infrastructurecloud,datamanagementcloud,simulationcloud,cooperationcloudandconsultingservicescloud.Theprincipalstandardsandkeytechnologiesofcloudcomputingcenterforpowersystemsuchasdatastandards,powersystemmodelintegration,massdatamanagement,dynami kdispatching,cooperativeworkareresearched.Finally,apracticalapplicationscenarioisgiven.KEYWORDS:powersystem;cloudcomputing;powersystemsimulation標準和進行了研究，最后給出了實際應用場景：云計算是當前計算機技術領域一個非常熱門的。學術界目前對于云計算還沒有制定的標準和明確的定義，目前常用的概念是：云計算是指(informationtechnology,IT)基礎設施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源(硬件、平臺、)。提

IT基礎設 ， 算等計算機概念發(fā)展而來的計算的好處是無需增加硬件投資、無需裝、無需人員培訓和管理成本，能夠立計算資源、享受及時和穩(wěn)定的云計算的電力系統(tǒng)計算平臺，了電力系統(tǒng)云計算平臺的實現(xiàn)，展望了云計算在電力系統(tǒng)安全分析、潮流與優(yōu)化潮流計算、系統(tǒng)恢復、、調(diào)云計算引入電力系統(tǒng)，利用系統(tǒng)廣域網(wǎng)建立電計算能力和資源，為系統(tǒng)提供超級計算能力，并以電網(wǎng)電能損耗、智能分析功能為例介紹了自20紀60年術的電力系統(tǒng)仿真計算、監(jiān)測控制以及生產(chǎn)運行管理就已開始應用，當時電網(wǎng)規(guī)模較小，計算機的運算能力有限，需將電網(wǎng)等值化簡后進行計算。Vol.35No.算分析，計算規(guī)模基本滿足了互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展的 低的劣勢凸顯，難以滿足高強度實時性要求。并行和分布式計算技術的應用，使得大規(guī)模互聯(lián)電力系統(tǒng)的超實時動態(tài)真和多任務并行處理成為現(xiàn)實。隨著大區(qū)互聯(lián)發(fā)展，區(qū)域內(nèi)各地區(qū)網(wǎng)絡連接愈加緊密，電不但需要高性能，同時也越來越需要電壓等級的協(xié)作，共同構建電網(wǎng) 類分析計任務。例如目前用各網(wǎng)省專業(yè)技術同機制，工作效率低下且數(shù)據(jù)由各級部散維護，定期合并匯總，及時性和完整性較差雖然數(shù)據(jù)整合及協(xié)作計算問題仍然制約著互聯(lián)仿真計算、安全穩(wěn)定性分析、設備和生產(chǎn)管術發(fā)展與水平提升。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷 并行計算的基礎上，本文認為研算中心，實現(xiàn)全網(wǎng)模型數(shù)據(jù)的云計算在計算機業(yè)界發(fā)展迅速，已經(jīng)有很多公司在很多國家建立了云計算中心，提供從基礎到應用的各層次服務，并已有一些成功的案例。但由于云計算的服務類型尚不完善豐富以及存在問題等因素，應用還不夠廣泛，有必要針對電力系統(tǒng)需求，進一步深化研究。目前，電力行業(yè)已經(jīng)建成了大型的電力系統(tǒng)仿真中心，具有了一定規(guī)模的計算資源和資源，并實現(xiàn)了完善的分布式仿真計算方法[8-16]。在行業(yè)普及了 與聯(lián)網(wǎng)完全和應用計算機比較早的行業(yè)，積累了豐富的產(chǎn)品和開發(fā)經(jīng)驗，因此，無論從硬件還是軟由單獨部署的硬件和獨立運行的轉換為集

網(wǎng)數(shù)據(jù)的融合一致及計算的協(xié)作有數(shù)據(jù)中心資源，各用戶所占用的計算與資源根據(jù)需要申請和供給，形成資源高效的調(diào)高安全性。用戶云計算中心的數(shù)據(jù)和計算服務必須滿足安全規(guī)范，采用安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸模式和嚴格有效的權限管理模式。高可靠性。采用數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點互換等措施保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機更為可靠。通用性和可擴展性。數(shù)據(jù)和計算不針對特定的應用，可以同時支撐不同的電力系統(tǒng)應用運行。云的規(guī)?？伸`活伸縮，滿足用戶規(guī)模增長和應用的需要。強大的計算能力。具備并行分布式處理能力和任務調(diào)度機制，是實現(xiàn)大規(guī)模電網(wǎng)的快速仿真運算的基礎。心應用運行的具置，就可以通過網(wǎng)絡服務來采用“即服務”的運行模式，以服務的方式8）高共享和協(xié)作性。云計算中心的數(shù)據(jù)可以工作特點的多用戶協(xié)同建模、仿真計算等工作機根據(jù)電力系統(tǒng)仿真云計算中心的建設目標和系統(tǒng)特點，以及云計算的理論和技術，可知電力系統(tǒng)云計算中心以計算服務為主，基礎設施共享為輔，因此在層次上將云計算資源管理層進行簡化，重點突出電力系統(tǒng)應用功能。電力系統(tǒng)仿真云計算中心的體系架構如圖1所示，可分為基礎第35卷第6 電網(wǎng)技 技術答疑、技術協(xié)助、培技術答疑、技術協(xié)助、培 計算、狀態(tài)估計、暫態(tài)穩(wěn)定、支撐、數(shù)據(jù)通信、任務調(diào)度和接口服數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)、版本管理和日志管基礎作系統(tǒng)、虛擬化管理 1Fig.1Systemarchitectureofthecloudcomputingsimulationcenterofpowersystem基礎設施云包括硬件和基礎。硬件包括大規(guī)模計算機群、海量系統(tǒng)和高速通信

題的有效。版本管理是將修改后的數(shù)據(jù)按照時間和規(guī)則定期保存，形成一個個歷史版本，需要仿真計算云通過大規(guī)模的計算機群，提供電力系統(tǒng)計算服務。仿真計算技術支撐計算程序組成。技術支撐分為數(shù)據(jù)通信層、任務調(diào)度層和接口服務層等幾個層次。數(shù)據(jù)通信層為大規(guī)模輸入和輸出數(shù)據(jù)提供通信服務，保證數(shù)據(jù)在用戶和云之間以及云的完整和高效傳輸。仿真計算云采用分布式計算技術和高性能并行計算技術，前者可以同時進行多任務處理，后者可以對大規(guī)模電網(wǎng)進行實時和超實時仿真。任務調(diào)度負責多任務在計算機群上的合理分配以及絡；基礎包括操作系統(tǒng)、虛擬化管理、大型分布式數(shù)據(jù)庫、分布式文件系統(tǒng)、分布式管理、云計算開發(fā)和測試工具等?；A設施云是實現(xiàn)其他應用云的基礎和必備條件，要支持異構機群，具有高可靠性、可擴展性和智能自愈功能?；A云初期可以是集中部署的機群，未來可以在異地部署，甚至將公司各單位數(shù)據(jù)管理云在基礎設施云的數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)以工程為單位的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)的管理。工程數(shù)據(jù)可以包括設備銘牌參數(shù)、電網(wǎng)模型、元件模型參數(shù)等。工程可以為某個用戶私有，也可以為多個用戶共享。私有工程可用于研究或測試；多用戶共享的工程，可以實現(xiàn)對電網(wǎng)數(shù)據(jù)的管理和分級。數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)、版本管理和日志管理等功能。數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)校核、數(shù)據(jù)拼接分割、數(shù)據(jù)比對等功能，是數(shù)據(jù)管理的基礎和功能。數(shù)據(jù)編輯包括數(shù)據(jù)錄入、文件和數(shù)據(jù)庫導入、不同數(shù)據(jù)格式的轉換、數(shù)據(jù)修改和保存、數(shù)據(jù)導出等。數(shù)據(jù)校核包括電網(wǎng)模型規(guī)范性校核、唯一性校核、合理性校核、拓撲結構校核和平衡校核等，是提高數(shù)據(jù)正確率的有效手段。數(shù)據(jù)比對是對不同方式、不同時間條件下電

管理標準和接口規(guī)范，只要符合該標準的計算程電力系統(tǒng)計算包括穩(wěn)態(tài)計算的拓撲分析、狀態(tài)估計、調(diào)度員潮流、靜態(tài)安全分析、電壓無功優(yōu)化、最優(yōu)潮流等，以及暫態(tài)計算的暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、短路電流等，都可以部協(xié)同工作云部署協(xié)同，通過工作組管理、成復雜的工作任務。此外，協(xié)同還提供、音頻、文字等溝通，支持屏幕共享、程序共享、白板、辦公便理和計算過程中遇到各種問題，需要技術的幫助。咨詢服務云提供有經(jīng)驗的值班，進行技術答疑和技術協(xié)助，幫助用戶分析數(shù)據(jù)、查找問題；且可以接受用戶的委托，代替用戶完成復雜的分析計算，按照要求交付包含技術報告在內(nèi)的完整的研究成果；還可以通過 培訓、Vol.35No.電力系統(tǒng)云計算標準和1）數(shù)據(jù)標準。要實現(xiàn)電網(wǎng)模型的、IECCIM國際標準，穩(wěn)態(tài)數(shù)PSASP的數(shù)據(jù)格式。分級海量數(shù)據(jù)管理技術。電力系統(tǒng)計算要仿真采用通用的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術外，需要針對電力系統(tǒng)云計算的特點進行研究和設計。以仿真計算中心為例，用戶數(shù)雖然很多但同時工作的用戶很少，每個用戶保存的數(shù)據(jù)雖然很多但當前使用的數(shù)據(jù)只是其中一小部分?？赏ㄟ^控制策略，把當前沒有使用的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫轉移到磁盤文件

同控制和權限控制等機制，保證協(xié)同工作安全有序進行。協(xié)同控制基于用戶感知、角色劃分、信息交互和工作流的配合實現(xiàn)。權限控制包括功能權限和數(shù)據(jù)權限。功能權限是用戶可以操作的功系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特點進行設計。數(shù)據(jù)范圍包括3個維10萬用戶。通過這一套系統(tǒng)，完全可以為公司、網(wǎng)公司、省公司、地根據(jù)服務對象的不力系統(tǒng)仿真云計算提供計算操作服務和通過程序接口為其他系通過云計算中心的人機界面，公司號，分配相應的資源，就可以建立自己的數(shù)據(jù)空算和分析。用戶在應用過程中無需關心設置、云計算中心的具體應用場景如圖2所示。 運行公司 規(guī) 科 2Fig.2Applicationscenariosofthecloudcomputing第35卷第6 電 技 通過云計算中心提供的服務接口，公司各級部門的系統(tǒng)，如規(guī)劃系統(tǒng)、計劃校核系統(tǒng)、安全評估和等系統(tǒng)，可將數(shù)據(jù)發(fā)送給云計算中心進行計算，計算完成后取回計算結果進行分析。這樣既可以加快系統(tǒng)的建設，還可以節(jié)約建設成本和運營成本。根據(jù)電力系統(tǒng)的要求，電力系統(tǒng)云計算中心初期可建設在公司內(nèi)

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