云計(jì)算在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

● 國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司信息通信分公司 趙劭康

云計(jì)算概念最早由Google前CEO埃里克·施密特提出，其理念是將數(shù)據(jù)信息存放在互聯(lián)網(wǎng)中，無(wú)論數(shù)據(jù)使用者在何時(shí)何地，都可以第一時(shí)間獲得所取數(shù)據(jù)。云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以按需、易擴(kuò)展方式來(lái)提供所需資源（硬件、軟件、環(huán)境平臺(tái)等）。提供資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)之為云。云計(jì)算是由分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、虛擬化等傳統(tǒng)技術(shù)相融合發(fā)展的技術(shù)產(chǎn)物。云計(jì)算在企業(yè)中運(yùn)用，可以大大降低硬件、軟件投資及管理成本。

1 智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)及架構(gòu)

1.1 智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)

智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，結(jié)合通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息流、電力流和業(yè)務(wù)流“三流”融合的現(xiàn)代電網(wǎng)等，包含發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度和用電等環(huán)節(jié)。

云計(jì)算和智能電網(wǎng)分別代表下一代數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的發(fā)展方向，智能電網(wǎng)以信息革命和技術(shù)手段推進(jìn)電網(wǎng)體系的升級(jí)和改革，建立用戶(hù)和電網(wǎng)管理者之間的聯(lián)動(dòng)，信息革命中云計(jì)算必然存在。

1.2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

相對(duì)于傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，智能電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)中，增加了電網(wǎng)、用戶(hù)間的信息交互，形成了電廠、電網(wǎng)、調(diào)度中心之間的信息交互，增加了電網(wǎng)的智能疏導(dǎo)功能。

由于智能電網(wǎng)中加入了用戶(hù)和電網(wǎng)之間的能量信息交互傳遞，這樣在光伏發(fā)電、小型風(fēng)力發(fā)電及太陽(yáng)能發(fā)電可以方便合理進(jìn)行并網(wǎng)。

2 智能電網(wǎng)計(jì)算模式和云計(jì)算

隨著分布式及網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，對(duì)整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)分析、模擬仿真和多任務(wù)并行處理成為現(xiàn)實(shí)。智能電網(wǎng)發(fā)展下，各個(gè)區(qū)域內(nèi)電力調(diào)度及網(wǎng)絡(luò)連接愈加顯得緊密，智能電網(wǎng)計(jì)算不但要求高性能及穩(wěn)定地完成計(jì)算，同時(shí)也要滿(mǎn)足跨區(qū)域、跨電壓等級(jí)的協(xié)作，組成各區(qū)域間數(shù)據(jù)信息互聯(lián)共享，以此完成整個(gè)電網(wǎng)各類(lèi)分析仿真任務(wù)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量和生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)數(shù)據(jù)不斷增加，云計(jì)算較強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力可滿(mǎn)足智能電網(wǎng)新型計(jì)算模式。目前，云計(jì)算在智能電網(wǎng)發(fā)展中已得到部分應(yīng)用，有些省級(jí)電網(wǎng)已建有大型的電力數(shù)據(jù)仿真中心，并且具有一定完善的分布計(jì)算能力。電網(wǎng)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在高速專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)中，且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)隔離，具備了較高的安全性。

3 智能電網(wǎng)中云計(jì)算設(shè)計(jì)模式

3.1 智能電網(wǎng)云計(jì)算架構(gòu)

云計(jì)算是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或廣域網(wǎng)相互通信的多種設(shè)備和用戶(hù)組成的一個(gè)復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。從圖中可以看出，云計(jì)算結(jié)構(gòu)大致可分為兩大主體：云平臺(tái)控制中心和云平臺(tái)整合的各類(lèi)計(jì)算資源。云平臺(tái)控制中心主要是接收到用戶(hù)的請(qǐng)求后，將用戶(hù)的任務(wù)分為若干項(xiàng)子任務(wù)，動(dòng)態(tài)均衡地把各項(xiàng)子任務(wù)分配給云平臺(tái)中的各類(lèi)計(jì)算資源進(jìn)行處理。各子任務(wù)處理完成后，計(jì)算結(jié)果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或廣域網(wǎng)重新匯聚至云平臺(tái)控制中心，最后反饋給任務(wù)請(qǐng)求用戶(hù)。云平臺(tái)控制中心可以對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，把用戶(hù)數(shù)據(jù)根據(jù)需要存儲(chǔ)至不同設(shè)備中，當(dāng)用戶(hù)請(qǐng)求利用數(shù)據(jù)時(shí)，可以將數(shù)據(jù)從不同的存儲(chǔ)設(shè)備中讀取并進(jìn)行整合。利用虛擬化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，上述數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)過(guò)程，從用戶(hù)角度看，都是屬于“黑盒”模式。云計(jì)算平臺(tái)為每個(gè)用戶(hù)創(chuàng)造了一個(gè)獨(dú)立虛擬的系統(tǒng)環(huán)境，因此每個(gè)用戶(hù)認(rèn)為自己是整個(gè)云計(jì)算技術(shù)資源的唯一用戶(hù)。用戶(hù)通過(guò)不同的終端接入至云計(jì)算平臺(tái)，如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、智能手機(jī)或平板電腦等。終端設(shè)備接入的多元化使得云計(jì)算平臺(tái)在推廣使用非常方便。

圖1 云計(jì)算體系架構(gòu)

云計(jì)算平臺(tái)通過(guò)傳感器、GPRS等設(shè)備構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的采集傳輸，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集既可以是SCADA傳感器，也可以是智能電表等采集終端。智能電網(wǎng)所采集的數(shù)據(jù)量是巨大的，可以是采集終端所獲取的時(shí)間、溫度、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在處理過(guò)程中，需要具有強(qiáng)大計(jì)算存儲(chǔ)能力的云計(jì)算平臺(tái)才可以完成其實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性的要求。在智能電網(wǎng)中劃分的集團(tuán)廣域?qū)＞€(xiàn)網(wǎng)，為云計(jì)算提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

3.2 智能電網(wǎng)云計(jì)算實(shí)例

以國(guó)家電網(wǎng)有限公司桌面終端管理系統(tǒng)為實(shí)例，介紹云計(jì)算平臺(tái)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。桌面終端管理系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)終端的控制實(shí)現(xiàn)了可控、能控、在控的監(jiān)測(cè)，同時(shí)能夠同其他網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備進(jìn)行安全集成，為辦公網(wǎng)絡(luò)提供了安全穩(wěn)定的系統(tǒng)環(huán)境。

桌面終端管理系統(tǒng)通過(guò)云計(jì)算體系，對(duì)所有辦公終端的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全生命周期的檢測(cè)控制，利用云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其所有終端網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、移動(dòng)存儲(chǔ)、主機(jī)安全審計(jì)等行為集中管理。物理終端為云計(jì)算模式框圖中的物理層，電力廣域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成模式中的接口層。應(yīng)用層部署硬件構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)及桌面管理系統(tǒng)提供終端狀態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也是“云”服務(wù)的核心。如圖2所示。

圖2 桌面終端管理云體系

4 結(jié)束語(yǔ)

基于“云”的智能電網(wǎng)，除為電力系統(tǒng)分析提供存儲(chǔ)能力和分布計(jì)算支持外，還具有硬件投資低、可擴(kuò)展性強(qiáng)、便于軟件升級(jí)維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。這隨著云計(jì)算的大規(guī)模應(yīng)用，運(yùn)檢、營(yíng)銷(xiāo)、調(diào)度等各專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)也將通過(guò)建立安全穩(wěn)定的云計(jì)算系統(tǒng)，給不同權(quán)限的業(yè)務(wù)部門(mén)使用，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的智能接入，既可提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，又能加快實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的進(jìn)程。

云計(jì)算技術(shù)還在不斷發(fā)展中，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用也處于起步階段。云計(jì)算在電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化、監(jiān)控調(diào)控、信息融合等方面都有極大的發(fā)展空間。