基于云計算的電網(wǎng)調(diào)度控制培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計

陳建

摘要：隨著電力建設(shè)步伐的不斷加快，建設(shè)高參數(shù)、大容量、長距離的復(fù)雜智能電網(wǎng)已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，規(guī)模變得越來越大，其在運行時相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息也會隨之急劇增加。準確可靠的實時數(shù)據(jù)信息是電網(wǎng)調(diào)度運行人員監(jiān)控的直接依據(jù)，同時也是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)用分析的基礎(chǔ)保障數(shù)據(jù)。尤其是最近幾年，自動發(fā)電控制、電網(wǎng)調(diào)度潮流分析、電力系統(tǒng)運行風(fēng)險評估等高效分析軟件在電力系統(tǒng)中廣泛推廣使用，要獲得科學(xué)調(diào)度策略，調(diào)度運行人員就需要依賴系統(tǒng)強有力的調(diào)度自動化系統(tǒng)，這就對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的實時性、可靠性、精確性等提出了更高的要求。對于一個省網(wǎng)調(diào)自動化系統(tǒng)而言，在日常運行時要接受幾百個廠站的運行數(shù)據(jù)，大約直采和轉(zhuǎn)發(fā)共享遙測遙信量可達幾萬個。如此龐大的采集規(guī)模，如何對大量智能監(jiān)測終端所產(chǎn)生的超大規(guī)模運行數(shù)據(jù)信息進行實時可靠、安全高效的采集、傳輸、存儲和管理就顯得十分必要。

關(guān)鍵詞：云計算;智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng);設(shè)計

前言：

基于智能電網(wǎng)云計算的智能預(yù)警針對數(shù)據(jù)資源和計算資源廣域分布、計算量大、對計算能力的要求高等特點建立電力系統(tǒng)的一體化仿真，在仿真過程中沒有系統(tǒng)的簡化和等值。智能電網(wǎng)云計算的超級計算能力足以滿足實時海量數(shù)據(jù)處理的要求。智能預(yù)警包括實時監(jiān)測電壓是否保持在規(guī)定范圍之內(nèi)、節(jié)點電壓是否越限、無功功率分配的合理性;實時監(jiān)測系統(tǒng)潮流，分析判斷正常運行及在規(guī)定擾動條件下功角是否將失去穩(wěn)定;實時監(jiān)測系統(tǒng)頻率，分析計算當發(fā)電機有功功率發(fā)生變化、啟停發(fā)電機組以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時對系統(tǒng)頻率的影響;實時監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)備情況，分析計算在正常模式及N-1模式下由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變、發(fā)電機功率改變、系統(tǒng)潮流變化時對設(shè)備產(chǎn)生的影響;同時，從各方面實時監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，對可能發(fā)生的事故進行快速預(yù)警。

一、調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)用云計算的可行性分析

（一）云計算可以為調(diào)度自動化系統(tǒng)提供足夠的底層技術(shù)支持

對于云計算技術(shù)來說，其主要描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上的交付模式，這種技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中經(jīng)常會涉及到通過互聯(lián)網(wǎng)來進行資源的虛擬化操作，其在本質(zhì)上是采用互聯(lián)網(wǎng)的思維方式來進行計算的服務(wù)，這樣可以起到較為理想的效果?，F(xiàn)階段，可以提供的服務(wù)類型主要有以下幾種，即基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、軟件服務(wù)、平臺服務(wù)等等幾種類型，在實際工作展開的時候，可以隨時隨地并且快捷的對所需要的位置信息進行共享，從而使資源得到快速的釋放，使得資源的管理工作變得有條不紊[2]。

目前，我國對于云計算技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛了，尤其是在互聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用，例如微軟、亞馬遜、百度以及阿里巴巴等等，其技術(shù)已經(jīng)較為成熟。其中使用最多的是云計算當中的分布式計算功能，一開始此項環(huán)節(jié)技術(shù)只適用于非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)分析，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用的范圍也開始變得越來越廣泛，便開始在數(shù)據(jù)集分布式計算變成中進行應(yīng)用，經(jīng)過長時間的技術(shù)探索，取得了較為理想的效果，但是隨著后來數(shù)據(jù)需求量的不斷增加，流式數(shù)據(jù)的處理技術(shù)誕生，為調(diào)度自動化系統(tǒng)的底平層操作提供了基礎(chǔ)。

（二）實時性

在對電力自動化系統(tǒng)進行調(diào)度的時候，其對于實時性的要求非常高，通常情況下，數(shù)據(jù)的采集以及處理達到100萬點以上的時候，數(shù)據(jù)處理的性能就會有顯著的提高，通常會達到10萬/s，這對于系統(tǒng)的整體運行有很大的考驗?，F(xiàn)階段的調(diào)度自動化系統(tǒng)的構(gòu)架普遍采用集中式的構(gòu)架或者是分布式構(gòu)架，不管是前者還是后者，都對單獨的服務(wù)器容量有較強的依賴性。云計算屬于分布式的集群結(jié)構(gòu)，因此提供了強大的內(nèi)存處理能力，滿足了云計算技術(shù)調(diào)度自動化系統(tǒng)的需求。

（三）調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性

電網(wǎng)的整體運行質(zhì)量與調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性有很大的關(guān)系，因此對調(diào)度自動化的系統(tǒng)提出了較高的要求。傳統(tǒng)的技術(shù)與云計算技術(shù)進行比較，不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的技術(shù)大多所采用的是“雙機熱備”的架構(gòu)，在功能的部署上主要提出兩個節(jié)點，通常是一主一副的展開工作。除此之外，也有一部分的功能部署在多個節(jié)點上，從而在一定程度上實現(xiàn)了“一主多備”的功能，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，云計算技術(shù)所涉及到的數(shù)據(jù)庫越來越廣泛[3]。也就是說，采用什么樣的構(gòu)架以及自動化系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的，會直接關(guān)系到調(diào)度自動化整體運行的質(zhì)量，分布式的云計算構(gòu)架提供了一個較好的解決方案，分布式的文件系統(tǒng)在實際運行的過程中經(jīng)常是一個文件分成三份，并且每個文件又會有許多的節(jié)點，如果這些節(jié)點當中的一部分出現(xiàn)故障，整個運行系統(tǒng)就會受到嚴重的影響，在很多時候這都是不可避免的。在成千上萬個節(jié)點當中進行計算，這就需要云計算具有較為理想的繁殖能力，可以根據(jù)節(jié)點的實際個數(shù)來進行擴張，從而滿足實際運行的需要。

二、基于云計算構(gòu)架的新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)方案

（一）硬件的構(gòu)架

對于云計算系統(tǒng)來說，硬件的構(gòu)架是非常重要的，新一代的調(diào)度自動化系統(tǒng)的硬件主要是采用集群技術(shù)，即一個集群通常會由數(shù)十個、數(shù)百個甚至是數(shù)千個服務(wù)器通過局域網(wǎng)絡(luò)連接而成，并且共同提供一項服務(wù)。在進行計算的時候，通常會采用彈性計算的方式來進行，這樣所涉及到的范圍更加寬廣，在進行數(shù)據(jù)的儲蓄以及分析的時候應(yīng)該注意對實際情況進行了解，為其提供分布式的文件系統(tǒng)以及實時的數(shù)據(jù)庫等等，使云桌面的集群用戶服務(wù)終端的工作展開變得更加順暢[4]。

云集群的儲蓄方式與傳統(tǒng)的儲蓄方式有很大的區(qū)別，云集群的儲蓄由分布式的文件系統(tǒng)來決定。云計算軟件可以利用集群服務(wù)的方式來為硬件的管理以及連接來提供儲存的空間。對于集群中的資源來說，在進行自動資源部署的時候所有節(jié)點以及其應(yīng)用的狀態(tài)都是可以進行監(jiān)控的，在監(jiān)控的過程中經(jīng)常會將文件文成三份，并且其中的任何一個節(jié)點都是較為獨立的，一旦其出現(xiàn)故障，不會影響到其它節(jié)點的正常運行。

（二）平臺的構(gòu)架

對于新一代的調(diào)度自動化設(shè)備來說，其平臺構(gòu)架也有了一定程度的改觀，現(xiàn)階段的云計算平臺構(gòu)架開始全面的采用分布式計算構(gòu)架，在對數(shù)據(jù)進行處理的時候，會涉及到成千上萬的數(shù)據(jù)點，在對數(shù)據(jù)點進行計算的時候效率可以達到秒級以內(nèi)。其主要的數(shù)據(jù)處理類型包括非結(jié)構(gòu)化的處理以及流式數(shù)據(jù)的處理等等，這兩種處理方式都有較為理想的效果。該平臺的模塊主要包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分布式架構(gòu)、實際數(shù)據(jù)分布架構(gòu)、分布式文件架構(gòu)以及分布式實時數(shù)據(jù)庫等等。而對于新一代的調(diào)度云計算平臺來說，在很大程度上會改變原有的系統(tǒng)運行模式，不用進行單獨的硬件采購以及操作系統(tǒng)，而是將云計算平臺提供的虛擬資源所搭建的子系統(tǒng)或者是傳統(tǒng)的構(gòu)架遷移到云平臺當中。

（三）電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)池以及大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用

通常情況下，電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)池所儲存的數(shù)據(jù)主要內(nèi)包括主網(wǎng)110KV以上的模型、歷史數(shù)據(jù)以及圖形數(shù)據(jù)等等，全網(wǎng)PMU數(shù)據(jù)、火電機組以及脫硫算數(shù)據(jù)。在對大數(shù)據(jù)進行儲存的時候，首先應(yīng)該對業(yè)務(wù)的實際需求進行精準的把握，這是非常關(guān)鍵的，在對數(shù)據(jù)進行儲存的時候，要按照統(tǒng)一的規(guī)范來進行，要打通各個業(yè)務(wù)單位。按照這樣的思路來對電網(wǎng)實際的運行前情況進行把握，電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)池應(yīng)該按照場景的規(guī)劃來進行應(yīng)用區(qū)的劃分。從而使數(shù)據(jù)整合區(qū)存在儲存量的歷史記錄，然后對同步庫體積統(tǒng)一庫可進行分析以及應(yīng)用。在對其數(shù)據(jù)進行整理以及分析的時候，需要考慮到調(diào)度任務(wù)的策略以及質(zhì)量控制等等，還要對數(shù)據(jù)的血緣進行分析。

結(jié)束語

經(jīng)過本文的分析，不難看出，新一代的調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)該采用分布式的多數(shù)據(jù)中心模式來進行建設(shè)，這對于我國行業(yè)內(nèi)今后的發(fā)展會有很大的幫助，對于行業(yè)整體社會效益的提升也會有很大的幫助。

參考文獻

[1]梁壽愚，胡榮，周華鋒，何超林，方文崇，趙化時，唐羿軒，黃振.基于云計算架構(gòu)的新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2016，10（06）：8-14.

[2]席禹.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)性能評價與提升策略研究[D].華南理工大學(xué)，2017.

[3]伍洲.電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2017，7（23）：62-63.