基于“云计算”构建新型调度自动化系统的研究

陈现浩　孙广萌　崔言华　樊明珠　李浩楠

摘要：云计算是数据计算技术下，新的云技术应用，在自动化系统管理中发挥了重要作用，不仅加快调度自动化系统过程，而且被广泛深入的应用，其优点众多但是，也暴露出一些弊端，因此基于此基础上，本文对调度自动化系统的出现的应用问题进行剖析，从调度自动化系统可行性、重要性方面着手，探讨可以摆脱传统的云计算调度问题的，现代化的自动化系统方案。针对这个问题，本文对系统设计方案进行总的分析 ，从硬件架构、平台架构出现的问题出发，找出了电网运行数据池数据技术思路，证明此次设计的可行性有效性，同时将本文设计系统在某电厂中进行实际操作，对本文系统可行性进行实际性的证实。

关键词：云计算  调度自动化系统  新型方案

一、引言

智能电网在近代电力工程当中发挥重要的作用，智能化的电网技术大范围使用，在很大程度上管理了电力输配，而智能电网的优点众多，可以满足交直流电能混合使用，除此之外由于自身高性能所以可以进行长时间远距离传输、而且可以满足大容量电网的性能需求，在实际应用中的可实行较强，其发电资源众多，包含内容项目条款层次类别不同，除了应用性较广的水、煤电，还有核以及抽水蓄能等，也包括可循环性的气、风力等资源。这是传统的智能电网本身不具备的特点，在实际的运行当中，自身高性能可以加快电能输配的控制速度，也就说人工作业量会大大的降低，这样人工负担也会降低、机械的高精准化也会降低电力事故发生率，随着市场发展，影响因素不断增多，社会需求更加多样化，服务主体更加多元化，所以必须改变传统的电力系统，发展适合更多社会人群使用的电力系统，从而满足现代社会下不同的社会个层次的电能的需求。需求产生供给，所以就需要对电力系统不断的发展完善，从而研究出适合社会需求的新型的深化电力系统，这就对电网的系统特性提出更高的要求，对电网自身的发展来说既是机遇又是挑战，这样就会增加电网安全压力，那么如何高效的进行资源优化配置、同时在资源配置的时候，可以达到节能减排效果，逐渐成为电网发展的主要倾向，信息化下的云计算，实现资源共享，信息模拟。智能电网数据工作量也不断的提高，数据规模爆炸式的增长，继续新的智能电网调度系统。从硬件架构、平台架构出现的问题出发，从而对数据进行处理，这里的信息处理不仅是归纳整理，互联网下信息是虚拟的必须有效的甄别信息的实时性，有效性，从电网数据综合能力入手，找到适合社会需求的调度电网系统。找出了电网运行数据池数据技术思路，证明此次设计的可行性有效性，同时将本文设计系统在某电厂中进行实际操作，对本文系统可行性进行实际性的证实，对整个电网系统发展都具有重要意义。

二、云计算技术在电网调度自动化系统中应用可行性分析

（一）云计算的底层技术支撑

云计算技术主要是以借助联网信息技术，對IT服务功能的开创，主要是通过增加和使用等新型模式，此模式现代化特点显著，同时在社会生活中应用的范围广，在信息技术下互联网动态化可以发挥远程管理动态监督，这是传统的电网管理系统不具备的特点，大数据下必须对网络多加利用，从虚拟化资源共享管理这一方面着手，其实就是对云计算模式的利用，只不过是冠上互联网思维名义。这种云计算技术下的服务模式下，打破传统电网系统不足，对信息进行整合管理，可以对信息进行动态监督远程管理及时更新等，在不同层次方面都是远远的由于传统的电网，这一系列的操作都提高了信息服务的水平，都是基于社会需求发展需要。这也是现代化电网调度自动化服务系统带来的良好成果。以下是其主要分类：这种方式最大的优势就是在于可配置计算资源共享池反复利用，将需求和资源相互对接，同时将网络和资源池建立感应系统，从而满足其资源获取的需求，这样信息资源的利用率就会提高，系统运行效率也会因此升级。系统自动化操作还可以有效的降低管理资源和服务提供商的工作内容，这样操作步骤就会大大减少。

同时云计算技术架构，拥有高超的计算资源切割技术，同时随着信息技术不断发展也得到了完善，此项技术在LaaS层构建中发挥重要作用，从以下可以看出：除了IT资源分配监控还有配置作用的发挥。而云计算分布式类属于PaaS技术层，此技术层一直是技术的核心层侧，在计算资源的叠加中发挥重要作用，在云计算初期运行中，分布式计算技术在非结构化数据中发挥了重要的作用，但计算技术的深入发展，同在流式数据的处理技术的帮助下，此项技术的性能也得到了一定程度的提高，这样调度自动化系统就有了基层技术依托，也就是说云计算在电网调度自动化系统中，意义重大同时可行性很高。

（二）云计算的实时性

电网调度数据一定要保证数据的真实性，所以就必须确保数据实时有效，因电力资源自身高速运转的特点，所以对电能输配质量要求较高，随着信息技术王珞丹普及，现代社会发展速度不断加快，新数据下的实现100万以上时，其中的远程终端单元等技术层就需要对10万次事件同步处理，但是系统的性能不足，导致工作负荷过大难以完成，那么电网运行的实时性也就不能够保证。同时云计算技术使用上，电网的调度自动化系统的架构依赖性有所增强，主要体现在计算机容量以及性能上，而MapReduce、流计算型的分布式计算技术，凭借其百亿级别的数据处理能力，来证明云计算的处理能力已经可以满足其要求。

（三）云计算安全性

云计算的安全性是网络系统使用关注的主要内容，在《电力监控系统安全防护规定》中明确提出，电力发展必须遵循“安全分区原则，紧抓网络专用、同时坚持横向隔离基本点、然后借助纵向认证。因此EMS监控技术在电力企业得到大范围的应用，尤其是对电能的生产输配应用比较广泛，同时必须做好防护等方面的安全性措施。

虽然多数的电力监控系统的实现难度较大，尤其是在监控与成本平衡控制方面，建议优先采用分散的方式，利用点对点方式对接系统，导致系统错乱繁杂的情况，除此之外系统的差异性也会带来相关方面的参差不齐，对系统防护影响效果最为显著。最后形成电力调度自动化系统安全不足致命性的缺憾，对自动化系统研究极为不利。

（四）云计算可靠性

电网调度自动化系统运行是一项重要工程，需要多方的一起助力，该系统不仅需要经过的可靠性的试炼，同时必须达到安全性标准，云计算的可靠性和电网电镀系统的安全性是相辅相成的，如果电网系统的安全性影响系统整体运行，及时借助其他的节点替代运行，系统故障的发生的可能性也会加大。云计算的扩张能力较强，可以根据需求来对节点数量进行增加，从而实现云计算的可靠性。

三、云计算调度自动化系统的新型方案设计

（一）硬件架构设计

新型云计算调度自动化系统的设计较为复杂，首先是对其硬件架构设计，硬件架构的设计必须借助云计算集群技术。在云计算集群技术下，服务器组成集群，局域网相互连接，数量范畴不断的激增，而这些服务器将服务连接，从而实现整个硬件架构设计的发挥。

现代化的云计算调度系统中，一旦成功连接集群服务器硬盘，就会生产储存空间，同时还具备扩展功能，也就是说服务器的增加存储也会得到相应的扩展，这样硬件需求和UNIX小型机器就会产生不配适反映，将会借由PC服務器取代，这样性能缺陷也会得到补偿，为了实现集群的资源自动部署功能，可以对将增设MapReduce、Storm、进行技术叠加，然后借助Ambari系统进行监控，从而实现整个系统功能。

（二）平台架构设计

此次的系统设计拟将使用分布式计算架构模式，从而更加高效的处理数据点，以下是其主要模块：

从架构设计内容进行分析，可以借助云计算技术，在信息平台下对虚拟资源信息搭共享，从而构建子系统架构。

本文的主要研究云计算调度自动化系统设计，通过借助云集群与云计算分布式计算技术，对硬件的平台功能实现真正的分离，业务系统成为现代化的整合功能，那么实施库的容量与性能也会因此解决，同时也会推动大数据应用。

四、实际应用分析

在电厂实际案例中，在此次设计思路指导下，可以借助云计算的Spark技术的使用，利用电网静态安全分析算法，在完成N-1的静态安全分析部署后，接着计算5个节点，然后在电网分析法下进行分布式数据集计算，从而对设备故障枚举向量进行预测，然后加入直流或是潮流分析算法，来完善Map阶段构建，从而检测出RDD中的应用实际性。在电厂实际案例中，在此次设计思路指导下，可以借助云计算的Spark技术的使用，利用电网静态安全分析算法，在完成N-1的静态安全分析部署后，接着计算5个节点，然后在电网分析法下进行分布式数据集计算，从而对设备故障枚举向量进行预测，然后加入直流或是潮流分析算法，来完善Map阶段构建，从而检测出RDD中的应用实际性。对RDD中的每项设备的故障情况进行总的检测，从而在Reduce阶段基获得映射任务结果，最后判断出电网的潮流越限。

为了提高算法的可靠性以及安全性，推行附加方案实验方案，以下是方案流程：

（1）首先确立数值仿真，同时做好5个标准测试的准备工作;

（2）借助Scala从而完成算法;

（3）做好运行算法规划，可以在五个从节点的集群进行，但是必须是一个主节点;

（4）比较集群规模以及算法性能，对结果进行对比。

在电厂实际案例中，在此次设计思路指导下，可以借助云计算的Spark技术的使用，对显示结果比较发现，计算模型主要是3925个分支和2645个节点，其电力设备从小到大主要是110kV、220kV、500kV的，然后独立运行50次算法。两者呈现线性递减趋势，也就是说集群规模的增加，其时间消耗也会降低，所以本算法可以降低时间成本，实际操作显示，N-1分析的不超过100s，而传统计算需要112s以上时间完成，也就是说Spark平台使用，对电网电力应用分析发挥促进作用，以下是应用程序的时间消耗图：

五、结论

本文对调度自动化系统的出现的应用问题进行剖析，从调度自动化系统可行性、重要性方面着手，探讨可以摆脱传统的云计算调度问题的，现代化的自动化系统方案。在电网调度自动化系统当中的应用中，此次研究总体划分为三大步骤：第一，对云计算技术可行性分析，第二分析云计算的实时性，第三是安全性分析。在实际验证中结果显示，云计算可行性较强，从硬件架构、平台架构出现的问题出发，找出了电网运行数据池数据技术思路，证明此次设计的可行性有效性，同时借助实例电厂的实际应用，证明调度自动化系统可靠性安全性可行性。不仅会推动电力行业发展，同时也会推动大数据模式的实际开发应用。从硬件架构、平台架构出现的问题出发，找出了电网运行数据池数据技术思路，证明此次设计的可行性有效性，同时将本文设计系统在某电厂中进行实际操作，对本文系统可行性进行实际性的证实。

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作者简介

第一作者：陈现浩（2000.01-），男，汉族，山东泰安人，山东华宇工学院，本科生，253000，研究方向：电气工程及其自动化。孙广萌（1999.12-），男，汉族，山东梁山人，山东华宇工学院，本科生，253000，研究方向：电气工程及其自动化。崔言华（2000.03-），男，汉族，山东淄博人，山东华宇工学院，本科生，253000，研究方向：电气工程及其自动化。樊明珠（2000.10-），女，汉族，山东菏泽市人，山东华宇工学院，本科生，253000，研究方向：电气工程及其自动化。李浩楠（2000.11-），男，汉族，山东泰安人，山东华宇工学院，本科生，253000，研究方向：电气工程及其自动化。