云计算模式在电力调度系统中的应用

明樵

摘要：随着社会经济的不断发展，电网规模越来越大，各种新能源的接入也对电网的计算和运行水平提出了更高的要求。在这种新形势下，云计算作为一种新兴的科技成果，它可以用极快的速度对相关数据进行高效率高质量的运算，并且具有可扩展，高可靠等特点。因此，如果在电力调度系统中应用云计算技术，可以大大缩短电网潮流计算和分析的时间，提高电网的运行效率，为建设智能电网提供了有效的支撑。而且在云计算的环境下，能够实现资源共享，在突发情况下实现主调与备调信息的无缝切换，提高了电网运行的稳定性和安全性。所以要想更快更好地实现电力工业向现代化进程迈进，就必须要重视科技的力量^【1】。本文主要是分析解读云计算技术对电力调度系统所能产生的益处。

关键词：云计算模式;电力调度系统;应用

前言

我国经济发展逐渐走向繁荣，无論是社会生产还是人们生活的用电需求都越来越大，特别是近年来风电，光伏等新能源大规模接入电网，对于电网的稳定性提出了更高的要求。传统的电力调度系统能力已经不能满足实际需要。为了保证用电的安全性和稳定性，人们提出了将云计算模式应用于电力调度系统中，提升电力调度系统的计算能力和运行质量，实践证明这是一种有益的尝试。

1 云计算的含义和工作特性

云计算（cloud computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。它能够有效的扩大IT设备硬件和软件的应用环境，转变服务产品的应用和计算方法，实现资源的统一管理。云计算平台的工作特点有以下三个方面，首先计算资源是面对网络公开的，所以不需要针对信息资源进行定位，也不需要去了解它的性能和故障等，所以云计算能够相对不同的信息进行统一的管理，有效的保证用户准确掌握信息数据。第二是用户不需要关注云计算的每一个具体步骤，因为云计算本身就能够对数据进行智能整合，确保获得准确的数据信息，有效保证了优化使用和弹性变化。最后为了能够为用户提供继承和便利的信息资源获得方法，云计算还设有人机交互接口，实现了信息资源的通用和共享^【2】。

2 关于云计算服务的概述分析

云计算主要是对外提供服务的，它的服务类型分为三类，即基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。这三种云计算服务有时称为云计算堆栈，因为它们构建堆栈，它们位于彼此之上，以下是这三种服务的概述：

1、基础设施即服务IaaS）

基础设施即服务是主要的服务类别之一，它向云计算提供商的个人或组织提供虚拟化计算资源，如虚拟机、存储、网络和操作系统。 ^[6]

2、平台即服务（PaaS）

平台即服务是一种服务类别，为开发人员提供通过全球互联网构建应用程序和服务的平台。Paas为开发、测试和管理软件应用程序提供按需开发环境。

3、软件即服务（SaaS）

软件即服务也是其服务的一类，通过互联网提供按需软件付费应用程序，云计算提供商托管和管理软件应用程序，并允许其用户连接到应用程序并通过全球互联网访问应用程序。

云计算还包括了其他多种技术，其中最为明显的体现便是在保存资源的使用效率上得到了大幅度的提高，同时对于大量的数据可以并行进行处理和计算，从而提高了数据处理的效率^【3】。

3 关于电力调度系统与信息化的内容分析

一是根据电力系统之中的每一个遥测量的变化对数据进行运输，并且也是从整体的角度出发去监视各种电力数据的实际输送情况，从而实现电力系统的保护。二是可以引导电力系统根据其正确的方式进行运转，同时也可以配合电网企业完成监管的工作。三是在电网受到损坏或者出现故障的时候，可以提供出指导性的建议。对于每一个电网管理单位而言，其信息化并不是在一个程度上的，同时监管的方式也是并不相同的，这样就导致其各个部门和班组的信息形成了孤岛，从而限制了电网企业各个部门之间的信息交流。通过应用云计算技术，各个部门和班组使用同一个云平台上的资源，信息交流和数据交换没有阻碍，可以打通信息孤岛，促进信息流通。同时因为在电网运行操作的时候出现的数据量比较大，大概占据了总数据量一半左右，因此电网企业掌握好电网运行数据便成为了一种挑战，然而在有压力的情况下才会有动力，所以电网企业需要对云计算机技术的应用引起高度的重视，从而保证电网调度的顺利进行。

4 云计算虚拟化技术

4.1 硬件虚拟化技术

硬件虚拟化，可以理解为增加一个抽象的虚拟化层，把物理硬件和运行系统分开，运行系统作为文件运行在虚拟化层上，从而增加计算资源的使用效果和方便性，减少了相关的维护工作。通过硬件虚拟化，可以把一台服务器转换成多台虚拟机，每个虚拟机运行着自己独有的操作系统和应用软件，实现了各个虚拟机之间的负载实时互补，增加了资源的使用效率，同时也确保了各个应用的功能，最终达到节省运行时间和维护成本的目的。

4.2 应用虚拟化技术

应用虚拟化技术是一种把服务器上的应用程序虚拟化到本地客户端的技术。管理员不用再给每台电脑安装应用程序，相反，他们把所有的应用程序都安装在一台“承载服务器”上，然后利用虚拟应用技术把“承载服务器”上对应的人机交互界面程序传送给客户端、微型工作站等设备上使用。和桌面虚拟化的区别是，应用虚拟化不会向用户发送完整的桌面，只会把应用程序本身传送给用户^【4】。当多个应用程序需要发送给多个用户时，只需要在云平台运行多个独立副本并分别发送给他们。

5 云计算在电力调度系统中的应用研究

5.1 电力调度系统的需求

随着社会经济的发展，电网的建设规模不断扩大，智能电网的应用范围也越来越广，电力调度系统要进一步提升计算能力才能适应这种新形势。电力系统的需求体现在以下几方面：一是要有能力处理电力系统中的海量数据，二是可以充分利用硬件资源，三是实现多业务协同，四是具备良好的扩展性。要想满足这些要求，就必须依靠一种具备强大计算能力的技术，云计算的应用就成为一种必然选择。

5.2 云计算应用于电力调度系统中的优势

首先，调度系统是整个电力系统的核心部门，其中所包含的信息量是非常巨大的，在IaaS集成管理下，系统中的硬件资源可以被充分利用，降低系统运行成本;其次，云计算具有很强的扩展性，可以为电力系统提供更多计算资源;第三，数据存储在云端进行，不受存储空间的限制;第四，在开发服务产品的过程中，开发对象是经过验证的服务资源，因此与传统的开发模式相比周期较短;第五，集约化的管理模式可以大大节约人力资源，降低调度人员的工作量;第六，云计算采用分布式计算模式，这使自动化调度过程变得更加可靠。

5.3 应用中的核心技术

首先是虚拟化技术，其中又包括了几点关键技术：一是存储虚拟化，由于电网调度系统中存在大量异构数据，对这些数据进行虚拟化管理，无论是存储还是使用都更加方便，可以随时根据调度需要调用其中的数据;其次是主机虚拟化，主要是为实现“需则可用”这一目标提供技术支持，目前该项技术还在进一步发展之中;第三是桌面虚拟化，目前电力调度系统对这方面的需求并不迫切，但是办公自动化已经成为一种必然趋势，因此需要引起重视。其次是分布式技术，一是并行计算技术，可以对国家级电网、省级电网以及市级电网等不同层级电网的关键数据进行统一采集、实时监控，实现对这些数据的并行计算和统一管理^【5】。并行计算技术对外界条件有一定要求，如计算任务划分要明确、网络速度要够快等;第二是分布式数据库，这是云计算应用中最关键的技术，其具有数据共享的优点，且可以根据实际需要实现局部自治，但是建设过程需要付出大量人力财力，需要在功能性和成本方面做好协调。

5.4 存储和数据处理

智能电网调度系统运用云计算主要是实现大量数据的计算工作，还有针对超大量的数据信息进行安全传送工作。在云计算应用过程中，首先一定要保证对于电能的输送和发送调度，全面掌握网络部件之间的数据情况，有效的控制好各个组件之间的流向和顺序，才能实现系统基础平台工作的高可信度和高工作效率。为了能够避免人为因素而产生的数据丢失现象发生，需要及时利用电网模型和实时数据采集进行恢复和维护工作，掌握好电网的承载能力和运行能力，将危险扼杀在萌芽状态。

5.5 提升信息感知与同步的支撑能力

特高压大电网的形成和交直流系统高度融合，电网事故在交直流之间、区域间、不同电压等级间的关联性、复杂性越來越高。多级调度机构同步感知电网运行中的事件或异常信息，以及调度人员之间的即时消息通讯尤为迫切。因此需要提供统一、高效的跨调度机构信息传输方法，构建适度集中的云平台，建立国（分）、省（地）间信息交互机制，实现信息的按需汇聚及分发，提升调度机构之间信息感知能力，为电网运行中的全景感知、智能控制、协同处置提供支撑。

5.6 提升调度管理精益化的支撑能力

目前的调度管理应用存在以下问题：横向各专业间的基础数据有冗余、不一致的现象，需要通过数据维护与业务流程的紧密融合，实现基础数据源端维护;纵向各级调度机构间的数据同步性差，存在对象名称不唯一等现象，无法实现数据信息的自动汇集和广域检索;以设备对象为中心的数据关联性程度较差，导致数据查询不灵活、不完整、不准确;调度管理查询主题不明确，缺乏全局性规划，存在主题重复和定位困难等问题。这都需要在云平台上实现统一电力调度通用数据对象的标准化建模及协同维护共享方式，合理规划数据分析应用主题，实现全局查询及可视化展示的服务化应用等，由此提升调度管理精益化的支撑能力。

5.7 云计算技术构建

云计算技术涉及的内容比较多，使用一定要慎重，首先应合理选择虚拟化集成方式，针对设备及时的维护，平滑升级。云计算需要以虚拟化技术为基础进行，不占据主机内存，实现主机和存储设备的异构，实现不同数据的统一管理，提高扩展性。云计算存储技术的关键在于分布式的底层基础平台，它能够有效地减少网络信息的复杂程度，同时保证业务工作系统的安全平稳性。不过为了能够有效保证系统应用的多样化，还需要针对设备的服务总线进行合理调配，保证是点对点、点对多、多对点的连接方式，同时还在数据服务总线中加入信息排序和信息同步的管理机制，能够有效地避免单点工作失效之后设备无法运行现象，有效保证了系统的可用性。

5.8 IT构架的设计

电力调度系统中云计算的IT构架由以下几个层面构成：一是模型云，这一层的运行需要虚拟技术提供支持，将所有电力调度业务包含在内，形成一个完整的调度模型，实现一体化云服务;二是数据云，将电力调度系统中的所有数据进行分类管理，将各个数据库有机结合起来，为系统提供高效的数据服务;三是搜索云，其将上面两个模块作为基础，以搜索引擎作为连接，便于信息的查询与优化处理;四是计算云，主要为小干扰计算以及暂态稳定计算等重要计算过程提供协同服务，提升计算质量和效率;五是计划云，主要是为调度计划服务，一方面是提供调度数据和参数，另一方面是对调度状态进行通知，同时可以支持统一计算;六是桌面云，其相当于整个电力调度系统入口，在桌面云的支持下才能完成其它“云”的访问和使用;七是调度云，其将上述提到的各种“云”统一管理，整合为一个调度资源池，具备可扩展性的特征，可以根据数据的增加情况实现动态扩展。

6 云计算在信息化过程中的具体运用

电网企业在数据的管理上合理使用软件和硬件两种资源，而电力调度系统在对数据的处理应用上也合理地使用了云计算这一新兴的技术。比如：提供海量数据并进行合理分析以便更好地对电力调度系统进行监管;利用云计算模拟电网资源的调配;主备调切换过程中信息的无缝切换等。云计算系统主要是按照需要供给需求者资源、做好资源的整合监控以及镜像管理等方面的工作，然后再将所记录下的数据呈递给监管系统并在云平台上进行统一展示。云计算系统旨在达到的效能有以下几点。

（1）使用虚化模拟的技术支撑去构建一个云计算技术资源库，以便于更好更有效地实施资源的管理整合、合理分配和调节资源、增强资源间的共享度和使用效率，努力优化资源使用方式。（2）智能控制资源使用，充分利用云计算技术的价值。（3）充分使用云计算技术的快速查找并解决问题的能力，及时有效地提供所需服务。（4）资源按需分配与供应。

结束语

综上所述，云计算是一种新型技术，是未来智能电网管理的重要发展趋势。尤其是当前的发展形式下，国家电力系统调度需要有强大数据处理能力和系统分析能力的技术予以支持，而云计算技术的应用也符合了此种管理需求。所以，使用云计算技术对电力调度数据进行分析和汇总，对于电力调度工作的优化具有积极意义。但是因为当前云计算技术发展尚未成熟，将其应用于电力调度系统中存在一定的安全风险，为此，需要深化研究，对电力调度和云计算工作进行符合行业需要的改进和完善，以此促进电力行业的稳健发展。

参考文献：

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[2]熊力，桂胜.基于云计算的大电网在线分析计算模式研究[J].电气应用，2015，13（17）05：124-129.

[3]王鼎，钱科军，高一丹，等.云计算平台技术及其在电网调度中的应用[J].电网与清洁能源，2015，31（4）：72～78.

[3]唐琳.云计算模式在电力调度系统中的应用探析[J].信息系统工程，2017（03）：91.

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