電力云計算研究

　　電力系統(tǒng)的計算任務(wù)繁重，實時性強，準確性高，對中心計算平臺的承載能力要求極高。現(xiàn)有的電力系統(tǒng)主要采用嵌入式測量工具，可拓展性差，信息集成分析能力弱，升級空間小，因而傳統(tǒng)落后的電力計算結(jié)構(gòu)、技術(shù)需要進行創(chuàng)新研究。 

　　通過提高電力系統(tǒng)的互聯(lián)程度與智能化操控，加強電力系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)的可靠性，建立計算分析模型，保證電力信息的采集、合成、分析、抵御等功能發(fā)揮，針對電力可靠指標的靈敏度、有效性等環(huán)節(jié)作出合理規(guī)劃，以云計算作為嶄新電力計算平臺的計算模式，成為整合動態(tài)虛擬抽象的電力資源的服務(wù)工具。云計算是以互聯(lián)網(wǎng)覆蓋技術(shù)為支撐，綜合運用若干計算技術(shù)的統(tǒng)稱。它是指分布式處理、并行處理和網(wǎng)絡(luò)計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn)，是基于網(wǎng)絡(luò)的超級計算模式。經(jīng)由遠程操控有效地切換數(shù)據(jù)實用，協(xié)同區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的共享資源，為每位用戶提供配套服務(wù)。 

1　電力系統(tǒng)的云計算 

　　電力云計算是根據(jù)國內(nèi)電網(wǎng)管轄進行的仿真模型構(gòu)制，各網(wǎng)絡(luò)都針對所轄區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)建立了較為詳細的電力系統(tǒng)模型，而對相鄰電網(wǎng)的模型則在一定程度上進行簡化和等值，并在此系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上進行計算機仿真，為電力系統(tǒng)調(diào)度、運行、監(jiān)控、保護、營銷提供重要依據(jù)。 

　　1.1　電力云組成 

　　由于電力具有分布自然、可靠性強、實時性高、生產(chǎn)、輸送、配置、使用同時完成的特點，因而電力系統(tǒng)的管理與控制的本質(zhì)特征就是“分級管理、分層控制、分布處理”。根據(jù)電力系統(tǒng)的分布計算、集群應(yīng)用的特征，構(gòu)建云計算網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)。 

　　為保證電力系統(tǒng)的層次清晰、布局合理科學(xué)，以主云和子云的級別區(qū)分資源調(diào)度，優(yōu)化電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)運行水平。如下圖所示，主云指電力系統(tǒng)終端整體結(jié)構(gòu)，子云指各個節(jié)點資源分配，相互之間的數(shù)據(jù)切換是通過分級管理控制。 

　　1.2　電力系統(tǒng)云體系結(jié)構(gòu) 

　　電力系統(tǒng)的云體系實質(zhì)上是類似于金字塔結(jié)構(gòu)形式，由基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)平臺、應(yīng)用程序組成。云體系按照層次劃分為高級訪問層、應(yīng)用接口層、基礎(chǔ)管理層、物理儲存層，通過分層協(xié)同開發(fā)，能夠滿足各級電網(wǎng)的計算要求。 

2　電力系統(tǒng)的云計算技術(shù) 

　　針對傳統(tǒng)電網(wǎng)測量技術(shù)中存在的模糊、不完全覆蓋、損耗程度嚴重等問題，現(xiàn)行投入應(yīng)用的智能化電網(wǎng)測量發(fā)展顯得更加靈活使用，特別是針對跨區(qū)域、跨平臺的電力數(shù)據(jù)計算，云計算具有高精度低損耗的特點，保證各級電網(wǎng)部門之間工作的協(xié)調(diào)性。 

　　2.1　云計算的資源整合 

　　電力系統(tǒng)是多用戶多節(jié)點復(fù)雜電力資源的集合體，這就要求電力云計算具備較強的自我組織能力、動態(tài)協(xié)同能力、資源共享能力，云計算可針對電力資源數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)，發(fā)出請求，進而接收反饋信息，調(diào)配云機制中的資源，加以整合。 

　　2.2　云計算的資源調(diào)度 

　　電力云計算需要就動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中任務(wù)需求進行整理調(diào)度，　降低任務(wù)調(diào)配的重復(fù)率，簡化客戶需求　，均衡云計算中可利用資源量。電力云需要針對資源的分布形式及客戶的參考要求，進行有效的調(diào)度管理。由于對云資源進行了虛擬化，云內(nèi)部任意終端可以像本地資源一樣訪問。在實際訪問中，采用云調(diào)度來實現(xiàn)對云資源的管理。系統(tǒng)根據(jù)動態(tài)得到信息對系統(tǒng)中的資源進行優(yōu)先排序，從而在得到計算請求后可以很快訪問到云中可用的資源。 

　　2.3　云計算的技術(shù)標準 

　　云計算具有安全性高、可靠性高、協(xié)作性高、通用性高、計算能力強、服務(wù)范圍廣等特點，配合電力系統(tǒng)的運用要求。云計算技術(shù)還具備自身的技術(shù)標準，首先采用規(guī)范化的數(shù)據(jù)模型，以IEC　CIM國際標準為依據(jù)，穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)交換可采用E格式規(guī)范，暫態(tài)技術(shù)數(shù)據(jù)分析以綜合程序PSASP的數(shù)據(jù)格式為準。電力云計算為電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度、科研提供了強大的技術(shù)支撐與服務(wù)效率，節(jié)約電力系統(tǒng)的維護成本。 

3　電力云計算的展望 

　　國內(nèi)關(guān)于電力系統(tǒng)的信息化建設(shè)仍然處在起步階段，各應(yīng)用系統(tǒng)相互獨立運行，在系統(tǒng)內(nèi)部形成了一個個信息孤島。重復(fù)處理交叉信息，容易造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信息的浪費與失效。因而在進行云計算技術(shù)拓展的同時，需要就云計算本身存在的問題進行有效地調(diào)節(jié)，對其未來發(fā)展進行積極的展望。 

　　3.1　安全穩(wěn)定 

　　對于大規(guī)模電力系統(tǒng)而言，時域仿真的計算量很大，因此目前尚只能應(yīng)用于離線分析。一方面在提高云計算控制協(xié)作效率，另一方面要保證云計算處理干擾問題的穩(wěn)定性要求，特別是基于網(wǎng)絡(luò)隨機性的分析處理因素，更需要對電力處理中的穩(wěn)定性和安全性進行保障。 

　　3.2　調(diào)度監(jiān)控 

　　電力系統(tǒng)調(diào)度與監(jiān)控的力度隨著分布式電源的增加呈現(xiàn)正比增強的要求，逐漸改變電力系統(tǒng)監(jiān)理控制的集中式方式，通過云計算處理信息的能力實現(xiàn)大范圍的實時監(jiān)控與調(diào)度。通過云計算，增強信息協(xié)作共享效果。 

　　3.3　評估運行 

　　相對于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)評估運行方式來說，存在評估效率低，運行成本高，制約信息可靠性分析。而基于網(wǎng)絡(luò)云計算的計算速度、實時性等功能能有效地解決計算瓶頸，達到評估的標準要求。 

　　3.4　發(fā)展展望 

　　云計算適用于電網(wǎng)公司、發(fā)電公司、市場投資監(jiān)管企業(yè)等不同類型，為了促進信息共享與安全保障之間的協(xié)調(diào)性，必須在設(shè)計云計算平臺時，考慮計算數(shù)據(jù)吞吐量、負荷分配量、　廣闊度、精度等，統(tǒng)一規(guī)劃電力信息系統(tǒng)，解決云計算分析與控制能力。 

4　結(jié)論 

　　云計算是近年來在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的技術(shù)，能夠有效地解決各種復(fù)雜的電力問題，硬件投入設(shè)備少，可用性強，因而加強云計算研究是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的主要方面。