調(diào)控云架構(gòu)及應用展望

姚非

【摘 要】為解決網(wǎng)絡(luò)分析應用在多級調(diào)度分級部署、數(shù)據(jù)共享困難、多用戶多需求支撐能力不足和應用計算準確度待提升等問題，提出了基于調(diào)控云的網(wǎng)絡(luò)分析應用服務(wù)模式：應用研究了電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)分析應用計算服務(wù)封裝、分布式事務(wù)管理的設(shè)計方法。以狀態(tài)估計、調(diào)度員潮流和靜態(tài)安全分析為例，闡述了一套服務(wù)多用戶按需使用的計算服務(wù)流程和應用模式。

【關(guān)鍵詞】調(diào)控云；按需服務(wù)；數(shù)據(jù)共享；網(wǎng)絡(luò)分析；分布式事務(wù)

1、網(wǎng)絡(luò)分析應用服務(wù)需求

隨著特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)之間的聯(lián)系愈加緊密，網(wǎng)絡(luò)分析應用需要基于統(tǒng)一模型進行全網(wǎng)一體化在線分析計算，實現(xiàn)高性能、跨區(qū)域、跨電壓等級的協(xié)作，共同構(gòu)建電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以滿足各類分析計算的需求。

1.1準確計算需求

當前調(diào)控系統(tǒng)采用多級部署、多級維護、多級存儲的分級模式，各級調(diào)控中心分別負責本級別電網(wǎng)局部模型的維護和逐級向上共享，上級調(diào)度具有更大范圍的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)全網(wǎng)一體化計算；而下級調(diào)度缺少電網(wǎng)數(shù)據(jù)的交互和共享，一般采用電網(wǎng)邊界簡化等值模型或者使用上級全網(wǎng)模型定期分發(fā)的方式，特別是與外部電網(wǎng)有緊密聯(lián)系的電網(wǎng)，外部廠站潮流變化、拓撲變化或者電網(wǎng)故障對網(wǎng)絡(luò)分析應用計算影響較大，會導致本地分析結(jié)果與上級調(diào)度的計算結(jié)果不一致。另外，不同應用廠家建模的側(cè)重點和電網(wǎng)模型編碼方式存在差異，影響了各級調(diào)度間數(shù)據(jù)共享和應用計算的準確性。因此，有必要建立統(tǒng)一、規(guī)范、標準的全網(wǎng)應用數(shù)據(jù)模型，提升電網(wǎng)在線分析的計算準確性。

1.2多應用協(xié)同計算需求

當前各應用模塊相互獨立，對電網(wǎng)運行狀態(tài)的描述局限在各自應用內(nèi)，應用之間缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享和功能調(diào)用，影響了全局運行狀態(tài)掌控能力。基于發(fā)電計劃、負荷預測、檢修計劃、電壓調(diào)整、調(diào)度員潮流等功能模塊的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同分析，為電網(wǎng)運行狀態(tài)趨勢變化分析、電網(wǎng)預想故障掃描和風險評估、電網(wǎng)發(fā)電用電平衡和電壓穩(wěn)定評估等提供智能化支撐手段。同時，多應用協(xié)同計算也能夠為DTS仿真、在線穩(wěn)定分析等應用提供未來運行方式斷面。

1.3多用戶多場景需求

當前的網(wǎng)絡(luò)分析是面向開發(fā)和調(diào)度管轄的應用模式，在固定的模型和量測范圍計算，為用戶提供統(tǒng)一的結(jié)果展示，應用在各級調(diào)度都需要部署，計算結(jié)果共享困難。而實際上，國分省和省地多級調(diào)度的應用業(yè)務(wù)是近似的，只是模型和量測的范圍不同，電網(wǎng)互聯(lián)程度的加深和調(diào)控業(yè)務(wù)的擴展要求應用計算不再局限于各自的調(diào)控范圍。網(wǎng)絡(luò)分析服務(wù)需要轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴脩艉蜆I(yè)務(wù)的應用模式，適應多級用戶的不同業(yè)務(wù)需求。

1.4數(shù)據(jù)挖掘分析需求

網(wǎng)絡(luò)分析應用在計算過程中和結(jié)束后能夠提供大量的計算數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包含了電網(wǎng)正常運行時的模型和量測信息，以及電網(wǎng)故障運行時的特征信息。基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)整合開展數(shù)據(jù)挖掘和分析是推動網(wǎng)絡(luò)分析應用技術(shù)進步的新手段，主要包括：一是對電網(wǎng)正常運行的計算數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，實現(xiàn)對量測權(quán)重、潮流調(diào)整策略等的優(yōu)化設(shè)置；二是對電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)進行多維關(guān)聯(lián)分析，用于故障特征提取和輔助決策策略優(yōu)化。

2、調(diào)控云總體設(shè)計

2.1調(diào)控云架構(gòu)設(shè)計

調(diào)控云是面向電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)的云服務(wù)平臺，其架構(gòu)設(shè)計既要滿足電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)連續(xù)性、實時性、協(xié)同性的要求，也要符合云計算的理念，體現(xiàn)硬件資源虛擬化（共享與動態(tài)調(diào)配）、數(shù)據(jù)標準化和應用服務(wù)化的特點。基于電網(wǎng)一體化特征的業(yè)務(wù)特點和調(diào)度業(yè)務(wù)管轄范圍的劃分原則，以及電網(wǎng)中能量流、信息流的分布特征，調(diào)控云采用國分、省級分級部署方式，形成“1+N”的整體架構(gòu)。其中，主導節(jié)點（國分）處于調(diào)控云的核心位置，統(tǒng)領(lǐng)調(diào)控云的數(shù)據(jù)標準化、服務(wù)標準化、安全標準化，主導全網(wǎng)計算業(yè)務(wù)，部署220kV及以上主網(wǎng)模型數(shù)據(jù)及其應用功能，側(cè)重于國分省調(diào)主網(wǎng)業(yè)務(wù)；協(xié)同節(jié)點（省級）N個，部署在每個省級調(diào)控中心，是調(diào)控云的協(xié)同節(jié)點，嚴格遵循數(shù)據(jù)標準、服務(wù)標準和安全標準，并負責全網(wǎng)計算業(yè)務(wù)的子域協(xié)同，部署10kV及以上省網(wǎng)模型數(shù)據(jù)及其應用功能，側(cè)重于省地縣調(diào)局部電網(wǎng)業(yè)務(wù)。該架構(gòu)實現(xiàn)不同層級業(yè)務(wù)的適度解耦，符合能量流、信息流的空間分布特性，符合業(yè)務(wù)分級、數(shù)據(jù)集中的技術(shù)路線，使得不同層級調(diào)控云節(jié)點既各有側(cè)重，又保證了全局層面信息流與服務(wù)流的整體貫通。

“調(diào)控云”總體架構(gòu)如圖1所示。為適應“統(tǒng)一管理、分級調(diào)度”的調(diào)度管理模式，調(diào)控云采用統(tǒng)一和分布相結(jié)合的分級部署設(shè)計，形成國分主導圖1“調(diào)控云”總體架構(gòu)示意圖Fig.1Diagramofoverallframeworkfor"dispatchingandcontrolcloud"節(jié)點和各省級協(xié)同節(jié)點的兩級部署，共同構(gòu)成一個完整的調(diào)控云體系。主導節(jié)點和協(xié)同節(jié)點在硬件資源層面各自獨立進行管理；在數(shù)據(jù)層面，主導節(jié)點作為調(diào)控云各類模型及數(shù)據(jù)的中心，負責元數(shù)據(jù)和字典數(shù)據(jù)的管理，并負責調(diào)控云各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型建立，以及國調(diào)和分中心管轄范圍內(nèi)模型及數(shù)據(jù)的匯集，協(xié)同節(jié)點負責本省模型及數(shù)據(jù)的匯集并向主導節(jié)點同步/轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)；在業(yè)務(wù)層面，調(diào)控云作為一個有機整體，由主導節(jié)點基于全網(wǎng)模型，提供完整的模型服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)及業(yè)務(wù)應用，各協(xié)同節(jié)點基于本省完整模型及按需的外網(wǎng)模型提供相關(guān)業(yè)務(wù)服務(wù)。為保障調(diào)控云的高可用，調(diào)控云各節(jié)點均采用雙站點模式進行建設(shè)，即在同一節(jié)點上異地部署A、B兩個站點，并實現(xiàn)站點間數(shù)據(jù)的高速同步。兩站點均衡配置，在業(yè)務(wù)層面均可同時對外提供服務(wù)，實現(xiàn)異地應用雙活。

2.2應用服務(wù)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)分析應用服務(wù)遵循“服務(wù)業(yè)務(wù)化、功能模塊化”的原則，以“服務(wù)包”的方式提供給用戶，用戶不必關(guān)心應用軟件所在的運行環(huán)境，只需要提供所需的數(shù)據(jù)便可得到計算結(jié)果，資源使用按需分配，以實現(xiàn)應用的快速響應、高效服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)分析應用服務(wù)架構(gòu)以調(diào)控云為基礎(chǔ)，以應用計算為基本功能模塊。

3、結(jié)束語

以云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的信息系統(tǒng)新技術(shù)已逐漸成熟。這些新技術(shù)不僅對計算機系統(tǒng)帶來了新的發(fā)展和改變，同時也促進了所服務(wù)行業(yè)的發(fā)展，對國民經(jīng)濟起到了重要的推動作用。電網(wǎng)調(diào)控運行與新技術(shù)的結(jié)合必將對調(diào)度自動化系統(tǒng)帶來革命性的更新。未來將持續(xù)研究應用云計算技術(shù)，全面構(gòu)建調(diào)控云平臺，并著力研發(fā)基于調(diào)控云平臺的各類應用，為提高調(diào)度機構(gòu)駕馭大電網(wǎng)的能力、大范圍資源優(yōu)化配置以及應對重大電網(wǎng)故障的協(xié)同處置提供有力的技術(shù)支持保障，服務(wù)于電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、環(huán)保運行。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）