基于“云計算”構建新型調度自動化系統的研究

陳現浩　孫廣萌　崔言華　樊明珠　李浩楠

摘要：云計算是數據計算技術下，新的云技術應用，在自動化系統管理中發揮了重要作用，不僅加快調度自動化系統過程，而且被廣泛深入的應用，其優點眾多但是，也暴露出一些弊端，因此基于此基礎上，本文對調度自動化系統的出現的應用問題進行剖析，從調度自動化系統可行性、重要性方面著手，探討可以擺脫傳統的云計算調度問題的，現代化的自動化系統方案。針對這個問題，本文對系統設計方案進行總的分析 ，從硬件架構、平臺架構出現的問題出發，找出了電網運行數據池數據技術思路，證明此次設計的可行性有效性，同時將本文設計系統在某電廠中進行實際操作，對本文系統可行性進行實際性的證實。

關鍵詞：云計算? 調度自動化系統? 新型方案

一、引言

智能電網在近代電力工程當中發揮重要的作用，智能化的電網技術大范圍使用，在很大程度上管理了電力輸配，而智能電網的優點眾多，可以滿足交直流電能混合使用，除此之外由于自身高性能所以可以進行長時間遠距離傳輸、而且可以滿足大容量電網的性能需求，在實際應用中的可實行較強，其發電資源眾多，包含內容項目條款層次類別不同，除了應用性較廣的水、煤電，還有核以及抽水蓄能等，也包括可循環性的氣、風力等資源。這是傳統的智能電網本身不具備的特點，在實際的運行當中，自身高性能可以加快電能輸配的控制速度，也就說人工作業量會大大的降低，這樣人工負擔也會降低、機械的高精準化也會降低電力事故發生率，隨著市場發展，影響因素不斷增多，社會需求更加多樣化，服務主體更加多元化，所以必須改變傳統的電力系統，發展適合更多社會人群使用的電力系統，從而滿足現代社會下不同的社會個層次的電能的需求。需求產生供給，所以就需要對電力系統不斷的發展完善，從而研究出適合社會需求的新型的深化電力系統，這就對電網的系統特性提出更高的要求，對電網自身的發展來說既是機遇又是挑戰，這樣就會增加電網安全壓力，那么如何高效的進行資源優化配置、同時在資源配置的時候，可以達到節能減排效果，逐漸成為電網發展的主要傾向，信息化下的云計算，實現資源共享，信息模擬。智能電網數據工作量也不斷的提高，數據規模爆炸式的增長，繼續新的智能電網調度系統。從硬件架構、平臺架構出現的問題出發，從而對數據進行處理，這里的信息處理不僅是歸納整理，互聯網下信息是虛擬的必須有效的甄別信息的實時性，有效性，從電網數據綜合能力入手，找到適合社會需求的調度電網系統。找出了電網運行數據池數據技術思路，證明此次設計的可行性有效性，同時將本文設計系統在某電廠中進行實際操作，對本文系統可行性進行實際性的證實，對整個電網系統發展都具有重要意義。

二、云計算技術在電網調度自動化系統中應用可行性分析

（一）云計算的底層技術支撐

云計算技術主要是以借助聯網信息技術，對IT服務功能的開創，主要是通過增加和使用等新型模式，此模式現代化特點顯著，同時在社會生活中應用的范圍廣，在信息技術下互聯網動態化可以發揮遠程管理動態監督，這是傳統的電網管理系統不具備的特點，大數據下必須對網絡多加利用，從虛擬化資源共享管理這一方面著手，其實就是對云計算模式的利用，只不過是冠上互聯網思維名義。這種云計算技術下的服務模式下，打破傳統電網系統不足，對信息進行整合管理，可以對信息進行動態監督遠程管理及時更新等，在不同層次方面都是遠遠的由于傳統的電網，這一系列的操作都提高了信息服務的水平，都是基于社會需求發展需要。這也是現代化電網調度自動化服務系統帶來的良好成果。以下是其主要分類：這種方式最大的優勢就是在于可配置計算資源共享池反復利用，將需求和資源相互對接，同時將網絡和資源池建立感應系統，從而滿足其資源獲取的需求，這樣信息資源的利用率就會提高，系統運行效率也會因此升級。系統自動化操作還可以有效的降低管理資源和服務提供商的工作內容，這樣操作步驟就會大大減少。

同時云計算技術架構，擁有高超的計算資源切割技術，同時隨著信息技術不斷發展也得到了完善，此項技術在LaaS層構建中發揮重要作用，從以下可以看出：除了IT資源分配監控還有配置作用的發揮。而云計算分布式類屬于PaaS技術層，此技術層一直是技術的核心層側，在計算資源的疊加中發揮重要作用，在云計算初期運行中，分布式計算技術在非結構化數據中發揮了重要的作用，但計算技術的深入發展，同在流式數據的處理技術的幫助下，此項技術的性能也得到了一定程度的提高，這樣調度自動化系統就有了基層技術依托，也就是說云計算在電網調度自動化系統中，意義重大同時可行性很高。

（二）云計算的實時性

電網調度數據一定要保證數據的真實性，所以就必須確保數據實時有效，因電力資源自身高速運轉的特點，所以對電能輸配質量要求較高，隨著信息技術王珞丹普及，現代社會發展速度不斷加快，新數據下的實現100萬以上時，其中的遠程終端單元等技術層就需要對10萬次事件同步處理，但是系統的性能不足，導致工作負荷過大難以完成，那么電網運行的實時性也就不能夠保證。同時云計算技術使用上，電網的調度自動化系統的架構依賴性有所增強，主要體現在計算機容量以及性能上，而MapReduce、流計算型的分布式計算技術，憑借其百億級別的數據處理能力，來證明云計算的處理能力已經可以滿足其要求。

（三）云計算安全性

云計算的安全性是網絡系統使用關注的主要內容，在《電力監控系統安全防護規定》中明確提出，電力發展必須遵循“安全分區原則，緊抓網絡專用、同時堅持橫向隔離基本點、然后借助縱向認證。因此EMS監控技術在電力企業得到大范圍的應用，尤其是對電能的生產輸配應用比較廣泛，同時必須做好防護等方面的安全性措施。

雖然多數的電力監控系統的實現難度較大，尤其是在監控與成本平衡控制方面，建議優先采用分散的方式，利用點對點方式對接系統，導致系統錯亂繁雜的情況，除此之外系統的差異性也會帶來相關方面的參差不齊，對系統防護影響效果最為顯著。最后形成電力調度自動化系統安全不足致命性的缺憾，對自動化系統研究極為不利。

（四）云計算可靠性

電網調度自動化系統運行是一項重要工程，需要多方的一起助力，該系統不僅需要經過的可靠性的試煉，同時必須達到安全性標準，云計算的可靠性和電網電鍍系統的安全性是相輔相成的，如果電網系統的安全性影響系統整體運行，及時借助其他的節點替代運行，系統故障的發生的可能性也會加大。云計算的擴張能力較強，可以根據需求來對節點數量進行增加，從而實現云計算的可靠性。

三、云計算調度自動化系統的新型方案設計

（一）硬件架構設計

新型云計算調度自動化系統的設計較為復雜，首先是對其硬件架構設計，硬件架構的設計必須借助云計算集群技術。在云計算集群技術下，服務器組成集群，局域網相互連接，數量范疇不斷的激增，而這些服務器將服務連接，從而實現整個硬件架構設計的發揮。

現代化的云計算調度系統中，一旦成功連接集群服務器硬盤，就會生產儲存空間，同時還具備擴展功能，也就是說服務器的增加存儲也會得到相應的擴展，這樣硬件需求和UNIX小型機器就會產生不配適反映，將會借由PC服務器取代，這樣性能缺陷也會得到補償，為了實現集群的資源自動部署功能，可以對將增設MapReduce、Storm、進行技術疊加，然后借助Ambari系統進行監控，從而實現整個系統功能。

（二）平臺架構設計

此次的系統設計擬將使用分布式計算架構模式，從而更加高效的處理數據點，以下是其主要模塊：

從架構設計內容進行分析，可以借助云計算技術，在信息平臺下對虛擬資源信息搭共享，從而構建子系統架構。

本文的主要研究云計算調度自動化系統設計，通過借助云集群與云計算分布式計算技術，對硬件的平臺功能實現真正的分離，業務系統成為現代化的整合功能，那么實施庫的容量與性能也會因此解決，同時也會推動大數據應用。

四、實際應用分析

在電廠實際案例中，在此次設計思路指導下，可以借助云計算的Spark技術的使用，利用電網靜態安全分析算法，在完成N-1的靜態安全分析部署后，接著計算5個節點，然后在電網分析法下進行分布式數據集計算，從而對設備故障枚舉向量進行預測，然后加入直流或是潮流分析算法，來完善Map階段構建，從而檢測出RDD中的應用實際性。在電廠實際案例中，在此次設計思路指導下，可以借助云計算的Spark技術的使用，利用電網靜態安全分析算法，在完成N-1的靜態安全分析部署后，接著計算5個節點，然后在電網分析法下進行分布式數據集計算，從而對設備故障枚舉向量進行預測，然后加入直流或是潮流分析算法，來完善Map階段構建，從而檢測出RDD中的應用實際性。對RDD中的每項設備的故障情況進行總的檢測，從而在Reduce階段基獲得映射任務結果，最后判斷出電網的潮流越限。

為了提高算法的可靠性以及安全性，推行附加方案實驗方案，以下是方案流程：

（1）首先確立數值仿真，同時做好5個標準測試的準備工作;

（2）借助Scala從而完成算法;

（3）做好運行算法規劃，可以在五個從節點的集群進行，但是必須是一個主節點;

（4）比較集群規模以及算法性能，對結果進行對比。

在電廠實際案例中，在此次設計思路指導下，可以借助云計算的Spark技術的使用，對顯示結果比較發現，計算模型主要是3925個分支和2645個節點，其電力設備從小到大主要是110kV、220kV、500kV的，然后獨立運行50次算法。兩者呈現線性遞減趨勢，也就是說集群規模的增加，其時間消耗也會降低，所以本算法可以降低時間成本，實際操作顯示，N-1分析的不超過100s，而傳統計算需要112s以上時間完成，也就是說Spark平臺使用，對電網電力應用分析發揮促進作用，以下是應用程序的時間消耗圖：

五、結論

本文對調度自動化系統的出現的應用問題進行剖析，從調度自動化系統可行性、重要性方面著手，探討可以擺脫傳統的云計算調度問題的，現代化的自動化系統方案。在電網調度自動化系統當中的應用中，此次研究總體劃分為三大步驟：第一，對云計算技術可行性分析，第二分析云計算的實時性，第三是安全性分析。在實際驗證中結果顯示，云計算可行性較強，從硬件架構、平臺架構出現的問題出發，找出了電網運行數據池數據技術思路，證明此次設計的可行性有效性，同時借助實例電廠的實際應用，證明調度自動化系統可靠性安全性可行性。不僅會推動電力行業發展，同時也會推動大數據模式的實際開發應用。從硬件架構、平臺架構出現的問題出發，找出了電網運行數據池數據技術思路，證明此次設計的可行性有效性，同時將本文設計系統在某電廠中進行實際操作，對本文系統可行性進行實際性的證實。

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作者簡介

第一作者：陳現浩（2000.01-），男，漢族，山東泰安人，山東華宇工學院，本科生，253000，研究方向：電氣工程及其自動化。孫廣萌（1999.12-），男，漢族，山東梁山人，山東華宇工學院，本科生，253000，研究方向：電氣工程及其自動化。崔言華（2000.03-），男，漢族，山東淄博人，山東華宇工學院，本科生，253000，研究方向：電氣工程及其自動化。樊明珠（2000.10-），女，漢族，山東菏澤市人，山東華宇工學院，本科生，253000，研究方向：電氣工程及其自動化。李浩楠（2000.11-），男，漢族，山東泰安人，山東華宇工學院，本科生，253000，研究方向：電氣工程及其自動化。