基于OS2 構架的主網設備協同調度系統設計

葉志祥，周寒英，朱紅杰，常景，丁嘉熹

（云南電網有限責任公司保山供電局，云南保山 678000）

OS2 是內嵌于實用操作系統的獨立軟件應用平臺，可承載長文件名與高容量信息的同步傳輸，在磁盤功能方面相較于傳統DOSFAT 形式具有明顯提升。這種軟件式平臺是最初應用于X86 體系中的32位操作結構，對于硬件設備主機同時加設了內在與外在驅動程序，可在小范圍數據應用環境中，降低曲速引擎對外部操作系統的影響，實現對穩定調度傳輸環境的構建[1-2]。

在電網應用環境中，隨著協同電子分布式調度傳輸需求量的增加，主網設備平臺會出現明顯的全局性規劃問題。為避免上述情況的發生，傳統Map/Reduce 及HDFS 電子調度平臺可在云處理技術的支持下，協調相鄰電網節點間的實用調度關系。但在高、低壓電量并存的前提下，此方法的層級電子傳輸率水平過低，很難完全滿足電網環境中的電子處置需求?；诖耍O計新型主網設備協同調度系統，在OS2構架的支持下，定義所有待調度角色對象，借助電子主機等設備元件，實現存儲數據庫的搭建與應用。

1 系統硬件設計

1.1 OS2調度構架

OS2 調度構架是主網設備協同調度系統的基礎硬件支持體系，可整合所有待調度的電子數據資源，在中間過渡結構的支持下，將協同電子量平均分配至傳感器及其他采集設備之中。OS2 調度環境作為系統架構的中間過渡結構，分別與協同處理中心、電網用戶與訪問終端相連，可承接已完成整合的電子數據資源，并按照實際應用需求，傳輸給相關主網設備元件[3-4]。應用服務器、電網服務器、調度服務器、數據庫服務器同時與OS2調度構架的協調處理中心相連，可跟隨電子數據資源的傳輸需求，更改與自身相關的已連接協同調度服務。OS2調度體系構架如圖1所示。

圖1 OS2調度體系構架圖

1.2 主網協同電路

主網協同電路是基于OS2架構調度系統中唯一的電子供應元件，由調度通路、協調通路兩部分共同組成[5]。PaaS輸出主機作為主網協同電路的核心搭建設備，同時調節兩端調度通路與協調通路中的電子傳輸情況，在系統瞬時應用電量可長久保持穩定的情況下，開啟電路中的電網數據輸入串口，加快應用電子在各級硬件設備間的實際傳輸速率。C1、C2、C3、C4、C5是5個阻值完全相同的主網電量消耗設備，負載于PaaS輸出主機兩端，負責調節協同電路兩端的電壓與電流占據關系[6-7]。主網協同電路圖如圖2所示。

圖2 主網協同電路圖

1.3 電子調度主機

電子調度主機是主網設備協同調度系統中的核心電量處置設備，可順次連接PSTN、傳輸線纜等多個電子傳輸元件，在不違反OS2 調度需求的基礎上，平均分配輸出子系統及應用設備中的調度電子量[8]。SH-3000D 主機作為電子調度元件，負載于OS2 電子傳輸環路中部，可承接PSTN 組織及調度專網中的傳輸電子，借助傳輸線纜體，建立與遠端主網模塊及電子調度中心的應用連接。主網中繼器作為電子調度主機的下級附屬元件，可接收SH-3000D 主機中的應用電子量，在經過短暫的轉存處理后，傳輸至協調應用設備之中[9-10]。電子調度主機結構如圖3 所示。

圖3 電子調度主機結構圖

2 系統軟件設計

2.1 調度角色定義

調度角色定義可按照主網設備電子的實際應用傳輸關系，在各個OS2 節點中計算待處理電子量的實際數量水平，再以此為標準，確定調度數據庫中可承載的電子量存儲能力[11-12]。在不考慮其他干擾條件的情況下，調度角色定義結果受到主網協同電壓、調度電流量、協同應用阻值三相物理量的直接影響。主網協同電壓常表示為U0，在既定電子調度周期內，該項物理量的數值水平始終保持穩定，隨該項參數實值的提升，與之相關的傳輸電流總量也逐漸增加。調度電流量也叫應用電子傳輸量，常表示為I0，在整個電子調度周期內，始終保持不斷累積的變化趨勢。協同應用阻值常表示為，可描述整個主網電路中的接入電阻平均值。聯立上述物理量，可將系統調度角色定義式表示為：

式中，p代表主網協同電子的應用傳輸系數，代表OS2 節點中的應用電子暫存量，δ代表應用傳輸電子的常項調度系數。

2.2 電子存儲量

電子存儲量計算是主網設備協同調度系統搭建的重要計算處理環節，可在已定義調度角色的基礎上，確定OS2 架構所具備的電量承載能力[13-14]。假設與電子調度主機匹配的主網電力感知系數為，隨電量平均調度時間的延長，該項物理量也始終保持不斷遞增的變化趨勢，反之則不斷下降；作為電子供應元件的主網協同電路，在單位時間內所具備的最大電量輸出極值為e1、最小電量輸出極值為e0，在整個協同調度周期內，上述兩項物理量的實值水平始終不會發生改變。可將主網設備協同調度系統的電子存儲量數值表示為：

式中，代表系統內協同電子量的傳輸調度均值，q1代表單位時間內的最大電量調度數值，q0代表單位時間內的最小電量調度數值。

2.3 調度數據庫

調度數據庫搭建是基于OS2 構架主網設備協同調度系統設計的末尾處理環節，在應用電子傳輸作用的促進下，該級主網設備可存儲系統內所有調度電量，以供其他硬件結構元件的直接調取與利用[15]。存儲主機位于調度數據庫中部，分別與主網客戶端及電子反饋服務器相連，可按照電子采集服務器的執行權限，協調已存儲數據信息的傳輸形式。位于最底層的協同驅動設備，負責整合系統內的主網傳輸電子，借助調度應用導線，將電子數據匯總至存儲主機內部，實現一次完整的主網設備協同調度與處理[16-19]。至此，完成各項軟、硬件執行結構的搭建，在OS2 構架的支持下，實現新型主網設備協同調度系統的順利應用。調度數據庫結構如圖4所示。

圖4 調度數據庫結構圖

3 系統檢測與應用

為驗證基于OS2 構架主網設備協同調度系統的實際應用能力，設計如下對比實驗。在應用電網中，選取兩臺完全相同的電子輸出元件作為實驗對象，以搭載新型協同調度系統的記錄主機作為實驗組監測設備，搭載Map/Reduce 電子調度平臺的記錄主機作為對照組1的監測設備，搭載HDFS 電子調度平臺的記錄主機作為對照組2的監測設備。電力主網設備監控環境如圖5 所示。

圖5 電力主網設備監控環境

已知高壓、低壓環境下的層級電子傳輸率均能反映電網環境中協同電子的分布式調度能力，通常情況下，傳輸率數值越大，系統的分布式調度能力也就越強，反之則越弱。表1 是既定實驗時間內，實驗組、對照組層級電子傳輸率的具體數值變化情況。

表1 高壓環境下的層級電子傳輸率

分析表1 可知，在高壓傳輸環境下，實驗組層級電子傳輸率始終保持相對平穩的變化趨勢，整個實驗過程中的檢測平均值達到93.6%；對照組1的層級電子傳輸率一直小幅度上升，在達到最大值水平后，開始逐漸趨于穩定，全局最大值與實驗組極值相比，下降了12%；對照組2的層級電子傳輸率始終保持上升、下降交替出現的變化趨勢，全局最大值與實驗組極值相比，也下降了12%。

分析表2 可知，在低壓傳輸環境下，實驗組層級電子傳輸率在持續性上升后，逐漸趨于穩定，在實驗后期開始小幅下降，整個實驗過程中的檢測平均值達到87.8%；對照組1的層級電子傳輸率在階段性穩定后，開始持續下降，全局最大值與實驗組極值相比，下降了34%；對照組2的層級電子傳輸率則一直保持小幅度波動的變化趨勢，全局最大值與實驗組極值相比，下降了29%。

表2 低壓環境下的層級電子傳輸率

綜上可知，在高壓、低壓傳輸環境下，應用基于OS2 構架主網設備協同調度系統后，隨檢測時間的延長，層級電子傳輸率均出現明顯上升的變化趨勢，不僅實現了對電網環境中協同電子的分布式調度，也解決了主網設備平臺全局性規劃能力較差的問題。

4 結束語

在Map/Reduce 及HDFS 電子調度平臺的基礎上，新型主網設備協同調度系改進了傳統OS2 構架，聯合主網協同電路與電子調度主機，完成對待調度角色的初步定義。從實用性角度來看，高壓、低壓傳輸環境下的層級電子傳輸率均出現大幅上升，可全面實現對主網設備平臺的全局性應用與規劃。