網(wǎng)格技術(shù)在電力調(diào)度信息化中的應(yīng)用價值研究

國網(wǎng)亳州供電公司 趙 輝 戴明明

國網(wǎng)蒙城縣供電公司 戴 鵬 劉宏偉

網(wǎng)格技術(shù)在電力調(diào)度信息化中的應(yīng)用價值研究

國網(wǎng)亳州供電公司 趙 輝 戴明明

國網(wǎng)蒙城縣供電公司 戴 鵬 劉宏偉

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和我國電力事業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)收集和處理、共享數(shù)據(jù)的能力需要進(jìn)一步加強(qiáng)，網(wǎng)格技術(shù)具有強(qiáng)大的資源共享、協(xié)同工作的能力。鑒于網(wǎng)格技術(shù)對電力調(diào)度信息化中信息縱向與橫向傳導(dǎo)的巨大作用，筆者著重介紹網(wǎng)格技術(shù)在電力調(diào)度信息化中的應(yīng)用價值。

網(wǎng)格技術(shù)；電力調(diào)度信息化；應(yīng)用價值

近年來，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，電力調(diào)度系統(tǒng)采集積累了大量電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行、生產(chǎn)、市場運(yùn)營、設(shè)備采購及檢修等方面的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠直觀反映出經(jīng)營狀況，是電力公司寶貴的信息資源。但是電網(wǎng)信息化技術(shù)方面仍然存在很多問題，如各個系統(tǒng)間相對獨(dú)立，缺乏交互性，不利于電力調(diào)度信息化中心信息的綜合與傳遞。網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)信息孤島問題的瓶頸，解決了信息共享與協(xié)作的難題，整合電力調(diào)度的各個系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)，促進(jìn)了電網(wǎng)調(diào)度信息化的發(fā)展。

1.電力調(diào)度信息化存在的問題

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，國內(nèi)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)和各級電網(wǎng)公司建立了相對完善的信息系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，為調(diào)度運(yùn)行的順利進(jìn)行提供了有力的幫助，但是隨著電力業(yè)務(wù)的不斷增加，這些應(yīng)用系統(tǒng)和信息系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了電力調(diào)度的需求，一些問題逐漸凸顯出來。

信息孤島。在電力調(diào)度綜合系統(tǒng)中，運(yùn)行、生產(chǎn)、市場運(yùn)營、設(shè)備采購及檢修等各個系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)不能完全整合，導(dǎo)致資源不能完全共享，造成冗余現(xiàn)象。

信息不能及時傳遞。從電力調(diào)度信息化整個系統(tǒng)的縱向來分析，調(diào)度系統(tǒng)、調(diào)度端、發(fā)電廠、變電站等幾個部門不能實(shí)現(xiàn)順利溝通，信息傳遞收到限制。

信息不能及時共享。從電力調(diào)度信息化整個系統(tǒng)的橫向來分析，調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)、規(guī)劃、氣象等部門之間的信息不能很好互聯(lián)，共享度差。

2.電力調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)階段信息共享的方式

信息共享需要的基本條件為：從信息傳遞橫向來看，電力調(diào)度信息化中心內(nèi)部需要將各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行共享。從信息傳遞縱向來看，各個調(diào)度信息化中心之間也需要將各級電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和基本模型進(jìn)行共享。目前電力調(diào)度信息化中心大部分通過公共信息平臺來進(jìn)行調(diào)度和大數(shù)據(jù)的整合，這種平臺功能較為落后，營銷、策劃、氣象等部門的信息數(shù)據(jù)不能完全共享。

3.網(wǎng)格技術(shù)概述

1998年有人提出：計算網(wǎng)格是一個提供可靠的、一致的、無所不在的、便宜的硬件和軟件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，用來進(jìn)行高端計算。近年來相關(guān)人員將網(wǎng)格再次定義為：協(xié)作資源共享，在動態(tài)的多機(jī)構(gòu)的虛擬結(jié)構(gòu)中解決問題。由此可見，網(wǎng)格理念可以在龐大的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中共享資源、協(xié)同工作。

網(wǎng)格計算技術(shù)支持虛擬組織，提供高層次的服務(wù)，主要基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層，對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的五層沙漏結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行了定義，由鏈接層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層轉(zhuǎn)變構(gòu)造層、連接層、資源層、匯聚層、應(yīng)用層，以“協(xié)議”為中心，強(qiáng)調(diào)服務(wù)與API和SDK的重要性。網(wǎng)格計算技術(shù)主要應(yīng)用于一些高精尖技術(shù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心里，更多面向的是科研應(yīng)用，聚合數(shù)據(jù)中心分散的資源，支持大型集中式應(yīng)用，即一個大的應(yīng)用分到多處執(zhí)行。

電力網(wǎng)需要有大量的變電站等設(shè)施對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)控，相應(yīng)的網(wǎng)格中也需要大量的管理站點(diǎn)來維護(hù)網(wǎng)格的正常運(yùn)行。網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)及資源的調(diào)控將更復(fù)雜，需要解決的問題也更多。因?yàn)榫W(wǎng)格所關(guān)心的問題不再是文件交換，而是直接訪問計算機(jī)、軟件、數(shù)據(jù)和其他資源。這就要求網(wǎng)格具備解決資源與任務(wù)的分配和調(diào)度、安全傳輸與通信實(shí)時性保障、人與系統(tǒng)以及人與人之間的交互等能力。網(wǎng)格提供的資源是隨時間動態(tài)變化的，原來擁有的資源或者功能，在下一時刻可能就會出現(xiàn)故障或者拒絕被使用，而原來沒有的資源，可能隨著時間的進(jìn)展會不斷加入進(jìn)來。

4.網(wǎng)格技術(shù)在電力調(diào)度信息化中的應(yīng)用價值探討

4.1 網(wǎng)格技術(shù)在電力調(diào)度信息化中的應(yīng)用優(yōu)勢

消除資源孤島，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的互連互通。網(wǎng)格不需要電力調(diào)度數(shù)據(jù)中心部署高性能的服務(wù)器，而且對電力調(diào)度數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器性能沒有過高要求，只要整體計算能力夠用即可。

網(wǎng)格計算標(biāo)準(zhǔn)化。和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域制定的各種詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)一樣，網(wǎng)格計算也有相應(yīng)的國際開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，全球網(wǎng)格論壇（OGF）就是專門定義網(wǎng)格計算規(guī)范的，這就讓網(wǎng)格計算有了標(biāo)準(zhǔn)化的外衣，可以指導(dǎo)網(wǎng)格計算技術(shù)不斷發(fā)展與完善。

動態(tài)智能服務(wù)。網(wǎng)格計算可以提供動態(tài)的服務(wù)，隨著變化智能調(diào)節(jié)，適應(yīng)變化，這對于電力調(diào)度數(shù)據(jù)中心有重要意義，因?yàn)殡娏φ{(diào)度數(shù)據(jù)中心里的應(yīng)用很多，經(jīng)常要做各種變更，還要頻繁擴(kuò)容，更換故障設(shè)備等，但這些都不會影響到網(wǎng)格計算的效果。

可擴(kuò)展性。網(wǎng)格計算具有高度的可擴(kuò)展性，支持對分散計算的“節(jié)點(diǎn)”進(jìn)行任意的增加或縮減。

由此可見，網(wǎng)格計算有兩個突出的優(yōu)勢：一個是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，二是能充分利用網(wǎng)絡(luò)的閑置處理能力，這正是電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心所需要的。

4.2 網(wǎng)格技術(shù)在電力調(diào)度信息化的應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)中心需要數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)大的服務(wù)器，而超級計算機(jī)的價格顯然阻止了它進(jìn)入所有的數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，并且單臺的超級計算機(jī)處理能力也有瓶頸，于是人們開始尋找一種造價低廉而數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)的計算模式，最終網(wǎng)格技術(shù)被研發(fā)出來。目前網(wǎng)格技術(shù)已經(jīng)在生物信息學(xué)、圖像處理、遠(yuǎn)程教育、流體力學(xué)、海量信息處理等網(wǎng)格得到應(yīng)用，在計算密集型數(shù)據(jù)、計算超級分布式、遠(yuǎn)程沉浸等方面的技術(shù)已經(jīng)逐漸完善。

在電網(wǎng)調(diào)度整體系統(tǒng)中，信息海量冗雜，網(wǎng)格憑借高效處理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)資源共享、協(xié)作工作的優(yōu)勢，解決信息孤島、資源孤島、底層異構(gòu)問題，實(shí)現(xiàn)各個系統(tǒng)資源整合、信息互通。利用網(wǎng)格技術(shù)來處理資源實(shí)現(xiàn)共享具有的最大優(yōu)勢就是不需把所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部集中，而是按照數(shù)據(jù)原有的位置和格式根據(jù)數(shù)據(jù)自然特性直接進(jìn)行整合與共享，這極大地減少了先把數(shù)據(jù)集中再進(jìn)行處理的工作量。

但是，網(wǎng)格計算技術(shù)并沒有比其推出晚的云計算應(yīng)用廣泛。

一定程度上忽略了利益的獲取。網(wǎng)格計算是將分散的計算資源整合起來來完成一件綜合系統(tǒng)的事情，具體分散的資源可以來自不同的城市、不同的數(shù)據(jù)中心、不同的部門。這樣必將使得這個技術(shù)更多地是從事一些公益的科研事業(yè)或者國家戰(zhàn)略項目，在一定程度上忽略了數(shù)據(jù)中心之間的利益獲取，這就讓網(wǎng)格技術(shù)一直沒有得到普及應(yīng)用。

分布資源質(zhì)量參差不齊。網(wǎng)格技術(shù)要將各個系統(tǒng)的資源很好地聚合起來同時工作，需要設(shè)計完善的軟件控制程序，確保各個分散的“節(jié)點(diǎn)”有條不紊地工作，設(shè)計這樣的軟件系統(tǒng)工程量也是浩大的。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了Globus、Legion、Net sol、Condo、Ninf等實(shí)際應(yīng)用的網(wǎng)格計算系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)都有一個重要的特點(diǎn)，就是資金投入巨大，部署網(wǎng)格計算系統(tǒng)需要較大的成本和投入。但是隨著數(shù)據(jù)中心的普及，網(wǎng)格技術(shù)也有了用武之地，電力企業(yè)需要再全國各地都建立數(shù)據(jù)中心才能協(xié)同工作，這極大地促進(jìn)了網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

5.結(jié)語

雖然目前網(wǎng)格技術(shù)仍然處于初級起步階段，但是從其現(xiàn)有作用和成果來看，其在電力調(diào)度信息化系統(tǒng)中的使用已經(jīng)發(fā)揮了一定的價值。隨著科技的進(jìn)步和對網(wǎng)格技術(shù)的進(jìn)一步研究，其最終會和互聯(lián)網(wǎng)一樣逐漸完善，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)仿真等提供更大的幫助。網(wǎng)格技術(shù)在整個國家電力系統(tǒng)中也將發(fā)揮越來越重要的作用，推進(jìn)電力系統(tǒng)信息化和自動化的不斷前行。

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