淺析云計(jì)算在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

涂佳明

（廣西電網(wǎng)公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

淺析云計(jì)算在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

涂佳明

（廣西電網(wǎng)公司桂林供電局，廣西 桂林 541002）

云計(jì)算是近年來興起的一種新的計(jì)算模式，它通過互聯(lián)網(wǎng)將虛擬化的資源封裝為服務(wù)的形式提供給用戶，具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力，并且能夠按需使用動(dòng)態(tài)拓展，節(jié)省成本，方便快捷。隨著云計(jì)算的興起，國內(nèi)外關(guān)于將云計(jì)算引入電力系統(tǒng)的研究也在如火如荼地進(jìn)行。目前，這些研究大多停留在理論階段，離真正的實(shí)際應(yīng)用尚有一段距離。就云計(jì)算在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性、可行性以及可能遇到的問題作初步探討，目的是為云計(jì)算的進(jìn)一步研究和發(fā)展提供有價(jià)值的參考。

云計(jì)算；電力系統(tǒng)；并行算法；物理結(jié)構(gòu)

1 云計(jì)算簡介

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式。通過這種方式，共享的硬件資源和信息可以按需提供給使用者。云計(jì)算是繼20世紀(jì)80年代大型計(jì)算機(jī)到客戶端-服務(wù)器的大轉(zhuǎn)折之后的又一次巨變。在目前普遍采用軟件包部署和發(fā)布的情況下，云計(jì)算以其部署方式簡單、維護(hù)成本低、更有利于構(gòu)建基于多租戶模型的服務(wù)系統(tǒng)逐漸為業(yè)界所關(guān)注。目前，云計(jì)算提供3種服務(wù)模式，分別為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Iaas）、平臺即服務(wù)（Paas）和軟件即服務(wù)（Saas）。在這3種模式下，計(jì)算工作由位于互聯(lián)網(wǎng)中的計(jì)算資源（Iaas）來完成，用戶只需要連入互聯(lián)網(wǎng)，借助輕量級客戶端，例如手機(jī)、瀏覽器，就可以完成各種計(jì)算任務(wù)，包括程序開發(fā)、科學(xué)計(jì)算、軟件使用（Saas）乃至應(yīng)用的托管（Paas）[1]等。有關(guān)云計(jì)算的進(jìn)一步闡述可參考劉鵬《云計(jì)算》一書。

2 探討云計(jì)算在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

基于以上描述的種種優(yōu)勢，云計(jì)算在電力系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用成為必然。下面對此進(jìn)行初步分析和探討，有助于云計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展。

2.1 必要性

一方面，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，分布式能源并網(wǎng)增多，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，在線整定、在線監(jiān)測技術(shù)逐步發(fā)展，電力系統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)行控制的計(jì)算量明顯增多；另一方面，智能變電站的大量建成、數(shù)據(jù)采集頻率的不斷提高、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的開關(guān)操作、事故記錄、網(wǎng)損報(bào)表等帶來了海量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)大多數(shù)存儲(chǔ)在各個(gè)時(shí)期獨(dú)立建設(shè)的系統(tǒng)中，很多數(shù)據(jù)不能共享，形成“信息孤島”。“信息孤島”中的多個(gè)應(yīng)用之間通常有很多交叉，甚至重復(fù)的數(shù)據(jù)信息，這將造成系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)信息與數(shù)據(jù)的重復(fù)處理和更新不同步[2]。

此外，電網(wǎng)的智能化要求信息的獲取和處理途徑更加及時(shí)、方便，例如現(xiàn)場工作人員通過手持終端就可以訪問需要的信息，用戶隨時(shí)隨地就可以查詢自己的賬單信息等。如果單純地?cái)U(kuò)大分區(qū)的處理能力，不僅會(huì)造成運(yùn)營成本的幾何式增加，同時(shí)還會(huì)帶來資源的大量閑置和浪費(fèi)。由于云計(jì)算具有超大規(guī)模、動(dòng)態(tài)伸縮、海量存儲(chǔ)、高速計(jì)算等特征，將云計(jì)算引入電力系統(tǒng)，就能很好地解決計(jì)算能力不足與各系統(tǒng)間信息不能共享的問題。

2.2 可行性

云計(jì)算技術(shù)從最初的設(shè)想到理論成熟，從小批量試驗(yàn)到大規(guī)模應(yīng)用，在經(jīng)歷多次技術(shù)改良之后已日臻成熟、可靠，現(xiàn)已投入到實(shí)際的生產(chǎn)生活之中。一個(gè)典型的例子就是12306鐵路購票系統(tǒng)。它在采用阿里云計(jì)算之后有效地解決了春運(yùn)期間用戶集中并發(fā)的問題。同時(shí)，云計(jì)算的高可靠性也為電力系統(tǒng)的云端運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。云計(jì)算的可靠性體現(xiàn)在使用大規(guī)模的集群服務(wù)器向用戶提供自助的數(shù)據(jù)處理服務(wù)，利用虛擬化技術(shù)和冗余機(jī)制，適合用戶數(shù)據(jù)的災(zāi)難備份和還原。例如在微軟云中，每個(gè)角色可以根據(jù)用戶的要求部署多個(gè)實(shí)例。根據(jù)《WindowsAzure計(jì)算服務(wù)品質(zhì)協(xié)議》，為角色部署2個(gè)實(shí)例，其可保證99.95%的運(yùn)行時(shí)間。如果為每個(gè)角色部署4個(gè)實(shí)例，則可以保證99.999975%的運(yùn)行時(shí)間。此外，電力系統(tǒng)內(nèi)部廣域網(wǎng)的完整性也為云平臺的部署提供了可能。鑒于電力系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)多采用光纖通信的特點(diǎn)，完全可以利用其現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源建立電力系統(tǒng)的云計(jì)算平臺。

2.3 遇到的挑戰(zhàn)

目前，適合電力系統(tǒng)的云計(jì)算技術(shù)還處于發(fā)展階段，仍存在一些關(guān)鍵問題急需解決。

2.3.1 并行算法研究問題

與傳統(tǒng)的利用小型集群計(jì)算和分布式計(jì)算不同，在大規(guī)模云計(jì)算平臺上一個(gè)簡單的潮流計(jì)算就可以被分解為多個(gè)任務(wù)送到不同的處理器計(jì)算，在各個(gè)處理器之間實(shí)現(xiàn)信息傳送，保證計(jì)算結(jié)果的正確性，這涉及到并行算法的研究問題，否則就無法發(fā)揮云平臺的計(jì)算能力。此外，將電力系統(tǒng)現(xiàn)有的分析計(jì)算軟件和調(diào)度系統(tǒng)直接遷移至云平臺是否存在尚未發(fā)現(xiàn)的技術(shù)難題有待進(jìn)一步確認(rèn)。

2.3.2 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

由于電力系統(tǒng)各種設(shè)備本身固有的地域分散性，如何設(shè)計(jì)一個(gè)合理的云計(jì)算平臺物理結(jié)構(gòu)，保證信息的同步，縮短網(wǎng)絡(luò)延時(shí)是當(dāng)前面臨的一個(gè)重要問題。同時(shí)，電力系統(tǒng)正朝著區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的方向發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模已從省級逐步擴(kuò)大到多區(qū)域甚至國家級。例如南方電網(wǎng)下轄廣東、廣西、云南、貴州和海南5個(gè)省自治區(qū)，國家電網(wǎng)則覆蓋了其余26個(gè)省。區(qū)域電網(wǎng)之間的互聯(lián)無疑增加了云平臺設(shè)計(jì)和部署的難度。

2.3.3 安全性問題

電力系統(tǒng)是一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其安全性關(guān)系著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民的日常生活甚至國家的安全，因此保證電力系統(tǒng)的安全性就顯得格外重要。由于電力系統(tǒng)中存在多種職能部門，例如發(fā)電廠、變電站、供電局、用戶等，如何在促進(jìn)信息共享的同時(shí)保證安全是電力系統(tǒng)云計(jì)算必須解決的實(shí)際問題[3]。另外，在利用互聯(lián)網(wǎng)傳遞重要信息的電力系統(tǒng)中，防止黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露也是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。

3 結(jié)束語

云計(jì)算以其可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)和動(dòng)態(tài)伸縮的特性將成為未來發(fā)展的主流趨勢。將云計(jì)算引入到電力系統(tǒng)中有助于解決當(dāng)前面臨的各種問題，提升其運(yùn)行效率。雖然距離云計(jì)算在電力系統(tǒng)中的實(shí)用化尚有一段距離，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策的驅(qū)動(dòng)，差距在逐漸縮小，在不久的將來，我們將看到一朵電力云冉冉升起。

［1］IBM云計(jì)算中心.“智慧的地球”——IBM云計(jì)算2.0［M/OL］.［2009-01-09］.https://wenku.baidu.com/view/ e40b520216fc700abb68fc34.html

［2］蔡穎凱.供電企業(yè)信息資源整合技術(shù)的研究與應(yīng)用［D］.保定：華北電力大學(xué)，2007.

［3］趙俊華，文福拴，薛禹勝，等.云計(jì)算：構(gòu)建未來電力系統(tǒng)的核心計(jì)算平臺［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34（15）：1-8.

〔編輯：劉曉芳〕

TM769

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.147

2095－6835（2017）17－0147－03

涂佳明（1991—），男，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與規(guī)劃。