基于調(diào)控云的網(wǎng)絡(luò)分析服務(wù)架構(gòu)

劉艷英

【摘 ?要】為解決網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用在多級(jí)調(diào)度分級(jí)部署、數(shù)據(jù)共享困難、多用戶多需求支撐能力不足和應(yīng)用計(jì)算準(zhǔn)確度待提升等問(wèn)題，提出了基于調(diào)控云的網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用服務(wù)模式：應(yīng)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(yīng)用計(jì)算服務(wù)封裝、分布式事務(wù)管理的設(shè)計(jì)方法。以狀態(tài)估計(jì)、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(jì)算服務(wù)流程和應(yīng)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(yīng)用服務(wù)需求

1.1準(zhǔn)確計(jì)算需求

當(dāng)前調(diào)控系統(tǒng)采用多級(jí)部署、多級(jí)維護(hù)、多級(jí)存儲(chǔ)的分級(jí)模式，各級(jí)調(diào)控中心分別負(fù)責(zé)本級(jí)別電網(wǎng)局部模型的維護(hù)和逐級(jí)向上共享，上級(jí)調(diào)度具有更大范圍的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)一體化計(jì)算;而下級(jí)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(jiǎn)化等值模型或者使用上級(jí)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?fù)渥兓蛘唠娋W(wǎng)故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用計(jì)算影響較大，會(huì)導(dǎo)致本地分析結(jié)果與上級(jí)調(diào)度的計(jì)算結(jié)果不一致。另外，不同應(yīng)用廠家建模的側(cè)重點(diǎn)和電網(wǎng)模型編碼方式存在差異，影響了各級(jí)調(diào)度間數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用計(jì)算的準(zhǔn)確性。因此，有必要建立統(tǒng)一、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的全網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)模型，提升電網(wǎng)在線分析的計(jì)算準(zhǔn)確性。

1.2多應(yīng)用協(xié)同計(jì)算需求

當(dāng)前各應(yīng)用模塊相互獨(dú)立，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的描述局限在各自應(yīng)用內(nèi)，應(yīng)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(yùn)行狀態(tài)掌控能力?；诎l(fā)電計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)、檢修計(jì)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(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)變化分析、電網(wǎng)預(yù)想故障掃描和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、電網(wǎng)發(fā)電用電平衡和電壓穩(wěn)定評(píng)估等提供智能化支撐手段。同時(shí)，多應(yīng)用協(xié)同計(jì)算也能夠?yàn)镈TS仿真、在線穩(wěn)定分析等應(yīng)用提供未來(lái)運(yùn)行方式斷面。

1.3多用戶多場(chǎng)景需求

當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)分析是面向開(kāi)發(fā)和調(diào)度管轄的應(yīng)用模式，在固定的模型和量測(cè)范圍計(jì)算，為用戶提供統(tǒng)一的結(jié)果展示，應(yīng)用在各級(jí)調(diào)度都需要部署，計(jì)算結(jié)果共享困難。而實(shí)際上，國(guó)分省和省地多級(jí)調(diào)度的應(yīng)用業(yè)務(wù)是近似的，只是模型和量測(cè)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(kuò)展要求應(yīng)用計(jì)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(yīng)用模式，適應(yīng)多級(jí)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(yīng)用在計(jì)算過(guò)程中和結(jié)束后能夠提供大量的計(jì)算數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包含了電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的模型和量測(cè)信息，以及電網(wǎng)故障運(yùn)行時(shí)的特征信息。基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)整合開(kāi)展數(shù)據(jù)挖掘和分析是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用技術(shù)進(jìn)步的新手段，主要包括：一是對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行的計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)量測(cè)權(quán)重、潮流調(diào)整策略等的優(yōu)化設(shè)置;二是對(duì)電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)

按照國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)劃，“十三五”期間將完成企業(yè)管理云、公共服務(wù)云和生產(chǎn)控制云（即統(tǒng)稱為公司一體化“國(guó)網(wǎng)云”）的建設(shè)。它們將分別為國(guó)家電網(wǎng)公司未來(lái)的企業(yè)管理、對(duì)外服務(wù)和調(diào)度運(yùn)行提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。云計(jì)算所具有的特性符合調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的方向，是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)新部署模式的基礎(chǔ)。在調(diào)控云的總體設(shè)計(jì)中，對(duì)調(diào)控云的架構(gòu)、交付模式、云互聯(lián)與數(shù)據(jù)流，以及關(guān)鍵技術(shù)做了重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)。

2.1調(diào)控云架構(gòu)設(shè)計(jì)

調(diào)控云是面向電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)的云服務(wù)平臺(tái)，其架構(gòu)設(shè)計(jì)既要滿足電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、協(xié)同性的要求，也要符合云計(jì)算的理念，體現(xiàn)硬件資源虛擬化（共享與動(dòng)態(tài)調(diào)配）、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用服務(wù)化的特點(diǎn)。基于電網(wǎng)一體化特征的業(yè)務(wù)特點(diǎn)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(guó)分、省級(jí)分級(jí)部署方式，形成“1+N”的整體架構(gòu)。其中，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)（國(guó)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(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、安全標(biāo)準(zhǔn)化，主導(dǎo)全網(wǎng)計(jì)算業(yè)務(wù)，部署220kV及以上主網(wǎng)模型數(shù)據(jù)及其應(yīng)用功能，側(cè)重于國(guó)分省調(diào)主網(wǎng)業(yè)務(wù);協(xié)同節(jié)點(diǎn)（省級(jí)）N個(gè)，部署在每個(gè)省級(jí)調(diào)控中心，是調(diào)控云的協(xié)同節(jié)點(diǎn)，嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)，并負(fù)責(zé)全網(wǎng)計(jì)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(yīng)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(shí)現(xiàn)不同層級(jí)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(jí)、數(shù)據(jù)集中的技術(shù)路線，使得不同層級(jí)調(diào)控云節(jié)點(diǎn)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。

2.2應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)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(yīng)用軟件所在的運(yùn)行環(huán)境，只需要提供所需的數(shù)據(jù)便可得到計(jì)算結(jié)果，資源使用按需分配，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的快速響應(yīng)、高效服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)以調(diào)控云為基礎(chǔ)，以應(yīng)用計(jì)算為基本功能模塊，用戶登錄工作區(qū)，自定義需求，選擇電網(wǎng)模型、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)應(yīng)用等，調(diào)控云通過(guò)平臺(tái)服務(wù)為用戶提供模型、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)和計(jì)算資源。應(yīng)用服務(wù)管理將應(yīng)用程序的不同功能單元通過(guò)服務(wù)之間定義的數(shù)據(jù)接口關(guān)聯(lián)起來(lái)，以統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互，通過(guò)服務(wù)總線注冊(cè)于服務(wù)管理中心，具有良好的開(kāi)放性和層次性，建立計(jì)算服務(wù)、計(jì)算數(shù)據(jù)、執(zhí)行流程相分離的松耦合計(jì)算模式，其中Dubbo服務(wù)框架是常用的服務(wù)總線中間件。應(yīng)用服務(wù)為用戶提供實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)計(jì)算，為國(guó)、分、省、地用戶提供滿足不同模型范圍需求的分析統(tǒng)計(jì)、輔助決策;基于頁(yè)面展示服務(wù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用操作和結(jié)果展示;計(jì)算結(jié)果以通用的格式存儲(chǔ)和共享;通過(guò)訪問(wèn)控制、安全認(rèn)證、安全訪問(wèn)、安全接入[15]保證應(yīng)用安全。服務(wù)能否被發(fā)現(xiàn)、服務(wù)能否被調(diào)用、服務(wù)調(diào)用能否得到正確的返回結(jié)果、服務(wù)響應(yīng)時(shí)間能否滿足要求是測(cè)評(píng)應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)性能的4個(gè)要點(diǎn)。

3、結(jié)束語(yǔ)

以云計(jì)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(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)了新的發(fā)展和改變，同時(shí)也促進(jìn)了所服務(wù)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起到了重要的推動(dòng)作用。電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行與新技術(shù)的結(jié)合必將對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)帶來(lái)革命性的更新。未來(lái)將持續(xù)研究應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，全面構(gòu)建調(diào)控云平臺(tái)，并著力研發(fā)基于調(diào)控云平臺(tái)的各類應(yīng)用，為提高調(diào)度機(jī)構(gòu)駕馭大電網(wǎng)的能力、大范圍資源優(yōu)化配置以及應(yīng)對(duì)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(jì)、環(huán)保運(yùn)行。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)太原供電公司）