智能電網(wǎng)調(diào)控云平臺(tái)方案研究

陳曉璇 陳石

摘要：隨著云平臺(tái)、邊緣計(jì)算及人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)的飛速發(fā)展和快速普及，基于云的智能電網(wǎng)調(diào)度的應(yīng)用落實(shí)也在穩(wěn)步推進(jìn)，通過(guò)分析目前電網(wǎng)調(diào)度存在的問(wèn)題及未來(lái)相關(guān)數(shù)據(jù)量的發(fā)展需求預(yù)測(cè)，結(jié)合云平臺(tái)及邊緣計(jì)算等新興技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，研究開(kāi)展智能電網(wǎng)調(diào)控云平臺(tái)建設(shè)的必要性和可行性，提出調(diào)度云平臺(tái)系統(tǒng)的架構(gòu)方案及實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

關(guān)鍵詞：調(diào)度云;智能電網(wǎng);邊緣計(jì)算;人工智能

引言

目前，調(diào)度業(yè)務(wù)面臨數(shù)據(jù)量激增、傳統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)難以支撐的問(wèn)題，建設(shè)具有海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理能力、高帶寬、低時(shí)延的調(diào)控平臺(tái)的需求已迫在眉睫。在此基礎(chǔ)上，南方電網(wǎng)公司正在積極開(kāi)展調(diào)度云的建設(shè)，研究新型業(yè)務(wù)模式，擬構(gòu)建新一代的、統(tǒng)一的電力調(diào)度云服務(wù)平臺(tái)。

1.云平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)分析

南方電網(wǎng)調(diào)度云平臺(tái)采用的相關(guān)技術(shù)包括云平臺(tái)、邊緣計(jì)算及人工智能（AI）等。

云計(jì)算是一種分布式計(jì)算，指的是用戶可以通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)終端接入數(shù)據(jù)中心，根據(jù)自己的需求完成相應(yīng)的運(yùn)算，而遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心由無(wú)數(shù)臺(tái)電腦和服務(wù)器連接成一片“電腦云”來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。云計(jì)算技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，包括快速部署和拓展、穩(wěn)定性強(qiáng)、安全可靠、易于整合、便于升級(jí)維護(hù)、低成本等。

邊緣計(jì)算將作為基礎(chǔ)云平臺(tái)的延伸擴(kuò)展，高分布式的計(jì)算可以分擔(dān)云后臺(tái)運(yùn)行處理的工作量，處理更為海量的數(shù)據(jù)信息，還具備降低延遲、按需分配、提高效率等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與計(jì)算、高可用性、自動(dòng)化管理以及節(jié)能環(huán)保。

2.智能調(diào)控云平臺(tái)需求分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)現(xiàn)有三十多套各類不同的系統(tǒng)，基本都遵循傳統(tǒng)的IOE架構(gòu)設(shè)計(jì)，其內(nèi)部架構(gòu)、軟件接口、內(nèi)部總線、軟件開(kāi)發(fā)水平等幾乎都有差別，互相交互復(fù)雜，界面難以統(tǒng)一，運(yùn)維難度高。而且傳統(tǒng)IOE架構(gòu)的系統(tǒng)幾乎沒(méi)有自動(dòng)擴(kuò)容的能力，不能做到彈性伸縮，資源集約化利用程度很低。

此外，隨著風(fēng)、光等大規(guī)模新能源發(fā)展及充電樁等負(fù)荷側(cè)的推廣建設(shè)，信息規(guī)模指數(shù)型增長(zhǎng)，幾年后，傳統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)將難以支撐如此龐大的數(shù)據(jù)量的接入和計(jì)算分析，現(xiàn)有主站系統(tǒng)將面臨計(jì)算能力及智能化水平不足的問(wèn)題。

為全面滿足大規(guī)?？稍偕茉春托枨髠?cè)響應(yīng)的調(diào)監(jiān)控需求，解決現(xiàn)有系統(tǒng)計(jì)算能力不足和智能化水平低的問(wèn)題，南方電網(wǎng)擬構(gòu)建一套基于云的生態(tài)系統(tǒng)平臺(tái)，即“南方電網(wǎng)調(diào)度云”。

3.調(diào)度云的實(shí)現(xiàn)機(jī)制及實(shí)施路徑

云的本質(zhì)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)，即計(jì)算能力也可作為一種商品通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。智能電網(wǎng)調(diào)控云平臺(tái)延續(xù)了云服務(wù)的特點(diǎn)，通過(guò)使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，使得資源能夠被切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)，從而達(dá)到節(jié)約成本和優(yōu)化配置的目的。

3.1 云平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)

一般，界內(nèi)較公認(rèn)的云架構(gòu)普遍劃分為三個(gè)層次，即基礎(chǔ)設(shè)施層（IaaS）、平臺(tái)層（PaaS）和軟件服務(wù)層（SaaS）。

SaaS層，軟件即服務(wù)（也稱軟件運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式），即將開(kāi)發(fā)完成的軟件進(jìn)一步定制即可交付，用戶可直接使用，且只需管理維護(hù)自己的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);Paas層，平臺(tái)即服務(wù)（也稱平臺(tái)運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式），即將用戶所開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用托管到云平臺(tái)，用戶負(fù)責(zé)管理維護(hù)自己的應(yīng)用程序，客戶的應(yīng)用開(kāi)發(fā)及部署完成后所涉及的基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)管理工作都將由平臺(tái)負(fù)責(zé);Iaas層，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（也稱基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)模式），為用戶提供虛擬機(jī)操作系統(tǒng)，或是底層的、接近于直接操作硬件資源的服務(wù)接口。

3.2 基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)

南方電網(wǎng)調(diào)度云將參考互聯(lián)網(wǎng)公司的做法，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)集群互備、跨節(jié)點(diǎn)資源調(diào)度及屬地化運(yùn)維管理，避免資源與投資浪費(fèi)，也可通過(guò)資源整合達(dá)到互備效果。

調(diào)度云平臺(tái)建設(shè)，除傳統(tǒng)的SaaS、PaaS、IaaS層，還需與DaaS層（數(shù)據(jù)資源服務(wù)層）及AIaaS層（人工智能服務(wù)層）整合。

DaaS層即利用平臺(tái)提供的計(jì)算和存儲(chǔ)資源及組件服務(wù)為調(diào)度機(jī)構(gòu)及其他用戶提供軟件定義的大數(shù)據(jù)服務(wù)，包括大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)運(yùn)維、大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)等。AIaaS層即支持人工智能應(yīng)用數(shù)據(jù)的接入、計(jì)算、開(kāi)發(fā)、管理及部署的層級(jí)，以大數(shù)據(jù)分析和分布式應(yīng)用服務(wù)為支撐，結(jié)合AI算法框架，構(gòu)建具備AI特色及優(yōu)勢(shì)的一站式服務(wù)。

調(diào)度云沿用傳統(tǒng)云平臺(tái)的硬件部署模式，采用通用化、統(tǒng)一規(guī)格的硬件設(shè)備以集群的方式搭建系統(tǒng)硬件架構(gòu)。平臺(tái)中的服務(wù)器包括安全節(jié)點(diǎn)、管控節(jié)點(diǎn)以及提供其他應(yīng)用和組件服務(wù)的節(jié)點(diǎn)。調(diào)度云需具備繁殖特性，即可以增加節(jié)點(diǎn)、擴(kuò)充集群等方式實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。此外，調(diào)度云需遵循電力監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)安防規(guī)定，按照安全分區(qū)、橫向隔離、縱向認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)專用的原則構(gòu)建調(diào)度云平臺(tái)。

基于海量數(shù)據(jù)造成云計(jì)算中心負(fù)荷大且相應(yīng)實(shí)時(shí)性不高等問(wèn)題，調(diào)度云平臺(tái)建設(shè)需引入邊緣計(jì)算技術(shù)，在靠近數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合分布式計(jì)算技術(shù)，就近提供邊緣智能服務(wù)，實(shí)現(xiàn)末端智能化、接入便捷化及協(xié)同就地化。

總的來(lái)說(shuō)，調(diào)度云平臺(tái)的建設(shè)路徑分為主節(jié)點(diǎn)建設(shè)、網(wǎng)級(jí)至省級(jí)業(yè)務(wù)逐步上云、備用節(jié)點(diǎn)建設(shè)、網(wǎng)級(jí)至省級(jí)數(shù)據(jù)逐步上云、新能源數(shù)據(jù)上云、云化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)、主節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容、備用節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容等。

3.3 調(diào)度云發(fā)展的難點(diǎn)

智能調(diào)控云平臺(tái)需接入已有運(yùn)行管控系統(tǒng)以及OCS系統(tǒng)以獲得各數(shù)據(jù)處理組件存放的信息及實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，因此建設(shè)該平臺(tái)的難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)采集;而如何對(duì)種類繁多且規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，提供有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)分析，也是實(shí)施難點(diǎn)之一。

4.結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)調(diào)控云平臺(tái)建成后，可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、功能、應(yīng)用的全面整合，提高資源集約化利用水平和調(diào)度運(yùn)行相關(guān)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的全面提速、靈活擴(kuò)容及功能智能化，數(shù)據(jù)價(jià)值充分挖掘利用，人工智能及邊緣計(jì)算技術(shù)廣泛應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)資源利用最大化、成本最小化、運(yùn)維最簡(jiǎn)化、運(yùn)行效果最優(yōu)化的目標(biāo)，開(kāi)拓全新的生態(tài)鏈條。

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