电力系统云计算中心研究与实践

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PowerSystem

Vol.35No.Jun.文章：1000-3673（2011）06-0171- 号：TM 文献标志码 学科代码，，安（中国电力科学，市海淀区ResearchandPracticeofCloudComputingCenterforPowerMULianshun,CUILizhong,AN(ChinaElectricPower titute,HaidianDistrict,Beijing100192,:Thedevelopmentofcloudcomputingtechniqueanditsservicemodesarepresented,andthefeasibilityandnecessityofadoptingcloudcomputingtopowersystemapplicationarediscussed.Thedestinationofconstructingcloudcomputingcenterforpowersystemanditscharacteristicsareexpounded,andthedetaileddesignofthelayersofsystemarchitectureforcloudcomputingcenteradoptedinthefieldofsimulationarepresented,theyare:infrastructurecloud,datamanagementcloud,simulationcloud,cooperationcloudandconsultingservicescloud.Theprincipalstandardsandkeytechnologiesofcloudcomputingcenterforpowersystemsuchasdatastandards,powersystemmodelintegration,massdatamanagement,dynami kdispatching,cooperativeworkareresearched.Finally,apracticalapplicationscenarioisgiven.KEYWORDS:powersystem;cloudcomputing;powersystemsimulation标准和进行了研究，最后给出了实际应用场景：云计算是当前计算机技术领域一个非常热门的。学术界目前对于云计算还没有制定的标准和明确的定义，目前常用的概念是：云计算是指(informationtechnology,IT)基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、)。提

IT基础设 ， 算等计算机概念发展而来的计算的好处是无需增加硬件投资、无需装、无需人员培训和管理成本，能够立计算资源、享受及时和稳定的云计算的电力系统计算平台，了电力系统云计算平台的实现，展望了云计算在电力系统安全分析、潮流与优化潮流计算、系统恢复、、调云计算引入电力系统，利用系统广域网建立电计算能力和资源，为系统提供超级计算能力，并以电网电能损耗、智能分析功能为例介绍了自20纪60年术的电力系统仿真计算、监测控制以及生产运行管理就已开始应用，当时电网规模较小，计算机的运算能力有限，需将电网等值化简后进行计算。Vol.35No.算分析，计算规模基本满足了互联电网发展的 低的劣势凸显，难以满足高强度实时性要求。并行和分布式计算技术的应用，使得大规模互联电力系统的超实时动态真和多任务并行处理成为现实。随着大区互联发展，区域内各地区网络连接愈加紧密，电不但需要高性能，同时也越来越需要电压等级的协作，共同构建电网 类分析计任务。例如目前用各网省专业技术同机制，工作效率低下且数据由各级部散维护，定期合并汇总，及时性和完整性较差虽然数据整合及协作计算问题仍然制约着互联仿真计算、安全稳定性分析、设备和生产管术发展与水平提升。随着电网规模的不断 并行计算的基础上，本文认为研算中心，实现全网模型数据的云计算在计算机业界发展迅速，已经有很多公司在很多国家建立了云计算中心，提供从基础到应用的各层次服务，并已有一些成功的案例。但由于云计算的服务类型尚不完善丰富以及存在问题等因素，应用还不够广泛，有必要针对电力系统需求，进一步深化研究。目前，电力行业已经建成了大型的电力系统仿真中心，具有了一定规模的计算资源和资源，并实现了完善的分布式仿真计算方法[8-16]。在行业普及了 与联网完全和应用计算机比较早的行业，积累了丰富的产品和开发经验，因此，无论从硬件还是软由单独部署的硬件和独立运行的转换为集

网数据的融合一致及计算的协作有数据中心资源，各用户所占用的计算与资源根据需要申请和供给，形成资源高效的调高安全性。用户云计算中心的数据和计算服务必须满足安全规范，采用安全可靠的数据传输模式和严格有效的权限管理模式。高可靠性。采用数据多副本容错、计算节点互换等措施保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更为可靠。通用性和可扩展性。数据和计算不针对特定的应用，可以同时支撑不同的电力系统应用运行。云的规模可灵活伸缩，满足用户规模增长和应用的需要。强大的计算能力。具备并行分布式处理能力和任务调度机制，是实现大规模电网的快速仿真运算的基础。心应用运行的具置，就可以通过网络服务来采用“即服务”的运行模式，以服务的方式8）高共享和协作性。云计算中心的数据可以工作特点的多用户协同建模、仿真计算等工作机根据电力系统仿真云计算中心的建设目标和系统特点，以及云计算的理论和技术，可知电力系统云计算中心以计算服务为主，基础设施共享为辅，因此在层次上将云计算资源管理层进行简化，重点突出电力系统应用功能。电力系统仿真云计算中心的体系架构如图1所示，可分为基础第35卷第6 电网技 技术答疑、技术协助、培技术答疑、技术协助、培 计算、状态估计、暂态稳定、支撑、数据通信、任务调度和接口服数据管理：数据、版本管理和日志管基础作系统、虚拟化管理 1Fig.1Systemarchitectureofthecloudcomputingsimulationcenterofpowersystem基础设施云包括硬件和基础。硬件包括大规模计算机群、海量系统和高速通信

题的有效。版本管理是将修改后的数据按照时间和规则定期保存，形成一个个历史版本，需要仿真计算云通过大规模的计算机群，提供电力系统计算服务。仿真计算技术支撑计算程序组成。技术支撑分为数据通信层、任务调度层和接口服务层等几个层次。数据通信层为大规模输入和输出数据提供通信服务，保证数据在用户和云之间以及云的完整和高效传输。仿真计算云采用分布式计算技术和高性能并行计算技术，前者可以同时进行多任务处理，后者可以对大规模电网进行实时和超实时仿真。任务调度负责多任务在计算机群上的合理分配以及络；基础包括操作系统、虚拟化管理、大型分布式数据库、分布式文件系统、分布式管理、云计算开发和测试工具等。基础设施云是实现其他应用云的基础和必备条件，要支持异构机群，具有高可靠性、可扩展性和智能自愈功能。基础云初期可以是集中部署的机群，未来可以在异地部署，甚至将公司各单位数据管理云在基础设施云的数据库和文件系统的基础上，实现以工程为单位的电网模型数据的管理。工程数据可以包括设备铭牌参数、电网模型、元件模型参数等。工程可以为某个用户私有，也可以为多个用户共享。私有工程可用于研究或测试；多用户共享的工程，可以实现对电网数据的管理和分级。数据管理包括数据、版本管理和日志管理等功能。数据提供数据编辑、数据校核、数据拼接分割、数据比对等功能，是数据管理的基础和功能。数据编辑包括数据录入、文件和数据库导入、不同数据格式的转换、数据修改和保存、数据导出等。数据校核包括电网模型规范性校核、唯一性校核、合理性校核、拓扑结构校核和平衡校核等，是提高数据正确率的有效手段。数据比对是对不同方式、不同时间条件下电

管理标准和接口规范，只要符合该标准的计算程电力系统计算包括稳态计算的拓扑分析、状态估计、调度员潮流、静态安全分析、电压无功优化、最优潮流等，以及暂态计算的暂态稳定、小干扰稳定、电压稳定、短路电流等，都可以部协同工作云部署协同，通过工作组管理、成复杂的工作任务。此外，协同还提供、音频、文字等沟通，支持屏幕共享、程序共享、白板、办公便理和计算过程中遇到各种问题，需要技术的帮助。咨询服务云提供有经验的值班，进行技术答疑和技术协助，帮助用户分析数据、查找问题；且可以接受用户的委托，代替用户完成复杂的分析计算，按照要求交付包含技术报告在内的完整的研究成果；还可以通过 培训、Vol.35No.电力系统云计算标准和1）数据标准。要实现电网模型的、IECCIM国际标准，稳态数PSASP的数据格式。分级海量数据管理技术。电力系统计算要仿真采用通用的数据库优化技术外，需要针对电力系统云计算的特点进行研究和设计。以仿真计算中心为例，用户数虽然很多但同时工作的用户很少，每个用户保存的数据虽然很多但当前使用的数据只是其中一小部分。可通过控制策略，把当前没有使用的数据从数据库转移到磁盘文件

同控制和权限控制等机制，保证协同工作安全有序进行。协同控制基于用户感知、角色划分、信息交互和工作流的配合实现。权限控制包括功能权限和数据权限。功能权限是用户可以操作的功系统数据的特点进行设计。数据范围包括3个维10万用户。通过这一套系统，完全可以为公司、网公司、省公司、地根据服务对象的不力系统仿真云计算提供计算操作服务和通过程序接口为其他系通过云计算中心的人机界面，公司号，分配相应的资源，就可以建立自己的数据空算和分析。用户在应用过程中无需关心设置、云计算中心的具体应用场景如图2所示。 运行公司 规 科 2Fig.2Applicationscenariosofthecloudcomputing第35卷第6 电 技 通过云计算中心提供的服务接口，公司各级部门的系统，如规划系统、计划校核系统、安全评估和等系统，可将数据发送给云计算中心进行计算，计算完成后取回计算结果进行分析。这样既可以加快系统的建设，还可以节约建设成本和运营成本。根据电力系统的要求，电力系统云计算中心初期可建设在公司内

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