電力系統智能云

1 智能云組成

中國現有電力系統的特點(diǎn)是電網(wǎng)分布的地域特征不同，網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構不同，電網(wǎng)的電氣特點(diǎn)等將電網(wǎng)劃分成多個(gè)子網(wǎng)，各子網(wǎng)的調度、運行、監控、保護、輸配、營(yíng)銷(xiāo)由各子網(wǎng)中心負責，各中心擁有并維護著(zhù)所轄電網(wǎng)的詳細參數。各網(wǎng)絡(luò )都針對所轄區域內的電網(wǎng)建立了較為詳細的電力系統模型，而對相鄰電網(wǎng)的模型則在一定程度上進(jìn)行簡(jiǎn)化和等值，并在此系統模型的基礎上進(jìn)行計算機仿真，為電力調度、運行、監控、保護、輸配電、營(yíng)銷(xiāo)提供重要依據。這種簡(jiǎn)化等值的方法克服了由于中國地域遼闊而導致電力系統數據資源廣域分布所帶來(lái)的數據難以收集的困難，降低了系統仿真的復雜程度，但是簡(jiǎn)化等值模型的適用范圍有限，智能云能較好地解決這一問(wèn)題。

鑒于電力系統數據的敏感性和中國電力系統內網(wǎng)的完整性，在中國電力系統完全可以利用現有的系統內網(wǎng)的物理網(wǎng)絡(luò )設備建立電力系統私有的云。利用這種云計算模式，電力系統完全控制云計算方式，這樣的云儲存和計算資源的訪(fǎng)問(wèn)可以完全由電力系統自己控制，而不是公用的云計算服務(wù)的提供商，相當于使用系統自己建立的內部云。

面向智能電網(wǎng)的電力系統云計算就是為了實(shí)現智能電網(wǎng)各項智能模塊而將云計算作為智能電網(wǎng)信息交互的底層技術(shù)。智能云的組成包括：智能調度、智能運行、智能監控、智能保護，智能輸配電。智能云就是智能電網(wǎng)各個(gè)智能環(huán)節信息整合、交互的技術(shù)實(shí)現。

2 智能云的服務(wù)體系

智能云不是單層的服務(wù)，而是一個(gè)多層服務(wù)的集合 。底層是基礎設施( Infrastructure as a Service，IaaS)，具有在特定服務(wù)質(zhì)量約束的情況下提供計算機或數據中心的能力，使之能執行任操作系統和軟件。中間層是服務(wù)平臺( Platform as a Service ，PaaS)。服務(wù)平臺是在基礎設施上加了一個(gè)用于給定應用的定制軟件棧。其中包括操作系統和根據應用必須的服務(wù)。上層是應用程序( Software as a Service，SaaS) ，是計量服務(wù)，一個(gè)集中的系統部署軟件在一臺本地計算機上或者從智能云中遠程運行的一個(gè)模型。

3 智能云技術(shù)體系

電力系統智能云通過(guò)集群應用、分布式計算等系統功能將電力系統內網(wǎng)絡(luò )中的幾乎所有網(wǎng)絡(luò )和計算應用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對各級電網(wǎng)和計算機終端提供數據儲存和計算服務(wù)。將集群功能、分布式處理等功能聯(lián)合起來(lái)，通過(guò)軟件接口，為電力系統各級電網(wǎng)和計算機終端提供智能云服務(wù)。

電力系統智能云結構層次如下[ 6 ] 。

基本儲存層：是電力系統智能云的儲存基礎。智能云儲存中的存儲設備大量分布在不同的地理位置，之間通過(guò)電力系統內部廣域網(wǎng)連接在一起。

基礎管理層：通過(guò)集群和分布式系統，實(shí)現智能云中所有存儲設備的協(xié)同工作，對外圍提供強大的存儲服務(wù)。

應用接口層：是智能云最靈活的部分，不同的各級電網(wǎng)可以根據需要、權限，提供不同的接口和服務(wù)。

高級訪(fǎng)問(wèn)層：任何級電網(wǎng)可以通過(guò)智能云公共接口來(lái)登錄，獲取計算需求。

4 智能云權限、沖突和安全機制

電力系統結構龐大，并且分布廣，如果任何一個(gè)小節點(diǎn)或者計算機終端的計算要求都提交到需求分配的總中心的話(huà)，中心壓力很大，對網(wǎng)絡(luò )速度要求很高，并且權限的判定也比較繁瑣。在智能云體系的基礎管理層中進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)權限、沖突和安全機制的設置。

1)現有電力系統分級電網(wǎng)管理的層次很清晰，通過(guò)電網(wǎng)的級別建立主云和子云來(lái)限定權限和資源分配，從而減少系統內部不必要的權限管理和資源調配，是智能云的資源和權限更為合理。

當正常情況下，電力系統智能云中某級電網(wǎng)只能在間接本級和直接上一級的子云系統中獲取資源。當出現緊急情況(如突發(fā)自然災害)時(shí)，可以通過(guò)緊急調度的觸發(fā)機制來(lái)獲取更多級別的資源。

2)電力系統智能云中始終有多個(gè)任務(wù)同時(shí)提出資源申請，必須建立一個(gè)合理的任務(wù)分配和提交機制，才能最大限度地利用云資源和避免網(wǎng)絡(luò )的堵塞和任務(wù)的排隊。首先，對整個(gè)系統內所有的任務(wù)進(jìn)行分級，按照任務(wù)所屬電網(wǎng)級別和任務(wù)緊急程度進(jìn)行任務(wù)優(yōu)先度分級;任務(wù)提出時(shí)，首先在本地對任務(wù)的資源需求進(jìn)行分析，如果本地資源能夠在本地或者以該級電網(wǎng)為云根的子云里在規定時(shí)間里面完成時(shí)，該任務(wù)不向上級云資源提出資源請求;不滿(mǎn)足上面的情 況時(shí)可以向同級的云提出資源請求，并且進(jìn)行任務(wù)優(yōu)先級進(jìn)行比較，如果繼續不滿(mǎn)足，則向上級云提出資源請求，進(jìn)行任務(wù)優(yōu)先級排隊。

以上只是初略方法，通過(guò)建立一個(gè)詳細的任務(wù)分配機制可以逐步按照任務(wù)的需求獲得智能云的任意資源，并且避免網(wǎng)絡(luò )的阻塞，最大限度利用云資源。

3)智能云的數據安全是智能云實(shí)現的核心。通過(guò)數據加密權限、數據備份、電網(wǎng)數據容災的建立完整的智能云的數據安全機制：電力系統內網(wǎng)是一個(gè)物理上完全獨立的廣域網(wǎng)，物理上的隔離保證了電力系統數據在網(wǎng)絡(luò )上對于其他行業(yè)的安全保密性 ;同級電網(wǎng)對數據沒(méi)有訪(fǎng)問(wèn)權，但是數據可以在同級資源中進(jìn)行加密的存儲和計算;數據對上一級是完全可見(jiàn)的，也就說(shuō)該級完全擁有下級所有的數據訪(fǎng)問(wèn)權。通過(guò)安全機制可以保護各級數據的安全，并且最大限度地提高資源的利用率。

5 智能云特點(diǎn)

1)良好的擴展性和經(jīng)濟性。即使建立電網(wǎng)中再小的節點(diǎn)或者計算機終端，需要配置顯示器、硬盤(pán)、CPU、內存等一整套設備，并且確保其性能滿(mǎn)足該節點(diǎn)或終端的計算和儲存需要。但利用電力系統智能云，可能只需要一個(gè)現實(shí)設備，接入電力系統廣域網(wǎng)，就可以根據權限實(shí)現計算和儲存功能，而且不必擔心自己購置的設備被淘汰，因為智能云所采用的硬件設備是系統核心節點(diǎn)單位負責維護和更新，這樣電力系統在信息交互的這個(gè)層面就具有良好的擴展性和經(jīng)濟型。

2)強大的計算和存儲能力。電力系統智能云將系統各節點(diǎn)和終端的計算和數據分布在大量的分布式計算機上，云海中成千上萬(wàn)的計算機提供強大的計算能力，針對中國巨大的電網(wǎng)規模和龐大的系統數據，智能云提供強大的計算和儲存能力。

3)系統數據高安全性。在智能云中，數據集中存儲，因而更容易實(shí)現安全監測。尤其針對電力系統安全 I 區，電力系統內部管理者對數據進(jìn)行統一管理、分配資源、均衡負載、部署軟件、控制安全，并進(jìn)行可靠的安全實(shí)時(shí)監測，從而最大限度地保證各級電網(wǎng)的數據安全和數據權限。

4)計算和儲存的虛擬化。虛擬化是電力系統智能云的技術(shù)基礎，它將底層的硬件，包括服務(wù)器、存儲與系統內網(wǎng)設備，全面虛擬化，以建立起一個(gè)共享的、可以按需分配的龐大的電力系統內部資源池。

5)資源動(dòng)態(tài)擴展、分配。系統信息網(wǎng)的各種資源可以隨需分配和自動(dòng)增長(cháng)，而上層的數據及應用可以根據級別和重要程度的不同，搭配出各種互相隔離的應用，形成一個(gè)服務(wù)導向的內部智能云架構。

6)電力系統智能化。由于電力系統智能云的建立，基于系統海量數據的數據挖掘技術(shù)來(lái)獲得大量的系統知識。海量的數據加上海量的分析大于知識。