基于電力系統(tǒng)調(diào)度云關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

張學(xué)妍 董德永

摘 要：在電力系統(tǒng)中，為確保電力調(diào)度的安全性，硬件投資占比例越來越高，這種趨勢(shì)使系統(tǒng)運(yùn)行成本增加，而系統(tǒng)有效利用資源情況卻不樂觀。因此，在智能化電網(wǎng)不斷發(fā)展的前提下，電氣企業(yè)需構(gòu)建調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，來優(yōu)化硬景設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)協(xié)同調(diào)度，進(jìn)一步保障電力調(diào)度工作的準(zhǔn)確性及安全性。鑒于此，本文是對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度云關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和分析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；調(diào)度云關(guān)鍵技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)能夠優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。基于此，本文闡述了電力系統(tǒng)“調(diào)度云”關(guān)鍵技術(shù)的作用，同時(shí)提出了電力系統(tǒng)“調(diào)度云”關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟，包括資源池構(gòu)架、全集群心跳偵查設(shè)計(jì)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)模塊封裝、接入安全設(shè)計(jì)等，來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)“調(diào)度云”的關(guān)鍵技術(shù)。

2 電力系統(tǒng)“調(diào)度云”關(guān)鍵技術(shù)的作用

電力系統(tǒng)在長期運(yùn)行過程中，受限于分級(jí)管理體制影響，產(chǎn)生了技術(shù)路線無法統(tǒng)一、操作規(guī)則落實(shí)效果差等問題。使用云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)能夠有效解決這些問題。基于云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)的新型電力調(diào)度系統(tǒng)能夠改造系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)，規(guī)避不同級(jí)別系統(tǒng)異構(gòu)導(dǎo)致的輸電路線無法統(tǒng)一問題，同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)還提供了資源整合能力，從根本上提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而降低運(yùn)行費(fèi)用，簡(jiǎn)化操作流程，提升了硬件和軟件的契合度。

3 電力系統(tǒng)“調(diào)度云”關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟

3.1 資源池構(gòu)架

電力調(diào)度系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的核心組件相當(dāng)于POSIX的操作系統(tǒng)，是大部分系統(tǒng)運(yùn)行軟件集合API總稱。它主要包括兩個(gè)模塊：（1）用戶端控制臺(tái)。該控制臺(tái)是使用遠(yuǎn)程管理命令或工具來執(zhí)行所有管理任務(wù)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、故障排除等工作。在構(gòu)架時(shí)，要參照系統(tǒng)的初始設(shè)置，在Linux系統(tǒng)中開發(fā)，設(shè)置計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)的用戶界面，并配備菜單交互界面，實(shí)現(xiàn)BIOS保護(hù)；（2）管理系統(tǒng)。采用通信信息模型開發(fā)管理員，來實(shí)現(xiàn)管理訪問驅(qū)動(dòng)程序和硬件驅(qū)動(dòng)，包括特定硬件制作商，兼容特殊設(shè)備等。在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，所有系統(tǒng)的更新操作需要通過外部集中系統(tǒng)完成，來確保全部節(jié)點(diǎn)一致。其次，要將節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，并和管理中心建立連接。這樣一來，管理系統(tǒng)具有極高的可靠性，能夠保障系統(tǒng)的功能運(yùn)行正常，同時(shí)，還賦予了管理系統(tǒng)高級(jí)別的決策算法，可以自動(dòng)下達(dá)優(yōu)化命令，來實(shí)現(xiàn)控制中心高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 全集群線條偵測(cè)設(shè)計(jì)

在云計(jì)算環(huán)境下，為保障定向心跳偵測(cè)可以完成兩臺(tái)以上服務(wù)器的監(jiān)測(cè)功能，需采用浮動(dòng)偵測(cè)來實(shí)現(xiàn)全集群心跳偵測(cè)。（1）確定監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。所有服務(wù)器都被當(dāng)做對(duì)象，以荷載磁盤數(shù)量最多的服務(wù)器為佳，同時(shí)將剩余的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)當(dāng)做從屬節(jié)點(diǎn)；（2）監(jiān)控虛擬器的運(yùn)行狀況，如果出現(xiàn)故障，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)要能夠重新啟動(dòng)虛擬機(jī)器，并根據(jù)服務(wù)器的荷載，確定其運(yùn)行狀態(tài)；（3）報(bào)告所有節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，記錄在數(shù)據(jù)庫中。如果某臺(tái)服務(wù)器產(chǎn)生無法訪問問題，先要確定服務(wù)器的異常狀況，然后將該服務(wù)器轉(zhuǎn)接到其他運(yùn)行良好的節(jié)點(diǎn)上，并將運(yùn)行問題上傳監(jiān)控中心；（4）如果所有的服務(wù)器都無法連接到主監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)需要選擇新的主監(jiān)控服務(wù)器，重啟虛擬機(jī)，來完成集群心跳檢測(cè)。

3.3 服務(wù)器資源在線遷移

資源在線遷移是實(shí)現(xiàn)池化管理的關(guān)鍵技術(shù)。它能夠公平分配服務(wù)器資源，將虛擬機(jī)從一臺(tái)遷移到另一臺(tái)服務(wù)器中，主要有以下三個(gè)步驟完成：（1）虛擬機(jī)的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)是在光線通道文件上進(jìn)行封裝，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集群能夠訪問并對(duì)于虛擬機(jī)進(jìn)行操作；（2）為確保系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過追蹤內(nèi)存模塊來縮短周期，直到內(nèi)存數(shù)據(jù)運(yùn)行差異降低至毫秒級(jí)別；（3）虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)已被虛擬化，在遷移后，虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)身份和數(shù)據(jù)連接會(huì)被記錄。在這個(gè)過程中，如果目標(biāo)虛擬機(jī)被激活，系統(tǒng)會(huì)立即維護(hù)路由器，來確保MAC的新物理位置。

3.4 自動(dòng)化系統(tǒng)模塊封存

“調(diào)度云”環(huán)境中，虛擬模塊會(huì)參照虛擬器來運(yùn)行，從虛擬模塊角度來看，它仍舊屬于一臺(tái)服務(wù)器。為了確保虛擬模塊滿足不同系統(tǒng)需求，完成資源訪問，要進(jìn)行虛擬器封裝。虛擬器中的硬件參數(shù)和操作系統(tǒng)可以執(zhí)行為虛擬文件，并將這些文件進(jìn)行還原，來完成硬件的啟動(dòng)。其中，系統(tǒng)設(shè)備文件能夠在虛擬環(huán)境中描文件，包括RAM、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、移動(dòng)硬盤驅(qū)動(dòng)、輸入接口信息等；虛擬磁盤文件是磁盤的鏡像文件，可解讀為操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)等。

3.5 接入安全設(shè)計(jì)

（1）通信加密。為實(shí)現(xiàn)虛擬器獨(dú)立運(yùn)作功能，還需為資源池配備防火墻，對(duì)于某些移動(dòng)應(yīng)用要進(jìn)行協(xié)同。為保障公共網(wǎng)絡(luò)信息安全，需對(duì)接云計(jì)算中心數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)SSL加密，能夠保障系統(tǒng)的安全。此外，SSLVPN也能夠提供細(xì)粒度訪問，根據(jù)不同用戶給予對(duì)應(yīng)級(jí)別的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)差別訪問。（2）接入認(rèn)證。組件Windows域需要完成以下內(nèi)容：通過設(shè)置用戶組的策略，創(chuàng)建用戶隔離權(quán)限；為不同的虛擬器設(shè)置對(duì)應(yīng)級(jí)別的訪問權(quán)限及應(yīng)用程序等；根據(jù)賬戶級(jí)別不同，要設(shè)置密碼更改時(shí)間，來減少虛擬器連接時(shí)間。

4 系統(tǒng)性能提升分析

4.1 可靠性提升

基于“云計(jì)算架構(gòu)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在可靠性保障上設(shè)置了三條防線：首先是多機(jī)并行機(jī)制。云計(jì)算”的資源池中有多臺(tái)服務(wù)器并列運(yùn)行來共同支撐運(yùn)算資源，該資源池允許有多臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，并可自動(dòng)將故障服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用及時(shí)迀出至正常服務(wù)器上，只要有一臺(tái)服務(wù)器能夠正常工作，資源池上的所有虛擬機(jī)都將正常運(yùn)行。在同等服務(wù)器數(shù)量下，此結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有比“雙機(jī)熱備”模式具有更高的可靠性。更值得注意的是，傳統(tǒng)模式中所需的兩臺(tái)服務(wù)器，兩臺(tái)歷史服務(wù)器，兩臺(tái)前置機(jī)共臺(tái)服務(wù)器在“云計(jì)算架構(gòu)中均可作為資源池中的一員，共同支撐資源池上所有虛擬機(jī)的運(yùn)行。也就是說，在不增加投資購買新服務(wù)器的前提下，新型云計(jì)算”架構(gòu)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)將具備遠(yuǎn)大于兩臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行可靠性支撐。第二是冗余重建機(jī)制。這一機(jī)制提供了持續(xù)的冗余保障，在某一單元出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)不僅能迅速啟用備用單元，并且還將重建新的冗余節(jié)點(diǎn)，使系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)最初的榮譽(yù)堡站結(jié)構(gòu)。第三是災(zāi)難恢復(fù)保障，即使遇到毀滅性災(zāi)難如大范圍停電或地震等不可抗因素導(dǎo)致系統(tǒng)全面停機(jī)且無法恢復(fù)，遠(yuǎn)端的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心將完整的在異地恢復(fù)受影響的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，保證調(diào)度工作的持續(xù)開展，保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

4.2 靈活性提升

調(diào)度工作臺(tái)網(wǎng)絡(luò)虛擬化分發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)調(diào)度和協(xié)同調(diào)度等高級(jí)模式，增強(qiáng)了生產(chǎn)控制安全性。硬件與軟件的解耦使操作系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件的運(yùn)行不再受底層架構(gòu)直接影響，能在所有應(yīng)用不停止的情況下完成硬件開、停及檢修任務(wù)。同理，軟件系統(tǒng)的維護(hù)與升級(jí)也不必準(zhǔn)備新的計(jì)算資源，只需進(jìn)行相應(yīng)的虛擬機(jī)操作，即可實(shí)現(xiàn)新的功能，同時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)完成相應(yīng)的負(fù)載均衡操作。更值得關(guān)注的是，隨著云計(jì)算建設(shè)的不斷深入，它能容納的不僅僅是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，包括生產(chǎn)系統(tǒng)，人資管理系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用也將可能移至云端，享受到高可靠性、災(zāi)難備用、移動(dòng)應(yīng)用等功能帶來的便利。

5 結(jié)束語

綜上所述，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)“調(diào)度云”關(guān)鍵技術(shù)能夠確保電力運(yùn)行安全。在此基礎(chǔ)上，通過追蹤內(nèi)存模塊來縮短周期，直到內(nèi)存數(shù)據(jù)差異降低至毫秒級(jí)別，能夠確保系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)，賦予管理系統(tǒng)高級(jí)別的決策算法，使其自動(dòng)下達(dá)優(yōu)化命令，能夠?qū)崿F(xiàn)控制中心高效運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，可以從構(gòu)架資源池、服務(wù)器資源在線遷移等設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)“調(diào)度云”關(guān)鍵技術(shù)。

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