調控云架構及應用展望

姚非

【摘 要】為解決網絡分析應用在多級調度分級部署、數據共享困難、多用戶多需求支撐能力不足和應用計算準確度待提升等問題，提出了基于調控云的網絡分析應用服務模式：應用研究了電網數據信息結構構建、網絡分析應用計算服務封裝、分布式事務管理的設計方法。以狀態估計、調度員潮流和靜態安全分析為例，闡述了一套服務多用戶按需使用的計算服務流程和應用模式。

【關鍵詞】調控云；按需服務；數據共享；網絡分析；分布式事務

1、網絡分析應用服務需求

隨著特高壓交直流混聯電網之間的聯系愈加緊密，網絡分析應用需要基于統一模型進行全網一體化在線分析計算，實現高性能、跨區域、跨電壓等級的協作，共同構建電網的基礎數據，以滿足各類分析計算的需求。

1.1準確計算需求

當前調控系統采用多級部署、多級維護、多級存儲的分級模式，各級調控中心分別負責本級別電網局部模型的維護和逐級向上共享，上級調度具有更大范圍的電網數據，可實現全網一體化計算；而下級調度缺少電網數據的交互和共享，一般采用電網邊界簡化等值模型或者使用上級全網模型定期分發的方式，特別是與外部電網有緊密聯系的電網，外部廠站潮流變化、拓撲變化或者電網故障對網絡分析應用計算影響較大，會導致本地分析結果與上級調度的計算結果不一致。另外，不同應用廠家建模的側重點和電網模型編碼方式存在差異，影響了各級調度間數據共享和應用計算的準確性。因此，有必要建立統一、規范、標準的全網應用數據模型，提升電網在線分析的計算準確性。

1.2多應用協同計算需求

當前各應用模塊相互獨立，對電網運行狀態的描述局限在各自應用內，應用之間缺乏統一的數據共享和功能調用，影響了全局運行狀態掌控能力。基于發電計劃、負荷預測、檢修計劃、電壓調整、調度員潮流等功能模塊的數據共享和協同分析，為電網運行狀態趨勢變化分析、電網預想故障掃描和風險評估、電網發電用電平衡和電壓穩定評估等提供智能化支撐手段。同時，多應用協同計算也能夠為DTS仿真、在線穩定分析等應用提供未來運行方式斷面。

1.3多用戶多場景需求

當前的網絡分析是面向開發和調度管轄的應用模式，在固定的模型和量測范圍計算，為用戶提供統一的結果展示，應用在各級調度都需要部署，計算結果共享困難。而實際上，國分省和省地多級調度的應用業務是近似的，只是模型和量測的范圍不同，電網互聯程度的加深和調控業務的擴展要求應用計算不再局限于各自的調控范圍。網絡分析服務需要轉變為面向用戶和業務的應用模式，適應多級用戶的不同業務需求。

1.4數據挖掘分析需求

網絡分析應用在計算過程中和結束后能夠提供大量的計算數據，這些數據包含了電網正常運行時的模型和量測信息，以及電網故障運行時的特征信息。基于統一的數據整合開展數據挖掘和分析是推動網絡分析應用技術進步的新手段，主要包括：一是對電網正常運行的計算數據進行統計分析，實現對量測權重、潮流調整策略等的優化設置；二是對電網故障數據進行多維關聯分析，用于故障特征提取和輔助決策策略優化。

2、調控云總體設計

2.1調控云架構設計

調控云是面向電網調度業務的云服務平臺，其架構設計既要滿足電網調控業務連續性、實時性、協同性的要求，也要符合云計算的理念，體現硬件資源虛擬化（共享與動態調配）、數據標準化和應用服務化的特點。基于電網一體化特征的業務特點和調度業務管轄范圍的劃分原則，以及電網中能量流、信息流的分布特征，調控云采用國分、省級分級部署方式，形成“1+N”的整體架構。其中，主導節點（國分）處于調控云的核心位置，統領調控云的數據標準化、服務標準化、安全標準化，主導全網計算業務，部署220kV及以上主網模型數據及其應用功能，側重于國分省調主網業務；協同節點（省級）N個，部署在每個省級調控中心，是調控云的協同節點，嚴格遵循數據標準、服務標準和安全標準，并負責全網計算業務的子域協同，部署10kV及以上省網模型數據及其應用功能，側重于省地縣調局部電網業務。該架構實現不同層級業務的適度解耦，符合能量流、信息流的空間分布特性，符合業務分級、數據集中的技術路線，使得不同層級調控云節點既各有側重，又保證了全局層面信息流與服務流的整體貫通。

“調控云”總體架構如圖1所示。為適應“統一管理、分級調度”的調度管理模式，調控云采用統一和分布相結合的分級部署設計，形成國分主導圖1“調控云”總體架構示意圖Fig.1Diagramofoverallframeworkfor"dispatchingandcontrolcloud"節點和各省級協同節點的兩級部署，共同構成一個完整的調控云體系。主導節點和協同節點在硬件資源層面各自獨立進行管理；在數據層面，主導節點作為調控云各類模型及數據的中心，負責元數據和字典數據的管理，并負責調控云各類數據的數據模型建立，以及國調和分中心管轄范圍內模型及數據的匯集，協同節點負責本省模型及數據的匯集并向主導節點同步/轉發相關數據；在業務層面，調控云作為一個有機整體，由主導節點基于全網模型，提供完整的模型服務、數據服務及業務應用，各協同節點基于本省完整模型及按需的外網模型提供相關業務服務。為保障調控云的高可用，調控云各節點均采用雙站點模式進行建設，即在同一節點上異地部署A、B兩個站點，并實現站點間數據的高速同步。兩站點均衡配置，在業務層面均可同時對外提供服務，實現異地應用雙活。

2.2應用服務架構

網絡分析應用服務遵循“服務業務化、功能模塊化”的原則，以“服務包”的方式提供給用戶，用戶不必關心應用軟件所在的運行環境，只需要提供所需的數據便可得到計算結果，資源使用按需分配，以實現應用的快速響應、高效服務。網絡分析應用服務架構以調控云為基礎，以應用計算為基本功能模塊。

3、結束語

以云計算、大數據、人工智能為代表的信息系統新技術已逐漸成熟。這些新技術不僅對計算機系統帶來了新的發展和改變，同時也促進了所服務行業的發展，對國民經濟起到了重要的推動作用。電網調控運行與新技術的結合必將對調度自動化系統帶來革命性的更新。未來將持續研究應用云計算技術，全面構建調控云平臺，并著力研發基于調控云平臺的各類應用，為提高調度機構駕馭大電網的能力、大范圍資源優化配置以及應對重大電網故障的協同處置提供有力的技術支持保障，服務于電網的安全、穩定、經濟、環保運行。

參考文獻：

[1]張明，王瑋，施建華，等.電力大數據調度云的優化[J].計算機仿真，2014，31（11）：123-126.

[2]楊笑宇，龐鄭寧，樊啟俊，等.基于電力調度工作流構建運行管理的互聯互通框架[J].電力系統自動化，2015，39（1）：177-183.

[3]姚建國，楊勝春，單茂華.面向未來互聯電網的調度技術支持系統架構思考[J].電力系統自動化，2013，37（21）：52-59.

（作者單位：國網太原供電公司）