電力系統(tǒng)智能云

1 智能云組成

中國現(xiàn)有電力系統(tǒng)的特點是電網(wǎng)分布的地域特征不同，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)不同，電網(wǎng)的電氣特點等將電網(wǎng)劃分成多個子網(wǎng)，各子網(wǎng)的調(diào)度、運行、監(jiān)控、保護、輸配、營銷由各子網(wǎng)中心負責，各中心擁有并維護著所轄電網(wǎng)的詳細參數(shù)。各網(wǎng)絡(luò)都針對所轄區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)建立了較為詳細的電力系統(tǒng)模型，而對相鄰電網(wǎng)的模型則在一定程度上進行簡化和等值，并在此系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上進行計算機仿真，為電力調(diào)度、運行、監(jiān)控、保護、輸配電、營銷提供重要依據(jù)。這種簡化等值的方法克服了由于中國地域遼闊而導致電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源廣域分布所帶來的數(shù)據(jù)難以收集的困難，降低了系統(tǒng)仿真的復雜程度，但是簡化等值模型的適用范圍有限，智能云能較好地解決這一問題。

鑒于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的敏感性和中國電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)的完整性，在中國電力系統(tǒng)完全可以利用現(xiàn)有的系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)的物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立電力系統(tǒng)私有的云。利用這種云計算模式，電力系統(tǒng)完全控制云計算方式，這樣的云儲存和計算資源的訪問可以完全由電力系統(tǒng)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(tǒng)自己建立的內(nèi)部云。

面向智能電網(wǎng)的電力系統(tǒng)云計算就是為了實現(xiàn)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(diào)度、智能運行、智能監(jiān)控、智能保護，智能輸配電。智能云就是智能電網(wǎng)各個智能環(huán)節(jié)信息整合、交互的技術(shù)實現(xiàn)。

2 智能云的服務(wù)體系

智能云不是單層的服務(wù)，而是一個多層服務(wù)的集合 。底層是基礎(chǔ)設(shè)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(shù)據(jù)中心的能力，使之能執(zhí)行任操作系統(tǒng)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(chǔ)設(shè)施上加了一個用于給定應(yīng)用的定制軟件棧。其中包括操作系統(tǒng)和根據(jù)應(yīng)用必須的服務(wù)。上層是應(yīng)用程序( Software as a Service，SaaS) ，是計量服務(wù)，一個集中的系統(tǒng)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模型。

3 智能云技術(shù)體系

電力系統(tǒng)智能云通過集群應(yīng)用、分布式計算等系統(tǒng)功能將電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中的幾乎所有網(wǎng)絡(luò)和計算應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對各級電網(wǎng)和計算機終端提供數(shù)據(jù)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，通過軟件接口，為電力系統(tǒng)各級電網(wǎng)和計算機終端提供智能云服務(wù)。

電力系統(tǒng)智能云結(jié)構(gòu)層次如下[ 6 ] 。

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

基礎(chǔ)管理層：通過集群和分布式系統(tǒng)，實現(xiàn)智能云中所有存儲設(shè)備的協(xié)同工作，對外圍提供強大的存儲服務(wù)。

應(yīng)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(jù)需要、權(quán)限，提供不同的接口和服務(wù)。

高級訪問層：任何級電網(wǎng)可以通過智能云公共接口來登錄，獲取計算需求。

4 智能云權(quán)限、沖突和安全機制

電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，并且分布廣，如果任何一個小節(jié)點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，中心壓力很大，對網(wǎng)絡(luò)速度要求很高，并且權(quán)限的判定也比較繁瑣。在智能云體系的基礎(chǔ)管理層中進行訪問權(quán)限、沖突和安全機制的設(shè)置。

1)現(xiàn)有電力系統(tǒng)分級電網(wǎng)管理的層次很清晰，通過電網(wǎng)的級別建立主云和子云來限定權(quán)限和資源分配，從而減少系統(tǒng)內(nèi)部不必要的權(quán)限管理和資源調(diào)配，是智能云的資源和權(quán)限更為合理。

當正常情況下，電力系統(tǒng)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(tǒng)中獲取資源。當出現(xiàn)緊急情況(如突發(fā)自然災(zāi)害)時，可以通過緊急調(diào)度的觸發(fā)機制來獲取更多級別的資源。

2)電力系統(tǒng)智能云中始終有多個任務(wù)同時提出資源申請，必須建立一個合理的任務(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，對整個系統(tǒng)內(nèi)所有的任務(wù)進行分級，按照任務(wù)所屬電網(wǎng)級別和任務(wù)緊急程度進行任務(wù)優(yōu)先度分級;任務(wù)提出時，首先在本地對任務(wù)的資源需求進行分析，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(guī)定時間里面完成時，該任務(wù)不向上級云資源提出資源請求;不滿足上面的情 況時可以向同級的云提出資源請求，并且進行任務(wù)優(yōu)先級進行比較，如果繼續(xù)不滿足，則向上級云提出資源請求，進行任務(wù)優(yōu)先級排隊。

以上只是初略方法，通過建立一個詳細的任務(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(shù)據(jù)安全是智能云實現(xiàn)的核心。通過數(shù)據(jù)加密權(quán)限、數(shù)據(jù)備份、電網(wǎng)數(shù)據(jù)容災(zāi)的建立完整的智能云的數(shù)據(jù)安全機制：電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)是一個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(tǒng)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)沒有訪問權(quán)，但是數(shù)據(jù)可以在同級資源中進行加密的存儲和計算;數(shù)據(jù)對上一級是完全可見的，也就說該級完全擁有下級所有的數(shù)據(jù)訪問權(quán)。通過安全機制可以保護各級數(shù)據(jù)的安全，并且最大限度地提高資源的利用率。

5 智能云特點

1)良好的擴展性和經(jīng)濟性。即使建立電網(wǎng)中再小的節(jié)點或者計算機終端，需要配置顯示器、硬盤、CPU、內(nèi)存等一整套設(shè)備，并且確保其性能滿足該節(jié)點或終端的計算和儲存需要。但利用電力系統(tǒng)智能云，可能只需要一個現(xiàn)實設(shè)備，接入電力系統(tǒng)廣域網(wǎng)，就可以根據(jù)權(quán)限實現(xiàn)計算和儲存功能，而且不必擔心自己購置的設(shè)備被淘汰，因為智能云所采用的硬件設(shè)備是系統(tǒng)核心節(jié)點單位負責維護和更新，這樣電力系統(tǒng)在信息交互的這個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(tǒng)智能云將系統(tǒng)各節(jié)點和終端的計算和數(shù)據(jù)分布在大量的分布式計算機上，云海中成千上萬的計算機提供強大的計算能力，針對中國巨大的電網(wǎng)規(guī)模和龐大的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，智能云提供強大的計算和儲存能力。

3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)高安全性。在智能云中，數(shù)據(jù)集中存儲，因而更容易實現(xiàn)安全監(jiān)測。尤其針對電力系統(tǒng)安全 I 區(qū)，電力系統(tǒng)內(nèi)部管理者對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理、分配資源、均衡負載、部署軟件、控制安全，并進行可靠的安全實時監(jiān)測，從而最大限度地保證各級電網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)權(quán)限。

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

5)資源動態(tài)擴展、分配。系統(tǒng)信息網(wǎng)的各種資源可以隨需分配和自動增長，而上層的數(shù)據(jù)及應(yīng)用可以根據(jù)級別和重要程度的不同，搭配出各種互相隔離的應(yīng)用，形成一個服務(wù)導向的內(nèi)部智能云架構(gòu)。

6)電力系統(tǒng)智能化。由于電力系統(tǒng)智能云的建立，基于系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來獲得大量的系統(tǒng)知識。海量的數(shù)據(jù)加上海量的分析大于知識。