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PowerSystem

Vol.35No.Jun.文章：1000-3673（2011）06-0171- 號(hào)：TM 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 學(xué)科代碼，，安（中國電力科學(xué)，市海淀區(qū)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標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行了研究，最后給出了實(shí)際應(yīng)用場景：云計(jì)算是當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)非常熱門的。學(xué)術(shù)界目前對(duì)于云計(jì)算還沒有制定的標(biāo)準(zhǔn)和明確的定義，目前常用的概念是：云計(jì)算是指(informationtechnology,IT)基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源(硬件、平臺(tái)、)。提

IT基礎(chǔ)設(shè) ， 算等計(jì)算機(jī)概念發(fā)展而來的計(jì)算的好處是無需增加硬件投資、無需裝、無需人員培訓(xùn)和管理成本，能夠立計(jì)算資源、享受及時(shí)和穩(wěn)定的云計(jì)算的電力系統(tǒng)計(jì)算平臺(tái)，了電力系統(tǒng)云計(jì)算平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，展望了云計(jì)算在電力系統(tǒng)安全分析、潮流與優(yōu)化潮流計(jì)算、系統(tǒng)恢復(fù)、、調(diào)云計(jì)算引入電力系統(tǒng)，利用系統(tǒng)廣域網(wǎng)建立電計(jì)算能力和資源，為系統(tǒng)提供超級(jí)計(jì)算能力，并以電網(wǎng)電能損耗、智能分析功能為例介紹了自20紀(jì)60年術(shù)的電力系統(tǒng)仿真計(jì)算、監(jiān)測控制以及生產(chǎn)運(yùn)行管理就已開始應(yīng)用，當(dāng)時(shí)電網(wǎng)規(guī)模較小，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力有限，需將電網(wǎng)等值化簡后進(jìn)行計(jì)算。Vol.35No.算分析，計(jì)算規(guī)?；緷M足了互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展的 低的劣勢凸顯，難以滿足高強(qiáng)度實(shí)時(shí)性要求。并行和分布式計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，使得大規(guī)?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)的超實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)真和多任務(wù)并行處理成為現(xiàn)實(shí)。隨著大區(qū)互聯(lián)發(fā)展，區(qū)域內(nèi)各地區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接愈加緊密，電不但需要高性能，同時(shí)也越來越需要電壓等級(jí)的協(xié)作，共同構(gòu)建電網(wǎng) 類分析計(jì)任務(wù)。例如目前用各網(wǎng)省專業(yè)技術(shù)同機(jī)制，工作效率低下且數(shù)據(jù)由各級(jí)部散維護(hù)，定期合并匯總，及時(shí)性和完整性較差雖然數(shù)據(jù)整合及協(xié)作計(jì)算問題仍然制約著互聯(lián)仿真計(jì)算、安全穩(wěn)定性分析、設(shè)備和生產(chǎn)管術(shù)發(fā)展與水平提升。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷 并行計(jì)算的基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為研算中心，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)模型數(shù)據(jù)的云計(jì)算在計(jì)算機(jī)業(yè)界發(fā)展迅速，已經(jīng)有很多公司在很多國家建立了云計(jì)算中心，提供從基礎(chǔ)到應(yīng)用的各層次服務(wù)，并已有一些成功的案例。但由于云計(jì)算的服務(wù)類型尚不完善豐富以及存在問題等因素，應(yīng)用還不夠廣泛，有必要針對(duì)電力系統(tǒng)需求，進(jìn)一步深化研究。目前，電力行業(yè)已經(jīng)建成了大型的電力系統(tǒng)仿真中心，具有了一定規(guī)模的計(jì)算資源和資源，并實(shí)現(xiàn)了完善的分布式仿真計(jì)算方法[8-16]。在行業(yè)普及了 與聯(lián)網(wǎng)完全和應(yīng)用計(jì)算機(jī)比較早的行業(yè)，積累了豐富的產(chǎn)品和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，因此，無論從硬件還是軟由單獨(dú)部署的硬件和獨(dú)立運(yùn)行的轉(zhuǎn)換為集

網(wǎng)數(shù)據(jù)的融合一致及計(jì)算的協(xié)作有數(shù)據(jù)中心資源，各用戶所占用的計(jì)算與資源根據(jù)需要申請(qǐng)和供給，形成資源高效的調(diào)高安全性。用戶云計(jì)算中心的數(shù)據(jù)和計(jì)算服務(wù)必須滿足安全規(guī)范，采用安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸模式和嚴(yán)格有效的權(quán)限管理模式。高可靠性。采用數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)互換等措施保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)更為可靠。通用性和可擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)和計(jì)算不針對(duì)特定的應(yīng)用，可以同時(shí)支撐不同的電力系統(tǒng)應(yīng)用運(yùn)行。云的規(guī)?？伸`活伸縮，滿足用戶規(guī)模增長和應(yīng)用的需要。強(qiáng)大的計(jì)算能力。具備并行分布式處理能力和任務(wù)調(diào)度機(jī)制，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電網(wǎng)的快速仿真運(yùn)算的基礎(chǔ)。心應(yīng)用運(yùn)行的具置，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來采用“即服務(wù)”的運(yùn)行模式，以服務(wù)的方式8）高共享和協(xié)作性。云計(jì)算中心的數(shù)據(jù)可以工作特點(diǎn)的多用戶協(xié)同建模、仿真計(jì)算等工作機(jī)根據(jù)電力系統(tǒng)仿真云計(jì)算中心的建設(shè)目標(biāo)和系統(tǒng)特點(diǎn)，以及云計(jì)算的理論和技術(shù)，可知電力系統(tǒng)云計(jì)算中心以計(jì)算服務(wù)為主，基礎(chǔ)設(shè)施共享為輔，因此在層次上將云計(jì)算資源管理層進(jìn)行簡化，重點(diǎn)突出電力系統(tǒng)應(yīng)用功能。電力系統(tǒng)仿真云計(jì)算中心的體系架構(gòu)如圖1所示，可分為基礎(chǔ)第35卷第6 電網(wǎng)技 技術(shù)答疑、技術(shù)協(xié)助、培技術(shù)答疑、技術(shù)協(xié)助、培 計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)、暫態(tài)穩(wěn)定、支撐、數(shù)據(jù)通信、任務(wù)調(diào)度和接口服數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)、版本管理和日志管基礎(chǔ)作系統(tǒng)、虛擬化管理 1Fig.1Systemarchitectureofthecloudcomputingsimulationcenterofpowersystem基礎(chǔ)設(shè)施云包括硬件和基礎(chǔ)。硬件包括大規(guī)模計(jì)算機(jī)群、海量系統(tǒng)和高速通信

題的有效。版本管理是將修改后的數(shù)據(jù)按照時(shí)間和規(guī)則定期保存，形成一個(gè)個(gè)歷史版本，需要仿真計(jì)算云通過大規(guī)模的計(jì)算機(jī)群，提供電力系統(tǒng)計(jì)算服務(wù)。仿真計(jì)算技術(shù)支撐計(jì)算程序組成。技術(shù)支撐分為數(shù)據(jù)通信層、任務(wù)調(diào)度層和接口服務(wù)層等幾個(gè)層次。數(shù)據(jù)通信層為大規(guī)模輸入和輸出數(shù)據(jù)提供通信服務(wù)，保證數(shù)據(jù)在用戶和云之間以及云的完整和高效傳輸。仿真計(jì)算云采用分布式計(jì)算技術(shù)和高性能并行計(jì)算技術(shù)，前者可以同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)處理，后者可以對(duì)大規(guī)模電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真。任務(wù)調(diào)度負(fù)責(zé)多任務(wù)在計(jì)算機(jī)群上的合理分配以及絡(luò)；基礎(chǔ)包括操作系統(tǒng)、虛擬化管理、大型分布式數(shù)據(jù)庫、分布式文件系統(tǒng)、分布式管理、云計(jì)算開發(fā)和測試工具等。基礎(chǔ)設(shè)施云是實(shí)現(xiàn)其他應(yīng)用云的基礎(chǔ)和必備條件，要支持異構(gòu)機(jī)群，具有高可靠性、可擴(kuò)展性和智能自愈功能?；A(chǔ)云初期可以是集中部署的機(jī)群，未來可以在異地部署，甚至將公司各單位數(shù)據(jù)管理云在基礎(chǔ)設(shè)施云的數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)以工程為單位的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)的管理。工程數(shù)據(jù)可以包括設(shè)備銘牌參數(shù)、電網(wǎng)模型、元件模型參數(shù)等。工程可以為某個(gè)用戶私有，也可以為多個(gè)用戶共享。私有工程可用于研究或測試；多用戶共享的工程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的管理和分級(jí)。數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)、版本管理和日志管理等功能。數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)校核、數(shù)據(jù)拼接分割、數(shù)據(jù)比對(duì)等功能，是數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)和功能。數(shù)據(jù)編輯包括數(shù)據(jù)錄入、文件和數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入、不同數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)修改和保存、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等。數(shù)據(jù)校核包括電網(wǎng)模型規(guī)范性校核、唯一性校核、合理性校核、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)校核和平衡校核等，是提高數(shù)據(jù)正確率的有效手段。數(shù)據(jù)比對(duì)是對(duì)不同方式、不同時(shí)間條件下電

管理標(biāo)準(zhǔn)和接口規(guī)范，只要符合該標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算程電力系統(tǒng)計(jì)算包括穩(wěn)態(tài)計(jì)算的拓?fù)浞治?、狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、靜態(tài)安全分析、電壓無功優(yōu)化、最優(yōu)潮流等，以及暫態(tài)計(jì)算的暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、短路電流等，都可以部協(xié)同工作云部署協(xié)同，通過工作組管理、成復(fù)雜的工作任務(wù)。此外，協(xié)同還提供、音頻、文字等溝通，支持屏幕共享、程序共享、白板、辦公便理和計(jì)算過程中遇到各種問題，需要技術(shù)的幫助。咨詢服務(wù)云提供有經(jīng)驗(yàn)的值班，進(jìn)行技術(shù)答疑和技術(shù)協(xié)助，幫助用戶分析數(shù)據(jù)、查找問題；且可以接受用戶的委托，代替用戶完成復(fù)雜的分析計(jì)算，按照要求交付包含技術(shù)報(bào)告在內(nèi)的完整的研究成果；還可以通過 培訓(xùn)、Vol.35No.電力系統(tǒng)云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模型的、IECCIM國際標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)態(tài)數(shù)PSASP的數(shù)據(jù)格式。分級(jí)海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)。電力系統(tǒng)計(jì)算要仿真采用通用的數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術(shù)外，需要針對(duì)電力系統(tǒng)云計(jì)算的特點(diǎn)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。以仿真計(jì)算中心為例，用戶數(shù)雖然很多但同時(shí)工作的用戶很少，每個(gè)用戶保存的數(shù)據(jù)雖然很多但當(dāng)前使用的數(shù)據(jù)只是其中一小部分?？赏ㄟ^控制策略，把當(dāng)前沒有使用的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移到磁盤文件

同控制和權(quán)限控制等機(jī)制，保證協(xié)同工作安全有序進(jìn)行。協(xié)同控制基于用戶感知、角色劃分、信息交互和工作流的配合實(shí)現(xiàn)。權(quán)限控制包括功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限。功能權(quán)限是用戶可以操作的功系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)范圍包括3個(gè)維10萬用戶。通過這一套系統(tǒng)，完全可以為公司、網(wǎng)公司、省公司、地根據(jù)服務(wù)對(duì)象的不力系統(tǒng)仿真云計(jì)算提供計(jì)算操作服務(wù)和通過程序接口為其他系通過云計(jì)算中心的人機(jī)界面，公司號(hào)，分配相應(yīng)的資源，就可以建立自己的數(shù)據(jù)空算和分析。用戶在應(yīng)用過程中無需關(guān)心設(shè)置、云計(jì)算中心的具體應(yīng)用場景如圖2所示。 運(yùn)行公司 規(guī) 科 2Fig.2Applicationscenariosofthecloudcomputing第35卷第6 電 技 通過云計(jì)算中心提供的服務(wù)接口，公司各級(jí)部門的系統(tǒng)，如規(guī)劃系統(tǒng)、計(jì)劃校核系統(tǒng)、安全評(píng)估和等系統(tǒng)，可將數(shù)據(jù)發(fā)送給云計(jì)算中心進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完成后取回計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。這樣既可以加快系統(tǒng)的建設(shè)，還可以節(jié)約建設(shè)成本和運(yùn)營成本。根據(jù)電力系統(tǒng)的要求，電力系統(tǒng)云計(jì)算中心初期可建設(shè)在公司內(nèi)

并行算法[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2003，27(11)：6-LiYalou，ZhouXiaoxin，WuZhongxi．a(chǎn)lcomputerclusterbasedparallelalgorithmsforpowersystemelectromechanicaltransientstabilitysimulation[J]．PowerSystemTechnology，2003，27(11)：6-12(inChinese)．，，，等．電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)：機(jī)電暫態(tài)混合 electromagnetic-electromechanicaltransientprocess[J]．PowerSystemTechnology，2006，30(1)：23-27(inChinese)．，，，等．電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)：機(jī)電暫態(tài)混合 電力行業(yè)具備開展云計(jì)算研究和實(shí)踐的條件，建設(shè)電力系統(tǒng)云計(jì)算中心，可為電力系統(tǒng)調(diào)度、規(guī)劃、科研、試驗(yàn)提供功能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠、隨需而動(dòng)的計(jì)算服務(wù)，既提高了工作效率又節(jié)約了建設(shè)成本和成本。[2]尼古拉斯．．IT不再重要：互聯(lián)網(wǎng)大轉(zhuǎn)換的制高點(diǎn)：云計(jì)[M]．：中信，2008：52-11．ShenShu．Comparisonofcloudcomputingandgridcomputing[J]．SoftwareGuide，2009，8(12)：10-11(in

，，，等．電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)：機(jī)電暫態(tài)混合simulationofpowersystemelectromagnetic：electromechanicalTianFang，LiYalou，ZhouXiaoxin，eta1．Advanceddigitalpowersystemsimulator[J]．PowerSystemTechnology，2008，32(22)：17-22(inChinese)．inpowersystemstateestimation[J]．PowerSystemTechnology，2007，31(8)：32-36(inChinese)．，吳中習(xí)．模型接入PSASP暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算模塊的方LiYalou，WuZhongxi．Anapproachtointerfacemodelwith32(19)：31-36(inChinese)．systemquasisteadystatetimetrajectoriesofmediumandlongtermvoltagestability[J]．PowerSystemTechnology，2006，[4] ．淺談云計(jì)算[J]．太原學(xué)報(bào) 135-138．ChangHao．Aboutcloudcomputing[J]．JournalofTaiyuanUniversity，2009，10(4)：135-138(inChinese)．

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