基于云模型的智能电网调度研究

孔维莉 刘波

引言

智能電网的快速发展，对调度的信息化、智能化、自动化要求越来越高。用电负荷的快速增长，对电能质量的要求也越来越高，因此，需要研究更加高效的方法支撑电力系统的自动化水平。

由于电力系统的数据采集与监控系统（SCADA）/能量管理系统（EMS）等二次系统给电力系统带来了大量的数据，这些数据既有结构化的，也有非结构化的，有连续型的，也有离散型的，采集的时间间隔有长有短，这些特征给电网的管理维护人员带来了很多困难。而未来智能电网的稳定可靠运行是建立在统一视角下的全局世界中，即所有的网内数据应该对控制中心是透明的，但目前的信息共享渠道严重阻塞，给电力系统分析与调度人员带来了极大的困难和挑战。因此，电力企业迫切要求能将系统内的各类数据有机整合，实现深层次的关联、分析，进而从海量的数据中提取出有价值的信息，进而为智能电网的能力提升提供支持。

云计算模式的产生，为电力系统的能力提升提供了强大的技术支持，为突破智能电网建设过程中的信息壁垒提供了解决方案，它能够解决电力系统中各环节之间信息与资源不能充分共享的难题，并从根本上提高电网的数据处理能力。

1、云计算

1.1相关概念介绍

云计算，是近几年出现的新型网络计算技术，但全球的科研及学术界对其理解并不完全一致，大致可以分成三类：（1）以Google为代表的云计算，以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务；（2）以IBM为代表的云计算，注重网格计算和虚拟化技术的融合，即利用分布式计算处理的能力，将IT资源构筑成一个资源池；（3）以微软为代表的云计算，即各种各样分布在全球数据中心的应用，它根据需要动态地将资源分配到客户端，其强调云端和终端的均衡。总之，所谓云计算就是利用现有发达的通讯网络，将全球大部分的数据集中起来，将其存储与调用分离使用，从而使整体的网络更具效率。

1.2云计算的服务模式

目前来讲，主要有三种主要的云计算服务模式，即（1）软件即服务（SaaS），指服务商运行在云基础设施上的应用程序，可以在各种客户端上通过瘦客户端界面访问，比如浏览器；（2）平台即服务（PaaS），指客户利用供应商提供的开发语言和工具建立的应用程序部署到云计算基础设施上去；（3）基础设施即服务（IaaS），是指通过出租处理能力、存储和其它的计算资源，用户可以按此部署来运行任意软件。

2、电力调度系统的云逻辑组成

由于电力系统调度的数据需求量非常大，其运算分析的时效性直接关系到调度决策的准确性与实时性。在电网调度的运算分析过程中，应用云计算技术把分布在电力网络中不同空间中的分散数据信息资源与现有电力自动化基础设施整合在一起，构筑具有实时性高、可靠性强、准确度大的电网调度云计算平台，可通过负荷动态平衡分析和调度资源的统一调配，形成功能强大的数据分析与处理模型，以支撑电网调度自动化系统高效稳定运行。智能电网调度系统云计算平台逻辑组成如图1所示。

从图1可知，虚线圈定的云计算平台部分包含了分布式数据服务总线这一核心组件以及分布式海量数据存储系统、集成计算引擎和动态负载均衡及资源调配系统等功能组件。

图1 智能电网调度系统云计算平台逻辑组成

3、电力调度信息平台的技术实现

根据上述对电网调度信息平台的特征及其与云计算结合的可行性，以下给出电力系统调度信息平台的技术实现架构。

借助Hadoop实现资源的虚拟化，用分布式冗余存储系统及基于列存储的HBase来存储和管理数据，保证电力调度信息平台海量数据的可靠性和高效管理。另外，基于MapReduce的数据并行处理可以提供高性能的并行计算能力及通用的并行算法开发环境，如图2所示。

图2 基于Hadoop和HBase电力调度信息平台实现

具体实现细节如下。

（1）统一的数据展现

通过数据中心应用系统，实现以集成各业务关键指标而成为调度决策支持核心的指挥功能；以横向协同生产、经营、财务、人资关键业务指标而成为调度部门业务交互中心的分析核心；以集成本部门主要生产经营指标而成为部门辅助决策入口的管理桌面功能。整个分析平台，各级应用的纵向层次分明，不同业务指标间的横向关联分析紧密。

（2）统一的数据共享

使用数据中心的统一平台将各部门的主要指标和明细数据进行集中的存储、展现和共享，打破了原来存在于各独立业务系统之间的壁垒，不仅实现了各部门之间指标和明细数据的快速共享，同时减少了以往数据共享实现中业务系统间需要两两开发接口的庞大工作量。这样一方面提高了管理层发现问题并进行决策的反应速度，为电力企业发展和生存赢得了宝贵的时间，同时还有效降低了这一决策过程的成本。

（3）统一的数据质量平台

调度业务部门可以监控本部门各业务系统中的数据产生的频率、规模以及趋势。并将发现的问题数据导出，形成报告，提交给相关部门或业务系统开发厂家进行数据或业务流程的改进，从而促进企业形成一个数据质量不断提高的良性循环。

（4）统一建模与编码体系、统一数据存储平台

在统一的信息标准体系基础上构建集中式的统一数据存储平台，不仅使数据中心当前的主要应用、数据共享和展现更加系统化，还使得将来在数据中心开展进一步的预测分析及管理应用成为可能。统一的标准和存储便于业务分析人员对数据进行集中的、全方位的分析，从而发现以往业务系统内或业务系统间无法发现的潜在的规律，这种规律会用于预测生产企业的生产经营过程。

结论

将云模型引入到电力系统中，必将对电网的信息交互、计算模式和资源管理产生巨大的影响。电力系统“私有云”能够最大限度地整合系统的计算和存储能力，减少电网的重复投资，大幅提高当前系统的整体性能。通过构建基于云计算的智能电网调度系统可以有效解决电网调度中海量信息的综合处理效率。

（作者单位：北京洛斯达科技发展有限公司）

作者简介

1孔维莉（1981.1），女，河北省衡水市（籍贯），现职称：工程师，学历：研究生，研究方向：数据库管理。