电网自动化中分布式任务调度方法研究

李 卓，林 航，颜少伟

（海南电网有限责任公司，海南 海口 570203）

0 引 言

电网自动化利用分布式电源向系统中心供电，是智能电网的重要组成部分。传统电网自动化系统是将储存装置和控制设备作为变电站与信息传输的通道，集合了多种再生能源。这种传输方式需要消耗较多的再生能源，降低了工作效率。分布式任务可以降低再生能源的消耗，提供辅助功能，有效改善电能传输质量，提高电能传输的可靠性。此外，分布式任务调动方法可满足多个远动装置网络优化的运行目标[1]。

1 分布式任务调度方法

1.1 确定远动装置

电网自动化系统结合了远动装置和远动通道，利用远动装置的遥测功能和遥控功能，建立两者之间的传输通道。遥测功能是指将系统模拟量转换为调度中心的接收端，模拟量转换的过程称为遥测。遥控功能是指通过调度端控制输送系统接收的信息，达到远程控制的目的。远动装置结合了布线逻辑式和存储程序式的功能。布线逻辑式由硬件电路组成，存储程序式由固定接线方式组成。运用两者的远动装置程序，确保系统变电站与信息正常传输，以满足厂站系统运行的要求[2]。电网自动化系统通常采用分布式结构，如图1所示。

全局调度监控中心是电网自动化系统的一级设备。设备层是电网自动化系统中的二级设备，间隔层是电网自动化的三级设备，管理层是电动化系统的四级设备[3]。在电网自动化的终端端口中，将电网控制和监视置于分布式系统之下，保证了整个系统运行的可靠性和实效性，确定了分布式任务调度方法的远动装置。

图1 电网自动化系统结构

1.2 互斥量转换过程

传统电网自动化为了提高系统的可靠性采用冗余配置，即为双机备份结构。这种备份系统是基于1:1个处理设备实现镜像节点的位置固定，对不同设备的要求也不同，互斥量切换过程较为复杂。为了确保电网自动化变电站与信息传输的可靠性，设计了1:n个处理设备实现任务调度，满足了厂站系统运行的要求。分布式任务调度方法是基于1:n个处理设备实现任务调度的。在每次执行任务时，都会随着服务节点的变化而变化。根据n个节点发送的请求执行变电站与信息传输的任务。n在0和n-1之间选择，不同的n值会提供不同的可靠性。n=1时，备份系统节点是动态的；n=n-1时，备份系统节点是互相的，以达到系统可靠性的要求。分布式任务调度中存在多个服务节点，由多个调度节点协商选择发送下一个任务。

当服务节点为2时，为两个节点作为任务调度的执行命令。节点n2调度n1与n3执行任务，在提交节点的同时，随机在n1和n3上建立一个互斥量。完成互斥量转换后，执行下一步任务。检测n3是否转换结束，若没有转换结束，则放弃下一步操作。每个节点任务调度可以自由设置，从而实现1:n个处理设备，满足提高电网自动化系统可靠性的要求，并完成互斥量的转换。

1.3 实现数据调度

分布式任务调动方法可以将全局调度监控中心中每次服务请求发送到变电站中。每次发送请求前，需选出a个执行节点。

分布式任务调度执行过程分为11步。

第1步，将全局调度监控中心发送的任务请求发送到计算机；

第2步，调度者从服务路由数据中查找需要的节点；第3步，将服务请求每隔2s调度转换为5 s；

第4步，若全局调度监控中心发送的服务请求有效且时间不超过2s，则DMVLAC算法会直接选择a个节点；

第5步，调度者在全局调度监控中心中提供服务节点发出的请求；

第6步，调度者需要等待100 s，待收到执行数两倍后，若无回应就转回到第2步；

第7步，调度者根据DMVLAC算法选择a个节点作为执行者，转第9步；

第8步，调度者在全局调度监控中心发送请求，待等待200 s若无响应，转回第4步；

第9步，调度失败，电网自动系统会给用户提示；

第10步，修改调度互斥量，若修改失败，需要重新检测服务数据的节点；

第11步，完成调度。

2 实验结论

为了验证分布式任务调度在电网自动化系统的可靠性，使用测试处理服务器检测拷贝的数据质量，采用200 m集线器连接局域网，包括6台节点处理机。

表1是节点处理机配置表，每台节点设备都应用Turbolinux5.0操作系统，在设备中插入分布式调度模块、服务模块和通信处理模块。

表1 节点处理机配置

通过人为损坏造成系统故障和变化的工作负荷，检测分布式任务调度方法与传统方法的可靠性。

图2是分布式任务调动方法与传统方法的对比结果。在人为破坏下检测两种方法的可靠性，实验结果表明分布式任务调度方法可靠性较高。使用分布式任务调度方法只需要使用1台节点机方可运作，互斥量节点的转换质量较高，且完成转换的速度快。

图2 两种方法对比结果

图3 是分布式任务调度方法与传统方法任务执行时间的测试结果。测试中采用6个运行节点数，互斥量转换时间分别为 10ms、20 ms、30 ms、40 ms和50 ms。实验结果表明，分布式任务调度时间相比传统方法任务执行时间较短；任务执行量增大，转换数据的时间增量会随之减少。因此，在处理较多数据时，建议采用分布式任务调动方法。

图3 任务执行时间的对比结果

3 结 论

电网自动化系统是保证电力系统安全运作的系统。为此，提出分布式任务调度方法，以提高电网自动化系统的可靠性。分布式任务调动方法是基于1:n个处理设备实现任务调度的，使用互斥量调节多个任务调度，从而实现1:n个处理设备，满足提高电网自动化系统可靠性的要求。实验结果表明，分布式任务调度方法会随任务执行量的增大，减少数据转换的时间。分布式任务调度方法能达到很高的可靠性，用户可以根据系统数据量的变化选择相应的方法。