基于云计算的省级调控云体系架构

杨延栋，张彦军，刘威麟

（1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院电网技术中心，新疆 乌鲁木齐 830000； 2.国网新疆电力有限公司电力调度控制中心，新疆 乌鲁木齐 830000 ）

0 引 言

目前，用电负荷、清洁能源规模快速增长，电网发展出现新态势。（1）从局部平衡电网向大范围互联发展的格局，资源广泛优化；（2）大力实施“两个替代”战略，全面推进电能的多类化使用配置；（3）大型骨干电源与分布式电源、储能系统等相结合；（4）电力市场化改革，电网紧密贴合于用户，增强负荷可控性。

按照国家电网公司在“十三五”期间的规划，全面建设调控云平台，深入“云计算”等新技术在调控业务的实践应用，以国分调控云平台的建设模式搭建省调控云平台，实现电网基础数据的有效管理与分工，提升电网在线分析和调度管理的综合能力。

现调控系统在电网平稳运行中发挥显著作用，但电网调控方面无法全局统筹、配置大范围资源及协同控制特高压交直流大电网下的各级电网。电网运行全局态势和同步感知能力欠缺，厂站数据采集与交换面临重大挑战。主配、输配因迁移量大及重复存储使工作效率偏低，无法感知风险和高效处理故障。监控手段方面不能敏锐感知电网变化及识别故障，无法满足强互联电网于全景监控和智能告警需要，各类功能存在差异性及单一性。传统监控手段中确定性分析方法无法满足新能源及市场化的新要求。电网分析水平方面准确性低、实用性差。调度管理精益化水平统一性差、关联性差、查询主题模糊。现在的调度运行数据存储分散、自身数据价值低，难以适应日后大数据趋势的调度管理需要。

1 省级调控云系统

2015 年后，云计算技术发展趋向成熟，已用来支撑多个行业的IT 基础架构。云计算技术相当于日常生活中的水和电，能为用户带来极大的便捷性。云计算技术采用虚拟化技术、分布式并行计算技术等将硬件等资源虚拟化为计算资源服务。用户在使用中按需求取用相关资源，不需了解底层技术，降低了用户的使用难度。

1.1 省级调控云平台总体架构

省级调控云平台由基础设施层IaaS（Infrastructure as a Service）、平台服务层PaaS（Platform as a Service）及应用服务层SaaS（Software as a Service）组成，全面服务于上层应用，如图1 所示[1]。

2 硬件架构

省级调控云平台运用A（主节点）、B（分节点）的双站式建设的异地部署，按照对等配置的原则对外提供服务。云客户端的应用无需辨认业务提供方节点名称，通过业务服务的可持续性，使异地应用双活。数据业务依据双活读写分离特点，使业务准实时数据同步。读写节点的数据发送变化时，横向同步功能组件会立刻将变化的数据同步至只读节点，使两节点间数据相同。

A、B 节点硬件架构相同，遵循其设计原则，采用标准硬件设备。依托成熟的云计算技术，通过IaaS 平台整合和管理计算、存储及网络等。统一的IT 基础设施资源池，为上层平台及应用提供基础性服务，将资源按需分配、快速部署。实时屏蔽上层硬件设备的差异，按需扩展整个硬件资源平台，提供高效化的基础管理手段。A、B 节点采用前端业务层、计算资源层及后端存储层三层架构设计[2]。

3 软件架构

IaaS 层使用计算基础设施中的大数据系统来服务消费者，服务过程包含了用CPU 进行数据处理，还包括通过网络和其他计算资源进行服务。用户可在这个平台上操作相关软件，包括对操作系统和应用程序进行适量操作。但一般的消费者是不能进行云计算基础架构的维护工作的，但可以控制操作系统，也可以进行存储空间的管理。IaaS 层还能实现对有限网络组件（如路由器、防火墙及负载平衡器等）的控制，然后在系统上进行虚拟化（计算、存储及网络等方面的虚拟化），以达到管理虚拟机进行数据服务的功能，整个系统会提供统一的仪表盘。

PaaS 层分为公共组件、模型数据及运行数据等云平台。公共组件服务于应用开发人员，给软件运行时的环境、相关工具及服务做支撑。建设目标包括业务系统所需平台资源与部署及升级应用平台快捷化、平台监测和运维及开发统一化、生产环境平台配置和应用开发及团队沟通效率化。它为云平台模块（实时数据、运行数据云及模型数据）提供技术支撑。模型数据云平台是云平台PaaS 层主要平台之一，分为元数据管理、字典管理、模型数据管理、图形管理以及平台服务。国分云端为元数据和数据字典维护的唯一入口，省级云及客户端同步获取元数据和字典内容。模型数据和图模管理主要实现模型数据及拓扑图形在云端伴生数据库的数据存储，在源数据端通过纵向同步接收数据内容并发给有需求的客户端，再提供数据支撑给SaaS层应用，以实现数据汇集[3]。

SaaS 层应用软件采用服务化、组件化设计思路，让云端应用自由及高效地响应多样的业务需求，提升软件重用率及拓展性。典型应用包括数据查询与可视化、电网监视、电网分析、大数据分析决策及仿真培训等。

4 结 论

省级调控云立足电网主网调度运行管理需要，统一建设一体化的模型数据平台，实现电网模型和调控综合数据的管理与分工统一化，以提高电网运行管理水平、调控业务及电网运行数据的精细化与协同化和高效综合。采用云计算等新技术，整合控制来自于多个系统的电网运行综合数据，实现业务数据的关联，建立调控综合数据的管理体系。