基于OS2 构架的主网设备协同调度系统设计

2021-10-10叶志祥周寒英朱红杰常景丁嘉熹

电子设计工程 2021年19期

叶志祥，周寒英，朱红杰，常景，丁嘉熹

（云南电网有限责任公司保山供电局，云南保山 678000）

OS2 是内嵌于实用操作系统的独立软件应用平台，可承载长文件名与高容量信息的同步传输，在磁盘功能方面相较于传统DOSFAT 形式具有明显提升。这种软件式平台是最初应用于X86 体系中的32位操作结构，对于硬件设备主机同时加设了内在与外在驱动程序，可在小范围数据应用环境中，降低曲速引擎对外部操作系统的影响，实现对稳定调度传输环境的构建[1-2]。

在电网应用环境中，随着协同电子分布式调度传输需求量的增加，主网设备平台会出现明显的全局性规划问题。为避免上述情况的发生，传统Map/Reduce 及HDFS 电子调度平台可在云处理技术的支持下，协调相邻电网节点间的实用调度关系。但在高、低压电量并存的前提下，此方法的层级电子传输率水平过低，很难完全满足电网环境中的电子处置需求。基于此，设计新型主网设备协同调度系统，在OS2构架的支持下，定义所有待调度角色对象，借助电子主机等设备元件，实现存储数据库的搭建与应用。

1 系统硬件设计

1.1 OS2调度构架

OS2 调度构架是主网设备协同调度系统的基础硬件支持体系，可整合所有待调度的电子数据资源，在中间过渡结构的支持下，将协同电子量平均分配至传感器及其他采集设备之中。OS2 调度环境作为系统架构的中间过渡结构，分别与协同处理中心、电网用户与访问终端相连，可承接已完成整合的电子数据资源，并按照实际应用需求，传输给相关主网设备元件[3-4]。应用服务器、电网服务器、调度服务器、数据库服务器同时与OS2调度构架的协调处理中心相连，可跟随电子数据资源的传输需求，更改与自身相关的已连接协同调度服务。OS2调度体系构架如图1所示。

图1 OS2调度体系构架图

1.2 主网协同电路

主网协同电路是基于OS2架构调度系统中唯一的电子供应元件，由调度通路、协调通路两部分共同组成[5]。PaaS输出主机作为主网协同电路的核心搭建设备，同时调节两端调度通路与协调通路中的电子传输情况，在系统瞬时应用电量可长久保持稳定的情况下，开启电路中的电网数据输入串口，加快应用电子在各级硬件设备间的实际传输速率。C1、C2、C3、C4、C5是5个阻值完全相同的主网电量消耗设备，负载于PaaS输出主机两端，负责调节协同电路两端的电压与电流占据关系[6-7]。主网协同电路图如图2所示。

图2 主网协同电路图

1.3 电子调度主机

电子调度主机是主网设备协同调度系统中的核心电量处置设备，可顺次连接PSTN、传输线缆等多个电子传输元件，在不违反OS2 调度需求的基础上，平均分配输出子系统及应用设备中的调度电子量[8]。SH-3000D 主机作为电子调度元件，负载于OS2 电子传输环路中部，可承接PSTN 组织及调度专网中的传输电子，借助传输线缆体，建立与远端主网模块及电子调度中心的应用连接。主网中继器作为电子调度主机的下级附属元件，可接收SH-3000D 主机中的应用电子量，在经过短暂的转存处理后，传输至协调应用设备之中[9-10]。电子调度主机结构如图3 所示。

图3 电子调度主机结构图

2 系统软件设计

2.1 调度角色定义

调度角色定义可按照主网设备电子的实际应用传输关系，在各个OS2 节点中计算待处理电子量的实际数量水平，再以此为标准，确定调度数据库中可承载的电子量存储能力[11-12]。在不考虑其他干扰条件的情况下，调度角色定义结果受到主网协同电压、调度电流量、协同应用阻值三相物理量的直接影响。主网协同电压常表示为U0，在既定电子调度周期内，该项物理量的数值水平始终保持稳定，随该项参数实值的提升，与之相关的传输电流总量也逐渐增加。调度电流量也叫应用电子传输量，常表示为I0，在整个电子调度周期内，始终保持不断累积的变化趋势。协同应用阻值常表示为，可描述整个主网电路中的接入电阻平均值。联立上述物理量，可将系统调度角色定义式表示为：

式中，p代表主网协同电子的应用传输系数，代表OS2 节点中的应用电子暂存量，δ代表应用传输电子的常项调度系数。

2.2 电子存储量

电子存储量计算是主网设备协同调度系统搭建的重要计算处理环节，可在已定义调度角色的基础上，确定OS2 架构所具备的电量承载能力[13-14]。假设与电子调度主机匹配的主网电力感知系数为，随电量平均调度时间的延长，该项物理量也始终保持不断递增的变化趋势，反之则不断下降；作为电子供应元件的主网协同电路，在单位时间内所具备的最大电量输出极值为e1、最小电量输出极值为e0，在整个协同调度周期内，上述两项物理量的实值水平始终不会发生改变。可将主网设备协同调度系统的电子存储量数值表示为：

式中，代表系统内协同电子量的传输调度均值，q1代表单位时间内的最大电量调度数值，q0代表单位时间内的最小电量调度数值。

2.3 调度数据库

调度数据库搭建是基于OS2 构架主网设备协同调度系统设计的末尾处理环节，在应用电子传输作用的促进下，该级主网设备可存储系统内所有调度电量，以供其他硬件结构元件的直接调取与利用[15]。存储主机位于调度数据库中部，分别与主网客户端及电子反馈服务器相连，可按照电子采集服务器的执行权限，协调已存储数据信息的传输形式。位于最底层的协同驱动设备，负责整合系统内的主网传输电子，借助调度应用导线，将电子数据汇总至存储主机内部，实现一次完整的主网设备协同调度与处理[16-19]。至此，完成各项软、硬件执行结构的搭建，在OS2 构架的支持下，实现新型主网设备协同调度系统的顺利应用。调度数据库结构如图4所示。

图4 调度数据库结构图

3 系统检测与应用

为验证基于OS2 构架主网设备协同调度系统的实际应用能力，设计如下对比实验。在应用电网中，选取两台完全相同的电子输出元件作为实验对象，以搭载新型协同调度系统的记录主机作为实验组监测设备，搭载Map/Reduce 电子调度平台的记录主机作为对照组1的监测设备，搭载HDFS 电子调度平台的记录主机作为对照组2的监测设备。电力主网设备监控环境如图5 所示。

图5 电力主网设备监控环境

已知高压、低压环境下的层级电子传输率均能反映电网环境中协同电子的分布式调度能力，通常情况下，传输率数值越大，系统的分布式调度能力也就越强，反之则越弱。表1 是既定实验时间内，实验组、对照组层级电子传输率的具体数值变化情况。

表1 高压环境下的层级电子传输率

分析表1 可知，在高压传输环境下，实验组层级电子传输率始终保持相对平稳的变化趋势，整个实验过程中的检测平均值达到93.6%；对照组1的层级电子传输率一直小幅度上升，在达到最大值水平后，开始逐渐趋于稳定，全局最大值与实验组极值相比，下降了12%；对照组2的层级电子传输率始终保持上升、下降交替出现的变化趋势，全局最大值与实验组极值相比，也下降了12%。

分析表2 可知，在低压传输环境下，实验组层级电子传输率在持续性上升后，逐渐趋于稳定，在实验后期开始小幅下降，整个实验过程中的检测平均值达到87.8%；对照组1的层级电子传输率在阶段性稳定后，开始持续下降，全局最大值与实验组极值相比，下降了34%；对照组2的层级电子传输率则一直保持小幅度波动的变化趋势，全局最大值与实验组极值相比，下降了29%。