電力系統智能云

1 智能云組成

中國現有電力系統的特點是電網分布的地域特征不同，網絡的拓撲結構不同，電網的電氣特點等將電網劃分成多個子網，各子網的調度、運行、監控、保護、輸配、營銷由各子網中心負責，各中心擁有并維護著所轄電網的詳細參數。各網絡都針對所轄區域內的電網建立了較為詳細的電力系統模型，而對相鄰電網的模型則在一定程度上進行簡化和等值，并在此系統模型的基礎上進行計算機仿真，為電力調度、運行、監控、保護、輸配電、營銷提供重要依據。這種簡化等值的方法克服了由于中國地域遼闊而導致電力系統數據資源廣域分布所帶來的數據難以收集的困難，降低了系統仿真的復雜程度，但是簡化等值模型的適用范圍有限，智能云能較好地解決這一問題。

鑒于電力系統數據的敏感性和中國電力系統內網的完整性，在中國電力系統完全可以利用現有的系統內網的物理網絡設備建立電力系統私有的云。利用這種云計算模式，電力系統完全控制云計算方式，這樣的云儲存和計算資源的訪問可以完全由電力系統自己控制，而不是公用的云計算服務的提供商，相當于使用系統自己建立的內部云。

面向智能電網的電力系統云計算就是為了實現智能電網各項智能模塊而將云計算作為智能電網信息交互的底層技術。智能云的組成包括：智能調度、智能運行、智能監控、智能保護，智能輸配電。智能云就是智能電網各個智能環節信息整合、交互的技術實現。

2 智能云的服務體系

智能云不是單層的服務，而是一個多層服務的集合 。底層是基礎設施( Infrastructure as a Service，IaaS)，具有在特定服務質量約束的情況下提供計算機或數據中心的能力，使之能執行任操作系統和軟件。中間層是服務平臺( Platform as a Service ，PaaS)。服務平臺是在基礎設施上加了一個用于給定應用的定制軟件棧。其中包括操作系統和根據應用必須的服務。上層是應用程序( Software as a Service，SaaS) ，是計量服務，一個集中的系統部署軟件在一臺本地計算機上或者從智能云中遠程運行的一個模型。

3 智能云技術體系

電力系統智能云通過集群應用、分布式計算等系統功能將電力系統內網絡中的幾乎所有網絡和計算應用軟件集合起來協同工作，共同對各級電網和計算機終端提供數據儲存和計算服務。將集群功能、分布式處理等功能聯合起來，通過軟件接口，為電力系統各級電網和計算機終端提供智能云服務。

電力系統智能云結構層次如下[ 6 ] 。

基本儲存層：是電力系統智能云的儲存基礎。智能云儲存中的存儲設備大量分布在不同的地理位置，之間通過電力系統內部廣域網連接在一起。

基礎管理層：通過集群和分布式系統，實現智能云中所有存儲設備的協同工作，對外圍提供強大的存儲服務。

應用接口層：是智能云最靈活的部分，不同的各級電網可以根據需要、權限，提供不同的接口和服務。

高級訪問層：任何級電網可以通過智能云公共接口來登錄，獲取計算需求。

4 智能云權限、沖突和安全機制

電力系統結構龐大，并且分布廣，如果任何一個小節點或者計算機終端的計算要求都提交到需求分配的總中心的話，中心壓力很大，對網絡速度要求很高，并且權限的判定也比較繁瑣。在智能云體系的基礎管理層中進行訪問權限、沖突和安全機制的設置。

1)現有電力系統分級電網管理的層次很清晰，通過電網的級別建立主云和子云來限定權限和資源分配，從而減少系統內部不必要的權限管理和資源調配，是智能云的資源和權限更為合理。

當正常情況下，電力系統智能云中某級電網只能在間接本級和直接上一級的子云系統中獲取資源。當出現緊急情況(如突發自然災害)時，可以通過緊急調度的觸發機制來獲取更多級別的資源。

2)電力系統智能云中始終有多個任務同時提出資源申請，必須建立一個合理的任務分配和提交機制，才能最大限度地利用云資源和避免網絡的堵塞和任務的排隊。首先，對整個系統內所有的任務進行分級，按照任務所屬電網級別和任務緊急程度進行任務優先度分級;任務提出時，首先在本地對任務的資源需求進行分析，如果本地資源能夠在本地或者以該級電網為云根的子云里在規定時間里面完成時，該任務不向上級云資源提出資源請求;不滿足上面的情 況時可以向同級的云提出資源請求，并且進行任務優先級進行比較，如果繼續不滿足，則向上級云提出資源請求，進行任務優先級排隊。

以上只是初略方法，通過建立一個詳細的任務分配機制可以逐步按照任務的需求獲得智能云的任意資源，并且避免網絡的阻塞，最大限度利用云資源。

3)智能云的數據安全是智能云實現的核心。通過數據加密權限、數據備份、電網數據容災的建立完整的智能云的數據安全機制：電力系統內網是一個物理上完全獨立的廣域網，物理上的隔離保證了電力系統數據在網絡上對于其他行業的安全保密性 ;同級電網對數據沒有訪問權，但是數據可以在同級資源中進行加密的存儲和計算;數據對上一級是完全可見的，也就說該級完全擁有下級所有的數據訪問權。通過安全機制可以保護各級數據的安全，并且最大限度地提高資源的利用率。

5 智能云特點

1)良好的擴展性和經濟性。即使建立電網中再小的節點或者計算機終端，需要配置顯示器、硬盤、CPU、內存等一整套設備，并且確保其性能滿足該節點或終端的計算和儲存需要。但利用電力系統智能云，可能只需要一個現實設備，接入電力系統廣域網，就可以根據權限實現計算和儲存功能，而且不必擔心自己購置的設備被淘汰，因為智能云所采用的硬件設備是系統核心節點單位負責維護和更新，這樣電力系統在信息交互的這個層面就具有良好的擴展性和經濟型。

2)強大的計算和存儲能力。電力系統智能云將系統各節點和終端的計算和數據分布在大量的分布式計算機上，云海中成千上萬的計算機提供強大的計算能力，針對中國巨大的電網規模和龐大的系統數據，智能云提供強大的計算和儲存能力。

3)系統數據高安全性。在智能云中，數據集中存儲，因而更容易實現安全監測。尤其針對電力系統安全 I 區，電力系統內部管理者對數據進行統一管理、分配資源、均衡負載、部署軟件、控制安全，并進行可靠的安全實時監測，從而最大限度地保證各級電網的數據安全和數據權限。

4)計算和儲存的虛擬化。虛擬化是電力系統智能云的技術基礎，它將底層的硬件，包括服務器、存儲與系統內網設備，全面虛擬化，以建立起一個共享的、可以按需分配的龐大的電力系統內部資源池。

5)資源動態擴展、分配。系統信息網的各種資源可以隨需分配和自動增長，而上層的數據及應用可以根據級別和重要程度的不同，搭配出各種互相隔離的應用，形成一個服務導向的內部智能云架構。

6)電力系統智能化。由于電力系統智能云的建立，基于系統海量數據的數據挖掘技術來獲得大量的系統知識。海量的數據加上海量的分析大于知識。