一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，所述方法通過調(diào)度云平臺(tái)對(duì)廣域多級(jí)分布電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度，包括步驟：步驟1、獲取虛擬化硬件資源；步驟2：依據(jù)虛擬化硬件資源進(jìn)行廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算分析電網(wǎng)；以及步驟3、將電網(wǎng)分析結(jié)果反饋給客戶端。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，既能滿足大電網(wǎng)超大規(guī)模計(jì)算任務(wù)的計(jì)算要求，又能保證較小規(guī)模計(jì)算任務(wù)不占用過多資源，減少不必要的通訊時(shí)間；以服務(wù)形式為大電網(wǎng)在線分析軟件提供支撐，利用調(diào)度云平臺(tái)提供的全局共享數(shù)據(jù)，提高大電網(wǎng)在線分析的計(jì)算精度。
【專利說明】一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)分析方法，具體涉及一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行 電網(wǎng)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]云計(jì)算是以分布式技術(shù)和虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)為載體，提供基礎(chǔ)架構(gòu)、平臺(tái)、 軟件等服務(wù)為形式，整合大規(guī)?？伸`活擴(kuò)展的IT資源(計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等)進(jìn)行協(xié)同 工作的計(jì)算體系，是新一代IT計(jì)算模式?；谠朴?jì)算技術(shù)的大電網(wǎng)在線分析軟件的實(shí)現(xiàn)需 要以云平臺(tái)為基礎(chǔ)，現(xiàn)有技術(shù)中電力系統(tǒng)調(diào)度云平臺(tái)包括調(diào)度應(yīng)用層、調(diào)度云服務(wù)、平臺(tái)中 間件和基礎(chǔ)設(shè)施層。
[0003](I)調(diào)度應(yīng)用層；通過整合調(diào)度應(yīng)用:實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全校核、調(diào)度計(jì)劃、調(diào)度管理等 眾多調(diào)度業(yè)務(wù)，向客戶提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)訪問平臺(tái)，讓客戶感覺到業(yè)務(wù)不是分隔的，而是整體 的調(diào)度業(yè)務(wù)解決方案，并引入面向服務(wù)的架構(gòu)(S0A)，把軟件當(dāng)做服務(wù)來提供。
[0004](2)調(diào)度云服務(wù)；根據(jù)需要作為服務(wù)提供的一整套應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同方式數(shù)據(jù) 管理和協(xié)同方式計(jì)算為目標(biāo)，提供覆蓋國、網(wǎng)、省三級(jí)調(diào)度中心的一體化流程管理、統(tǒng)一數(shù) 據(jù)共享和統(tǒng)一方式計(jì)算等應(yīng)用服務(wù)。
[0005](3)平臺(tái)中間件；包含一個(gè)軟件層，并作為一項(xiàng)服務(wù)提供此軟件層，這項(xiàng)服務(wù)可用 來構(gòu)建更高水平的服務(wù)。調(diào)度云平臺(tái)整合了統(tǒng)一的服務(wù)訪問接口，屏蔽了下層的分布式計(jì) 算、分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、分布式時(shí)序數(shù)據(jù)庫、分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫、分布式結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)、分布式 搜索引擎等功能模塊，并配合安全、運(yùn)維、分布式統(tǒng)一資源管理等控制模塊，向用戶提供統(tǒng) 一的服務(wù)接口和平臺(tái)服務(wù)。
[0006](4)基礎(chǔ)設(shè)施層。通過網(wǎng)絡(luò)作為標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)提供基本存儲(chǔ)和計(jì)算能力。
[0007]目前，大電網(wǎng)在線分析分布式并行算法大致可以分為三類:1)大電網(wǎng)在線分析采 用并行數(shù)學(xué)方法求解方程。代數(shù)方程組或微分方程組的求解都是許多電力系統(tǒng)分析計(jì)算的 核心問題，其并行求解方法可以分為兩類:直接法和迭代法。直接法以矩陣分解、矩陣求逆 等數(shù)學(xué)原理為基礎(chǔ)。較典型的迭代法有雅可比和高斯-塞德爾法等，均可直接并行化。2) 大規(guī)模電力網(wǎng)絡(luò)的分塊計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)分塊法的基本思想是把大電網(wǎng)分解成若干規(guī)模較小的子 網(wǎng)，對(duì)每個(gè)邊界的子網(wǎng)分別進(jìn)行等值計(jì)算，然后在求解出分割邊界的協(xié)調(diào)變量，最后求解各 個(gè)子網(wǎng)的內(nèi)部變量，得到合理全系統(tǒng)的解。網(wǎng)絡(luò)分塊法可以分為兩類，節(jié)點(diǎn)撕裂法和支路切 割法。3)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)劃分計(jì)算任務(wù)。例如靜態(tài)安全分析的每個(gè)預(yù)想事故分析都是一次潮 流計(jì)算，且預(yù)想故障間無直接關(guān)系，可分成N個(gè)掃描任務(wù)，由多個(gè)進(jìn)程并行完成潮流計(jì)算。
[0008]本發(fā)明根據(jù)大電網(wǎng)在線分析和調(diào)度系統(tǒng)分層分布的特點(diǎn)，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)，以面 向服務(wù)架構(gòu)為基本思路，在調(diào)度云平臺(tái)基礎(chǔ)上，提出了一種適用于大電網(wǎng)在線分析軟件的 廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，適用范圍廣，適用性靈活，既能滿足大電網(wǎng)超大規(guī)模計(jì) 算任務(wù)的計(jì)算要求，又能保證較小規(guī)模計(jì)算任務(wù)不占用過多資源，減少不必要的通訊時(shí)間； 以服務(wù)形式為大電網(wǎng)在線分析軟件提供支撐，能夠降低分布式并行計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)難度，提高軟件執(zhí)行效率，充分利用調(diào)度云平臺(tái)提供的全局共享數(shù)據(jù)，提高大電網(wǎng)在線分析的 計(jì)算精度，解決一體化電網(wǎng)分層分級(jí)調(diào)度帶來的電網(wǎng)邊界計(jì)算殘差問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行 電網(wǎng)分析方法，所述方法通過調(diào)度云平臺(tái)對(duì)廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度；所述方法 包括下述步驟:
[0010]步驟1:獲取虛擬化硬件資源；
[0011]步驟2:依據(jù)所述虛擬化硬件資源進(jìn)行廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算分析所述電網(wǎng)； 以及
[0012]步驟3:將電網(wǎng)分析結(jié)果反饋給客戶端。
[0013]優(yōu)選的，所述調(diào)度云平臺(tái)包括計(jì)算服務(wù)和管理服務(wù)；所述管理服務(wù)包括硬件資源 管理服務(wù)和協(xié)調(diào)管理服務(wù)；所述硬件資源管理服務(wù)用于獲取智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的所述計(jì)算 機(jī)集群的硬件資源，所述硬件資源包括計(jì)算機(jī)資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源；所述協(xié)調(diào)管理服 務(wù)采用虛擬化技術(shù)將所述硬件資源映射為虛擬化硬件資源；
[0014]優(yōu)選的，所述協(xié)調(diào)管理服務(wù)包括計(jì)算資源管理服務(wù)、數(shù)據(jù)模型管理服務(wù)、作業(yè)管理 服務(wù)和分布式并行計(jì)算服務(wù)；所述計(jì)算資源管理服務(wù)將所述硬件資源映射為虛擬化硬件資 源；所述數(shù)據(jù)模型管理服務(wù)通過海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)將電網(wǎng)調(diào)控中心采集的數(shù)據(jù)、電網(wǎng)模型 和電網(wǎng)圖形進(jìn)行廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)的全局配置；所述作業(yè)管理服務(wù)包括電網(wǎng)分析任 務(wù)作業(yè)分配、電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)協(xié)調(diào)和電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)監(jiān)視；
[0015]優(yōu)選的，所述步驟2中所述廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算包括單機(jī)多CPU并行計(jì)算模 式、集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式和廣域分布式并行計(jì)算模式；
[0016]所述單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式為:將電網(wǎng)分析任務(wù)分解為若干子任務(wù)，單臺(tái)計(jì)算 機(jī)內(nèi)部的多個(gè)CPU采用多線程方法對(duì)所述子任務(wù)進(jìn)行并行計(jì)算；所述計(jì)算機(jī)包括由管理服 務(wù)和計(jì)算服務(wù)組成的并行計(jì)算服務(wù)單元；所述管理服務(wù)用于提供電網(wǎng)模型、數(shù)據(jù)斷面服務(wù)、 計(jì)算任務(wù)通信服務(wù)和計(jì)算任務(wù)調(diào)度服務(wù)；所述計(jì)算服務(wù)用于提供并行優(yōu)化算法；所述集群 內(nèi)分布式并行計(jì)算模式為:電網(wǎng)調(diào)控中心的各個(gè)計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)連接，形成計(jì)算機(jī)集群 單元；所述計(jì)算機(jī)包括所述并行計(jì)算服務(wù)單元；通過虛擬化技術(shù)和桌面云技術(shù)將各個(gè)所述 計(jì)算機(jī)的硬件資源整合為計(jì)算資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池和存儲(chǔ)資源池；所述計(jì)算機(jī)集群單元內(nèi) 的電網(wǎng)分析任務(wù)發(fā)起計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)所述電網(wǎng)分析任務(wù)的管理服務(wù)工作，其他所述計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé) 所述電網(wǎng)分析任務(wù)的計(jì)算服務(wù)工作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)分析任務(wù)的分布式并行計(jì)算；
[0017]廣域分布式并行計(jì)算模式為:各個(gè)所述電網(wǎng)調(diào)控中心的所述計(jì)算機(jī)集群單元通過 電力系統(tǒng)專用的廣域網(wǎng)連接，形成廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群；對(duì)所述調(diào)度云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù) 網(wǎng)的虛擬計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬化處理；所述廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群內(nèi)的電網(wǎng)分析任務(wù)發(fā)起計(jì)算機(jī)集 群單元將電網(wǎng)分析任務(wù)分割為多個(gè)任務(wù)，發(fā)送給所述廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群內(nèi)的其他所述計(jì)算 機(jī)集群單元進(jìn)行分布式并行計(jì)算；
[0018]優(yōu)選的，所述廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算通過大電網(wǎng)在線分析軟件對(duì)執(zhí)行電網(wǎng)分析 任務(wù)時(shí)分別采用單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式、集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式和廣域分布式并行 計(jì)算模式的計(jì)算規(guī)模、計(jì)算性能、計(jì)算精度和計(jì)算實(shí)時(shí)性進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果和電網(wǎng)分析任務(wù)的實(shí)際要求選取單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式或集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式或廣域 分布式并行計(jì)算模式執(zhí)行所述電網(wǎng)分析任務(wù)；
[0019]優(yōu)選的，所述步驟3中通過對(duì)大電網(wǎng)在線分析進(jìn)行服務(wù)封裝將電網(wǎng)分析結(jié)果反饋 給客戶端；服務(wù)封裝包括計(jì)算模式服務(wù)封裝、在線分析服務(wù)封裝和在線分析人機(jī)界面封裝； 采用面向服務(wù)架構(gòu)的服務(wù)封裝技術(shù)，將大電網(wǎng)在線分析軟件以服務(wù)形式提供給客戶端，客 戶端通過選取電網(wǎng)斷面、在線分析應(yīng)用類別以及設(shè)置在線分析參數(shù)，獲取所述電網(wǎng)斷面的 分析結(jié)果；
[0020]所述計(jì)算模式服務(wù)封裝通過廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算的協(xié)調(diào)管理服務(wù)接口進(jìn)行 封裝；所述在線分析服務(wù)封裝對(duì)大電網(wǎng)在線分析功能模塊進(jìn)行服務(wù)封裝，為客戶端提供大 電網(wǎng)在線分析計(jì)算功能；所述在線分析人機(jī)界面封裝為客戶端提供大電網(wǎng)在線分析計(jì)算服 務(wù)的可視化人機(jī)界面。
[0021]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0022]1、本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，最大程度 利用電網(wǎng)調(diào)控中心的現(xiàn)有硬件資源形成計(jì)算資源池，同時(shí)各電網(wǎng)調(diào)控中心可根據(jù)情況保 留各自的私有計(jì)算資源，既能滿足云計(jì)算技術(shù)的硬件需求，又滿足現(xiàn)有調(diào)度機(jī)構(gòu)的行政要 求；
[0023]2、本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，采用面向 服務(wù)架構(gòu)(service oriented architecture, S0A)的服務(wù)封裝技術(shù),將每一種主要功能都 包裝成服務(wù)的形式供各應(yīng)用功能應(yīng)用，且各服務(wù)相互獨(dú)立，提高大電網(wǎng)在線分析軟件的開 發(fā)效率，避免軟件的重復(fù)開發(fā)與維護(hù)；
[0024]3、本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，適用范圍 廣，適用性靈活；根據(jù)各計(jì)算任務(wù)的計(jì)算量大小、并行任務(wù)顆粒度大小及實(shí)時(shí)性的要求，可 靈活選擇合適的計(jì)算模式，既能滿足大電網(wǎng)超大規(guī)模計(jì)算任務(wù)的計(jì)算需求，又能保證較小 規(guī)模計(jì)算任務(wù)不占用過多資源，減少不必要的通訊時(shí)間；
[0025]4、本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，單機(jī)多 CPU并行計(jì)算方法采用多線程(或多進(jìn)程)執(zhí)行電網(wǎng)分析任務(wù)，使得計(jì)算機(jī)每個(gè)CPU核在同 一時(shí)刻都有線程在執(zhí)行，即同一時(shí)刻有多個(gè)線程在并行執(zhí)行，提高分布式計(jì)算速度；
[0026]5、本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，采用分布 式計(jì)算技術(shù)和并行計(jì)算技術(shù)，以服務(wù)形式為大電網(wǎng)在線分析軟件提供支撐，能夠降低分布 式并行計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)難度，提高軟件執(zhí)行效率，充分利用調(diào)度云平臺(tái)提供的全局共 享數(shù)據(jù)，提高大電網(wǎng)在線分析的計(jì)算精度，解決一體化電網(wǎng)分層分級(jí)調(diào)度帶來的電網(wǎng)邊界 計(jì)算殘差問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0028]圖1是:本發(fā)明實(shí)施例中一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法流 程圖；
[0029]圖2是:本發(fā)明實(shí)施例中廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算模式拓?fù)鋱D；
[0030]圖3是:本發(fā)明實(shí)施例中智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集群分布圖；[0031]圖4是:本發(fā)明實(shí)施例中分解協(xié)調(diào)潮流計(jì)算流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述。
[0033]本發(fā)明根據(jù)大電網(wǎng)在線分析和智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)分層分布的特點(diǎn)，結(jié)合云計(jì)算技 術(shù)，以面向服務(wù)架構(gòu)為基本思路，在調(diào)度云平臺(tái)基礎(chǔ)上，提出了一種適用于大電網(wǎng)在線分析 軟件的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，其中大電網(wǎng)在線分析軟件為，基于大電網(wǎng)運(yùn)行 信息、二次設(shè)備狀態(tài)信息及氣象、水情等輔助監(jiān)測(cè)信息對(duì)大電網(wǎng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)進(jìn)行分析，包 括狀態(tài)估計(jì)分析、調(diào)度員潮流分析、安全分析、短路電流分析、靈敏度計(jì)算、安全校核、負(fù)荷 預(yù)測(cè)、發(fā)電計(jì)劃和在線安全穩(wěn)定分析等；
[0034]具體步驟為:
[0035]調(diào)度云平臺(tái)包括計(jì)算服務(wù)和管理服務(wù)，管理服務(wù)包括硬件資源管理服務(wù)和協(xié)調(diào)管 理服務(wù)；協(xié)調(diào)管理服務(wù)包括計(jì)算資源管理服務(wù)、數(shù)據(jù)模型管理服務(wù)、作業(yè)管理服務(wù)和分布式 并行計(jì)算服務(wù)；硬件資源管理服務(wù)獲取智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集群的硬件資源；硬件 資源包括計(jì)算機(jī)資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源；計(jì)算資源管理服務(wù)采用虛擬化技術(shù)將硬件資 源映射為虛擬化硬件資源；數(shù)據(jù)模型管理服務(wù)通過海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)將電網(wǎng)調(diào)控中心采集 的數(shù)據(jù)、電網(wǎng)模型和電網(wǎng)圖形進(jìn)行廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)的全局配置；作業(yè)管理服務(wù)包 括電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)分配、電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)協(xié)調(diào)和電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)監(jiān)視；
[0036]電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)分配為，負(fù)責(zé)發(fā)起分布式并行計(jì)算任務(wù)和均衡任務(wù)負(fù)載，依據(jù) 大電網(wǎng)在線分析軟件的計(jì)算需求，分配可用硬件資源及數(shù)據(jù)；電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)協(xié)調(diào)為，負(fù) 責(zé)調(diào)度作業(yè)及任務(wù)電網(wǎng)分析任務(wù)的通信；電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)監(jiān)視為，負(fù)責(zé)切取檢查點(diǎn)、進(jìn)程 遷移、容錯(cuò)性問題，一方面避免個(gè)別任務(wù)執(zhí)行異常，通過任務(wù)轉(zhuǎn)移及任務(wù)恢復(fù)策略提高大電 網(wǎng)在線分析軟件的可用性；另一方面能夠充分利用調(diào)度云平臺(tái)，通過計(jì)算硬件資源管理服 務(wù)將作業(yè)分散到空閑的服務(wù)器上，提高硬件資源的利用率和作業(yè)的執(zhí)行效率；
[0037]步驟1:采用虛擬化技術(shù)將硬件資源映射為虛擬化硬件資源；虛擬化硬件資源為 調(diào)度云平臺(tái)的中間層或客戶端提供所需的計(jì)算算法、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)硬件資源的按 需分配和快速部署。
[0038]步驟2:通過廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算分析電網(wǎng)；廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算的計(jì) 算方法包括單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式、集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式和廣域分布式并行計(jì)算 模式；
[0039]①:單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式為:將電網(wǎng)分析任務(wù)分解為若干子任務(wù)，通過單臺(tái) 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的多個(gè)CPU采用多線程對(duì)子任務(wù)進(jìn)行并行計(jì)算；計(jì)算機(jī)包括由管理服務(wù)和計(jì)算 服務(wù)組成的并行計(jì)算服務(wù)單元，用于支撐計(jì)算機(jī)并行計(jì)算模式；管理服務(wù)用于提供電網(wǎng)模 型、數(shù)據(jù)斷面服務(wù)、計(jì)算任務(wù)通信服務(wù)和計(jì)算任務(wù)調(diào)度服務(wù)；計(jì)算服務(wù)用于提供并行優(yōu)化算 法;
[0040]②:集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式為:電網(wǎng)調(diào)控中心的各個(gè)計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)連 接，形成計(jì)算機(jī)集群單元；計(jì)算機(jī)集群單元的每個(gè)計(jì)算機(jī)包括由管理服務(wù)和計(jì)算服務(wù)組成 的并行計(jì)算服務(wù)單元，用于支撐計(jì)算機(jī)并行計(jì)算模式，并通過虛擬化技術(shù)和桌面云技術(shù)將各個(gè)計(jì)算機(jī)的硬件資源整合為計(jì)算資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池和存儲(chǔ)資源池；計(jì)算機(jī)集群單元內(nèi) 的電網(wǎng)分析任務(wù)發(fā)起計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)電網(wǎng)分析任務(wù)的管理服務(wù)工作，其他計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)電網(wǎng)分析 任務(wù)的計(jì)算服務(wù)工作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)分析任務(wù)的分布式并行計(jì)算；由協(xié)調(diào)管理服務(wù)完成大電網(wǎng) 在線分析軟件的任務(wù)分配，并對(duì)計(jì)算機(jī)集群單元內(nèi)分布式并行執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行管理；
[0041]③:廣域分布式并行計(jì)算模式為:將廣域網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)電網(wǎng)調(diào)控中心的計(jì)算機(jī)集群 單元通過電力系統(tǒng)專用的廣域網(wǎng)連接，形成廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群，相當(dāng)于一臺(tái)資源池化的超 級(jí)虛擬計(jì)算機(jī)；通過硬件資源管理服務(wù)對(duì)電網(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)計(jì)算機(jī) 集群進(jìn)行統(tǒng)一資源管理；廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群內(nèi)的電網(wǎng)分析任務(wù)發(fā)起計(jì)算機(jī)集群單元將電網(wǎng) 分析任務(wù)分割為多個(gè)任務(wù)，發(fā)送給廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群內(nèi)的其他計(jì)算機(jī)集群單元進(jìn)行分布式 并行計(jì)算；
[0042]大電網(wǎng)在線分析軟件對(duì)分別采用單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式、集群內(nèi)分布式并行計(jì) 算模式和廣域分布式并行計(jì)算模式執(zhí)行電網(wǎng)分析任務(wù)時(shí)的計(jì)算規(guī)模、計(jì)算性能、計(jì)算精度 和計(jì)算實(shí)時(shí)性進(jìn)行評(píng)估，并依據(jù)評(píng)估結(jié)果選取適合電網(wǎng)分析任務(wù)的廣域多級(jí)分布式并行計(jì) 算的計(jì)算模式；
[0043]單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式適用于計(jì)算量適中、并行任務(wù)顆粒度小，實(shí)時(shí)性要求高 的大電網(wǎng)在線分析計(jì)算，如省網(wǎng)級(jí)的狀態(tài)估計(jì)計(jì)算、調(diào)度員潮流計(jì)算、靜態(tài)安全分析計(jì)算 等。集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式適用于計(jì)算量較大、計(jì)算任務(wù)多、并行任務(wù)顆粒度中等，實(shí) 時(shí)性要求一般的大電網(wǎng)在線分析計(jì)算，如省級(jí)96點(diǎn)安全校核計(jì)算、全國電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析 計(jì)算等；集群內(nèi)計(jì)算機(jī)處于同一局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)間。廣域分布式并行計(jì)算模式適用于 計(jì)算量超大、計(jì)算任務(wù)超多、并行任務(wù)顆粒度大、實(shí)時(shí)性要求低的大電網(wǎng)在線分析計(jì)算，如 66kV/110kV及以上等級(jí)的國家級(jí)96點(diǎn)安全校核等；本實(shí)施例中，電網(wǎng)分析任務(wù)的子任務(wù)為 全電網(wǎng)96點(diǎn)安全校核時(shí)，大電網(wǎng)在線分析軟件以潮流計(jì)算服務(wù)為基礎(chǔ)，采用N-1掃描服務(wù)， 將全電網(wǎng)96點(diǎn)的安全校核計(jì)算任務(wù)分配到各級(jí)網(wǎng)省的智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行廣域多級(jí)分 布式并行計(jì)算。
[0044]廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算采用分布式計(jì)算技術(shù)和并行計(jì)算技術(shù)，以服務(wù)形式為大 電網(wǎng)在線分析軟件提供支撐，能夠降低分布式并行計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)難度，提高軟件執(zhí) 行效率，充分利用調(diào)度云平臺(tái)提供的全局共享數(shù)據(jù)，提高大電網(wǎng)在線分析的計(jì)算精度，解決 一體化電網(wǎng)分層分級(jí)調(diào)度帶來的電網(wǎng)邊界計(jì)算殘差問題。
[0045]步驟3:通過對(duì)大電網(wǎng)在線分析進(jìn)行服務(wù)封裝將電網(wǎng)分析結(jié)果反饋給客戶端；
[0046]利用服務(wù)封裝技術(shù)，將每一種主要功能都包裝成服務(wù)的形式，且各服務(wù)相互獨(dú)立， 結(jié)合廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算的應(yīng)用，將大電網(wǎng)在線分析服務(wù)封裝分成三個(gè)層面:計(jì)算模 式服務(wù)封裝、在線分析服務(wù)封裝和在線分析人機(jī)界面封裝；對(duì)調(diào)度云平臺(tái)進(jìn)行服務(wù)封裝采 用面向服務(wù)架構(gòu)的服務(wù)封裝技術(shù)，將大電網(wǎng)在線分析軟件以服務(wù)形式提供給客戶端，客戶 端通過選取電網(wǎng)斷面、在線分析應(yīng)用類別以及設(shè)置在線分析參數(shù)，獲取電網(wǎng)斷面的分析結(jié) 果;
[0047]計(jì)算模式服務(wù)封裝通過廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算的協(xié)調(diào)管理服務(wù)接口進(jìn)行封裝， 為大電網(wǎng)在線分析服務(wù)提供開發(fā)基礎(chǔ)；在線分析服務(wù)封裝對(duì)大電網(wǎng)在線分析功能模塊進(jìn)行 服務(wù)封裝，為用戶提供大電網(wǎng)在線分析計(jì)算功能；在線分析人機(jī)界面封裝為用戶提供大電 網(wǎng)在線分析計(jì)算服務(wù)的可視化人機(jī)界面。[0048]本實(shí)施例中在線分析應(yīng)用類別為全網(wǎng)潮流計(jì)算時(shí)，基于廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算采用分解協(xié)調(diào)潮流算法，設(shè)計(jì)潮流程序，利用其協(xié)調(diào)管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)拓?fù)浞治?、潮流?jì)算服務(wù)封裝；具體為:
[0049]步驟1:數(shù)據(jù)讀?。挥?jì)算機(jī)集群接收到潮流計(jì)算任務(wù)后，開始讀取所轄電網(wǎng)模型和運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將各自的電網(wǎng)邊界信息發(fā)送至調(diào)度云平臺(tái)協(xié)調(diào)層，協(xié)調(diào)層利用數(shù)據(jù)模型管理服務(wù)，讀取各電網(wǎng)邊界的電網(wǎng)模型和電網(wǎng)運(yùn)行方式。
[0050]步驟2:拓?fù)浞治觯◤S站母線拓?fù)浞治龊碗娋W(wǎng)調(diào)控中心系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯?br> [0051]廠站母線拓?fù)浞治?，根?jù)廠站內(nèi)設(shè)備靜態(tài)連接關(guān)系和遙信狀態(tài)，形成計(jì)算母線模型；每個(gè)廠站的母線拓?fù)浞治鍪窍鄬?duì)獨(dú)立的，因此采用并行計(jì)算方法；
[0052]電網(wǎng)調(diào)控中心系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，各個(gè)電網(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，通過邊界聯(lián)絡(luò)線連接，因此各個(gè)電網(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲆彩窍鄬?duì)獨(dú)立的，采用廣域分布式并行計(jì)算模式，在不同計(jì)算機(jī)集群中完成電網(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?；各個(gè)電網(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)獨(dú)立進(jìn)行分布式并行拓?fù)浞治觯⑼ㄟ^協(xié)調(diào)層拓?fù)浞治龅玫礁麟娋W(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)邊界的拓?fù)潢P(guān)系，獲取電網(wǎng)調(diào)控中心系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鼋Y(jié)果；根據(jù)分析結(jié)果，確定電網(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)排序和邊界節(jié)點(diǎn)排序。
[0053]步驟3:如圖4所示采用節(jié)點(diǎn)分裂法進(jìn)行分解協(xié)調(diào)潮流計(jì)算；
[0054]步驟3-1:設(shè)置電網(wǎng)調(diào)控中心的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的類型、電壓初值和相角初值；
[0055]步驟3-2:依據(jù)步驟2中獲得的分析結(jié)果構(gòu)建電網(wǎng)調(diào)控+會(huì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)系統(tǒng)方程
組的系數(shù)矩陣
【權(quán)利要求】
1.一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，其特征在于，所述方法通過調(diào)度云平臺(tái)對(duì)廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度；所述方法包括下述步驟:步驟1:獲取虛擬化硬件資源；步驟2:依據(jù)所述虛擬化硬件資源進(jìn)行廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算分析所述電網(wǎng)；以及步驟3:將電網(wǎng)分析結(jié)果反饋給客戶端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，其特征在于，所述調(diào)度云平臺(tái)包括計(jì)算服務(wù)和管理服務(wù)；所述管理服務(wù)包括硬件資源管理服務(wù)和協(xié)調(diào)管理服務(wù)；所述硬件資源管理服務(wù)用于獲取智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的所述計(jì)算機(jī)集群的硬件資源，所述硬件資源包括計(jì)算機(jī)資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源；所述協(xié)調(diào)管理服務(wù)采用虛擬化技術(shù)將所述硬件資源映射為虛擬化硬件資源。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，其特征在于，所述協(xié)調(diào)管理服務(wù)包括計(jì)算資源管理服務(wù)、數(shù)據(jù)模型管理服務(wù)、作業(yè)管理服務(wù)和分布式并行計(jì)算服務(wù)；所述計(jì)算資源管理服務(wù)將所述硬件資源映射為虛擬化硬件資源；所述數(shù)據(jù)模型管理服務(wù)通過海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)將電網(wǎng)調(diào)控中心采集的數(shù)據(jù)、電網(wǎng)模型和電網(wǎng)圖形進(jìn)行廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)的全局配置；所述作業(yè)管理服務(wù)包括電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)分配、電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)協(xié)調(diào)和電網(wǎng)分析任務(wù)作業(yè)監(jiān)視。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，其特征在于，所述步驟2中所述廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算包括單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式、集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式和廣域分布式并行計(jì)算模式；所述單機(jī)多CPU并 行計(jì)算模式為:將電網(wǎng)分析任務(wù)分解為若干子任務(wù)，單臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的多個(gè)CPU采用多線程方法對(duì)所述子任務(wù)進(jìn)行并行計(jì)算；所述計(jì)算機(jī)包括由管理服務(wù)和計(jì)算服務(wù)組成的并行計(jì)算服務(wù)單元；所述管理服務(wù)用于提供電網(wǎng)模型、數(shù)據(jù)斷面服務(wù)、計(jì)算任務(wù)通信服務(wù)和計(jì)算任務(wù)調(diào)度服務(wù)；所述計(jì)算服務(wù)用于提供并行優(yōu)化算法；所述集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式為:電網(wǎng)調(diào)控中心的各個(gè)計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)連接，形成計(jì)算機(jī)集群單元； 所述計(jì)算機(jī)包括所述并行計(jì)算服務(wù)單元；通過虛擬化技術(shù)和桌面云技術(shù)將各個(gè)所述計(jì)算機(jī)的硬件資源整合為計(jì)算資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池和存儲(chǔ)資源池；所述計(jì)算機(jī)集群單元內(nèi)的電網(wǎng)分析任務(wù)發(fā)起計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)所述電網(wǎng)分析任務(wù)的管理服務(wù)工作，其他所述計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)所述電網(wǎng)分析任務(wù)的計(jì)算服務(wù)工作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)分析任務(wù)的分布式并行計(jì)算；廣域分布式并行計(jì)算模式為:各個(gè)所述電網(wǎng)調(diào)控中心的所述計(jì)算機(jī)集群單元通過電力系統(tǒng)專用的廣域網(wǎng)連接，形成廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群；對(duì)所述調(diào)度云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的虛擬計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬化處理；所述廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群內(nèi)的電網(wǎng)分析任務(wù)發(fā)起計(jì)算機(jī)集群單元將電網(wǎng)分析任務(wù)分割為多個(gè)任務(wù)，發(fā)送給所述廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)集群內(nèi)的其他所述計(jì)算機(jī)集群單元進(jìn)行分布式并行計(jì)算。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，其特征在于，所述廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算通過大電網(wǎng)在線分析軟件對(duì)執(zhí)行電網(wǎng)分析任務(wù)時(shí)分別采用單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式、集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式和廣域分布式并行計(jì)算模式的計(jì)算規(guī)模、計(jì)算性能、計(jì)算精度和計(jì)算實(shí)時(shí)性進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果和電網(wǎng)分析任務(wù)的實(shí)際要求選取單機(jī)多CPU并行計(jì)算模式或集群內(nèi)分布式并行計(jì)算模式或廣域分布式并行計(jì)算模式執(zhí)行所述電網(wǎng)分析任務(wù)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于云計(jì)算的廣域多級(jí)分布式并行電網(wǎng)分析方法，其特征在于，所述步驟3中通過對(duì)大電網(wǎng)在線分析進(jìn)行服務(wù)封裝將電網(wǎng)分析結(jié)果反饋給客戶端； 服務(wù)封裝包括計(jì)算模式服務(wù)封裝、在線分析服務(wù)封裝和在線分析人機(jī)界面封裝；采用面向服務(wù)架構(gòu)的服務(wù)封裝技術(shù)，將大電網(wǎng)在線分析軟件以服務(wù)形式提供給客戶端，客戶端通過選取電網(wǎng)斷面、在線分析應(yīng)用類別以及設(shè)置在線分析參數(shù)，獲取所述電網(wǎng)斷面的分析結(jié)果; 所述計(jì)算模式服務(wù)封裝通過廣域多級(jí)分布式并行計(jì)算的協(xié)調(diào)管理服務(wù)接口進(jìn)行封裝； 所述在線分析服務(wù)封裝對(duì)大電網(wǎng)在線分析功能模塊進(jìn)行服務(wù)封裝，為客戶端提供大電網(wǎng)在線分析計(jì)算功能；所述在線分析人機(jī)界面封裝為客戶端提供大電網(wǎng)在線分析計(jì)算服務(wù)的可視化人機(jī)界面。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK103607466SQ201310617986
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】羅雅迪, 李靜, 徐杰, 賈育培, 王強(qiáng), 王健, 鄒昱, 張印, 宋旭日 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)山西省電力公司