电力系统智能云

1 智能云组成

中国现有电力系统的特点是电网分布的地域特征不同，网络的拓扑结构不同，电网的电气特点等将电网划分成多个子网，各子网的调度、运行、监控、保护、输配、营销由各子网中心负责，各中心拥有并维护着所辖电网的详细参数。各网络都针对所辖区域内的电网建立了较为详细的电力系统模型，而对相邻电网的模型则在一定程度上进行简化和等值，并在此系统模型的基础上进行计算机仿真，为电力调度、运行、监控、保护、输配电、营销提供重要依据。这种简化等值的方法克服了由于中国地域辽阔而导致电力系统数据资源广域分布所带来的数据难以收集的困难，降低了系统仿真的复杂程度，但是简化等值模型的适用范围有限，智能云能较好地解决这一问题。

鉴于电力系统数据的敏感性和中国电力系统内网的完整性，在中国电力系统完全可以利用现有的系统内网的物理网络设备建立电力系统私有的云。利用这种云计算模式，电力系统完全控制云计算方式，这样的云储存和计算资源的访问可以完全由电力系统自己控制，而不是公用的云计算服务的提供商，相当于使用系统自己建立的内部云。

面向智能电网的电力系统云计算就是为了实现智能电网各项智能模块而将云计算作为智能电网信息交互的底层技术。智能云的组成包括：智能调度、智能运行、智能监控、智能保护，智能输配电。智能云就是智能电网各个智能环节信息整合、交互的技术实现。

2 智能云的服务体系

智能云不是单层的服务，而是一个多层服务的集合 。底层是基础设施( Infrastructure as a Service，IaaS)，具有在特定服务质量约束的情况下提供计算机或数据中心的能力，使之能执行任操作系统和软件。中间层是服务平台( Platform as a Service ，PaaS)。服务平台是在基础设施上加了一个用于给定应用的定制软件栈。其中包括操作系统和根据应用必须的服务。上层是应用程序( Software as a Service，SaaS) ，是计量服务，一个集中的系统部署软件在一台本地计算机上或者从智能云中远程运行的一个模型。

3 智能云技术体系

电力系统智能云通过集群应用、分布式计算等系统功能将电力系统内网络中的几乎所有网络和计算应用软件集合起来协同工作，共同对各级电网和计算机终端提供数据储存和计算服务。将集群功能、分布式处理等功能联合起来，通过软件接口，为电力系统各级电网和计算机终端提供智能云服务。

电力系统智能云结构层次如下[ 6 ] 。

基本储存层：是电力系统智能云的储存基础。智能云储存中的存储设备大量分布在不同的地理位置，之间通过电力系统内部广域网连接在一起。

基础管理层：通过集群和分布式系统，实现智能云中所有存储设备的协同工作，对外围提供强大的存储服务。

应用接口层：是智能云最灵活的部分，不同的各级电网可以根据需要、权限，提供不同的接口和服务。

高级访问层：任何级电网可以通过智能云公共接口来登录，获取计算需求。

4 智能云权限、冲突和安全机制

电力系统结构庞大，并且分布广，如果任何一个小节点或者计算机终端的计算要求都提交到需求分配的总中心的话，中心压力很大，对网络速度要求很高，并且权限的判定也比较繁琐。在智能云体系的基础管理层中进行访问权限、冲突和安全机制的设置。

1)现有电力系统分级电网管理的层次很清晰，通过电网的级别建立主云和子云来限定权限和资源分配，从而减少系统内部不必要的权限管理和资源调配，是智能云的资源和权限更为合理。

当正常情况下，电力系统智能云中某级电网只能在间接本级和直接上一级的子云系统中获取资源。当出现紧急情况(如突发自然灾害)时，可以通过紧急调度的触发机制来获取更多级别的资源。

2)电力系统智能云中始终有多个任务同时提出资源申请，必须建立一个合理的任务分配和提交机制，才能最大限度地利用云资源和避免网络的堵塞和任务的排队。首先，对整个系统内所有的任务进行分级，按照任务所属电网级别和任务紧急程度进行任务优先度分级;任务提出时，首先在本地对任务的资源需求进行分析，如果本地资源能够在本地或者以该级电网为云根的子云里在规定时间里面完成时，该任务不向上级云资源提出资源请求;不满足上面的情 况时可以向同级的云提出资源请求，并且进行任务优先级进行比较，如果继续不满足，则向上级云提出资源请求，进行任务优先级排队。

以上只是初略方法，通过建立一个详细的任务分配机制可以逐步按照任务的需求获得智能云的任意资源，并且避免网络的阻塞，最大限度利用云资源。

3)智能云的数据安全是智能云实现的核心。通过数据加密权限、数据备份、电网数据容灾的建立完整的智能云的数据安全机制：电力系统内网是一个物理上完全独立的广域网，物理上的隔离保证了电力系统数据在网络上对于其他行业的安全保密性 ;同级电网对数据没有访问权，但是数据可以在同级资源中进行加密的存储和计算;数据对上一级是完全可见的，也就说该级完全拥有下级所有的数据访问权。通过安全机制可以保护各级数据的安全，并且最大限度地提高资源的利用率。

5 智能云特点

1)良好的扩展性和经济性。即使建立电网中再小的节点或者计算机终端，需要配置显示器、硬盘、CPU、内存等一整套设备，并且确保其性能满足该节点或终端的计算和储存需要。但利用电力系统智能云，可能只需要一个现实设备，接入电力系统广域网，就可以根据权限实现计算和储存功能，而且不必担心自己购置的设备被淘汰，因为智能云所采用的硬件设备是系统核心节点单位负责维护和更新，这样电力系统在信息交互的这个层面就具有良好的扩展性和经济型。

2)强大的计算和存储能力。电力系统智能云将系统各节点和终端的计算和数据分布在大量的分布式计算机上，云海中成千上万的计算机提供强大的计算能力，针对中国巨大的电网规模和庞大的系统数据，智能云提供强大的计算和储存能力。

3)系统数据高安全性。在智能云中，数据集中存储，因而更容易实现安全监测。尤其针对电力系统安全 I 区，电力系统内部管理者对数据进行统一管理、分配资源、均衡负载、部署软件、控制安全，并进行可靠的安全实时监测，从而最大限度地保证各级电网的数据安全和数据权限。

4)计算和储存的虚拟化。虚拟化是电力系统智能云的技术基础，它将底层的硬件，包括服务器、存储与系统内网设备，全面虚拟化，以建立起一个共享的、可以按需分配的庞大的电力系统内部资源池。

5)资源动态扩展、分配。系统信息网的各种资源可以随需分配和自动增长，而上层的数据及应用可以根据级别和重要程度的不同，搭配出各种互相隔离的应用，形成一个服务导向的内部智能云架构。

6)电力系统智能化。由于电力系统智能云的建立，基于系统海量数据的数据挖掘技术来获得大量的系统知识。海量的数据加上海量的分析大于知识。