彭权鑫，恰勒哈尔·吾肯，张希望，董彦文
国网新疆电力有限公司奎屯供电公司 新疆奎屯市 833200
摘 要：随着特高压交直流互联大电网建设的全面提速、大规模新能源的集中接入、电力市场化改革的深入推进，电网一体化运行特征越来越明显，目前调度自动化系统采用国(分)、省、地分级建设，全网信息综合运用和集中分析决策的支撑能力需进一步提升。文章提出依托云计算、大数据等先进IT 技术构建生产控制云(简称调控云)，形成“资源虚拟化、数据标准化、应用服务化”的调控技术支撑体系，该体系能够提升多级调控系统协同处置能力、信息化支撑能力及全局资源共享能力，全面保障电网安全优质运行和调度管理精益高效运转。
关键词：调控云；结构设计；资源虚拟化；数据标准化；应用服务化
1 新形势下调度运行的需求分析
为适应特高压交直流混联电网运行、新能源大规模消纳、电力市场运营的发展要求，电网调度运行正在步入一个新时期、新阶段。国家电网公司“十三五”规划和重点任务中指出，在电力系统自动化技术方面需大力开展研究基于大数据及云平台的特高压交直流混联电网一体化协调优化调度技术。现阶段，为适应我国电网一体化已凸显的特征，急需解决以下3个能力的提升问题。
1.1提升信息感知与同步的支撑能力
特高压大电网的形成和交直流系统高度融合，电网事故在交直流之间、区域间、不同电压等级间的关联性、复杂性越来越高。多级调度机构同步感知电网运行中的事件或异常信息，以及调度人员之间的即时消息通讯尤为迫切。因此需要提供统一、高效的跨调度机构信息传输方法，构建适度集中的云平台，建立国(分)、省(地)间信息交互机制，实现信息的按需汇聚及分发，提升调度机构之间信息感知能力，为电网运行中的全景感知、智能控制、协同处置提供支撑。
1.2 提升电网在线分析的支撑能力
电网实时模型是在线分析软件的基础，现有模型通常采用本地局部模型、外网等值模型、全模型定期分发方式，影响在线分析结果准确性，导致在线分析软件实用性不高，不能满足大电网一体化分析的新需求。本地局部模型忽略相邻电网影响，边界线路计算误差较大；外网等值模型，边界线路误差变小，潮流发生较大变化时误差仍较大；全模型定期分发方式存在较大延时，影响在线分析实时计算。因此急需加强技术创新，基于云计算技术实现电网全模型下的在线分析功能，提升电网在线分析的支撑能力。
1.3 提升调度管理精益化的支撑能力
调度管理应用存在以下问题：横向各专业间的基础数据有冗余、不一致的现象，需要通过数据维护与业务流程的紧密融合，实现基础数据源端维护；纵向各级调度机构间的数据同步性差，存在对象名称不唯一等现象，无法实现数据信息的自动汇集和广域检索；以设备对象为中心的数据关联性程度较差，导致数据查询不灵活、不完整、不准确；调度管理查询主题不明确，缺乏全局性规划，存在主题重复和定位困难等问题。这都需要统一电力调度通用数据对象的标准化建模及协同维护共享方式，合理规划数据分析应用主题，实现全局查询及可视化展示的服务化应用等，由此提升调度管理精益化的支撑能力。
2 调控云结构
调控云是面向电网调度业务的云服务平台，其架构设计既要满足电网调控业务连续性、实时性、协同性的要求，也要符合云计算的理念，体现硬件资源虚拟化(共享与动态调配)、数据标准化和应用服务化的特点。
基于电网一体化特征的业务特点和调度业务管辖范围的划分原则，以及电网中能量流、信息流的分布特征，调控云采用国分、省级分级部署方式，形成“1+N”的整体架构。其中，主导节点(国分)处于调控云的核心位置，统领调控云的数据标准化、服务标准化、安全标准化，主导全网计算业务，部署220 kV及以上主网模型数据及其应用功能，侧重于国分省调主网业务；协同节点(省级)N个，部署在每个省级调控中心，是调控云的协同节点，严格遵循数据标准、服务标准和安全标准，并负责全网计算业务的子域协同，部署10 kV及以上省网模型数据及其应用功能，侧重于省地县调局部电网业务。
该架构实现不同层级业务的适度解耦，符合能量流、信息流的空间分布特性，符合业务分级、数据集中的技术路线，使得不同层级调控云节点既各有侧重，又保证了全局层面信息流与服务流的整体贯通。
为适应“统一管理、分级调度”的调度管理模式，调控云采用统一和分布相结合的分级部署设计，形成国分主导节点和各省级协同节点的两级部署，共同构成一个完整的调控云体系。主导节点和协同节点在硬件资源层面各自独立进行管理；在数据层面，主导节点作为调控云各类模型及数据的中心，负责元数据和字典数据的管理，并负责调控云各类数据的数据模型建立，以及国调和分中心管辖范围内模型及数据的汇集，协同节点负责本省模型及数据的汇集并向主导节点同步/转发相关数据；在业务层面，调控云作为一个有机整体，由主导节点基于全网模型，提供完整的模型服务、数据服务及业务应用，各协同节点基于本省完整模型及按需的外网模型提供相关业务服务。
为保障调控云的高可用，调控云各节点均采用双站点模式进行建设，即在同一节点上异地部署A、B两个站点，并实现站点间数据的高速同步。两站点均衡配置，在业务层面均可同时对外提供服务，实现异地应用双活。
3 应用展望
调控云应用由面向调度运行和管理的若干应用软件组成，包括基于模型数据的检索与查询类、基于运行数据的统计分析类、基于电网实时模型的在线分析类、基于大数据的分析决策类和融入人工智能技术的智能应用类等。调控云应用是基于开放数据平台的软件，它具有服务化、轻量性特点，支持同一功能部署多家供应商产品，为调控用户提供多种选择。以下给出了几类应用展望的方向和部分具体案例。
3.1数据分析及可视化展示
基于面向调度运行管理的全业务、全过程设计的模型与运行数据平台，可实现跨机构、跨专业、跨业务的信息检索与查询。检索与查询可分为基于电网模型数据的基础信息查询，包括对机构人员、公司、电网、厂站、交流设备、直流设备、发电设备、继电保护设备、安控装置、自动化系统(设备)、自动化装置、IT设备等进行主题化、卡片式查询；对频率、电压、电力、电量等量测数据的查询，对遥信变位、设备故障、设备缺陷、设备越限、负荷控制等运行事件信息的查询；对停电计划、负荷预测、电能计划等调度计划信息的查询，以及面对调控云全数据范围进行智能搜索的各类信息综合检索及查询等。充分利用通用数据对象结构化设计中以对象为中心的数据管理关系、从属关系、拓扑关系，可建立数据对象的模型与模型，模型与数据的一键式关联检索与查询。通过数据多维度指标分析，可构建针对业务主题的可视化方案，实现时间、空间等多模式下全景展示。
3.2基于服务的在线安全分析
基于汇集了各级电网模型和实时数据的实时数据云平台，可提供面向多级调度的服务化封装的在线安全分析，包括静态、暂态、动态等全面的安全稳定分析服务，预防控制辅助决策计算服务，输电断面稳定裕度评估服务等。云端服务将建立多级调度多用户的计算任务统一管理和动态调度机制，实现多级用户在线安全分析计算的资源合理分配和快速响应。不同于传统的模式，各级调度用户共享云端同一或不同服务，只需向云端提出计算请求，当云端服务完成计算后将结果推送至用户端，从而满足各级调度一体化运行对大规模互联电网一体化在线安全分析计算的需求。
此外，云端还可根据用户需求方便地将各计算服务组合为综合的专业分析应用，如停电范围分析、合环操作风险分析、负荷转供辅助决策、拉限电辅助决策等在线分析应用。基于云服务化的网络分析应用还可为其他应用提供电网计算范围灵活配置、数据断面涵盖历史、实时、未来运行方式的计算调用服务和结果订阅服务。
4结语
以云计算、大数据、人工智能为代表的信息系统新技术已逐渐成熟。这些新技术不仅对计算机系统带来了新的发展和改变，同时也促进了所服务行业的发展，对国民经济起到了重要的推动作用。电网调控运行与新技术的结合必将对调度自动化系统带来革命性的更新。未来将持续研究应用云计算技术，全面构建调控云平台，并着力研发基于调控云平台的各类应用，为提高调度机构驾驭大电网的能力、大范围资源优化配置以及应对重大电网故障的协同处置提供有力的技术支持保障，服务于电网的安全、稳定、经济、环保运行。
参考文献
[1] 周孝信，陈树勇，鲁宗相．电网和电网技术发展的回顾与展望--试论三代电网[J]．中国电机工程学报，2013，33(22)：1-11．
[2] 周孝信，鲁宗相，刘应梅，等．中国未来电网的发展模式和关键技术[J]．中国电机工程学报，2014，34(29)：4999-5008．
[3] 辛耀中．新世纪电网调度自动化技术发展趋势[J]．电网技术，2001，25(12)：1-10．