[發明專利]一種電力系統仿真的云化方法及系統

有效

• 申請號: 202010973634.0
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112214280B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 唐宏偉;王暉;袁雨馨;趙曉芳;譚文婷;潘志偉;劉延嘉;王成瑞
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06Q50/06
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國

本發明提出一種電力系統仿真的云化方法及系統，包括：從計算集群中選擇一個計算節點作為主節點安裝容器云管理服務，并將計算集群除主節點以外的計算節點作為從節點安裝容器云管理代理和容器引擎；將電力系統仿真任務中各個獨立運行的組件及其運行環境封裝為容器鏡像，將所有容器鏡像注冊并上傳到容器云平臺的鏡像庫中，根據電力系統仿真任務的約束條件，編寫容器編排文件；建立電力系統仿真任務中組件與當前計算集群中可用從節點的映射關系，根據映射關系和編排文件中的調度需求，將鏡像庫中容器鏡像映射到對應從節點上以啟動容器運行。本發明在同一套計算集群硬件設備上靈活部署、調度多套不同的電力系統仿真軟件，提高資源利用率。

技術領域

本發明涉及電力系統仿真、云計算，并特別涉及一種電力系統仿真的云化方法及系統。

背景技術

為了保證電網安全經濟運行，電力調度運行部門需要經常性地開展電網分析計算工作，對各種不同的運行方式、故障形態以及電力系統的穩定性進行研究，目前主流的方法為依托電力系統仿真軟件開展分析計算工作。電力系統仿真是根據真實電力系統或過程建立模型進行模擬，通過在計算機上建立適當的數學模型來模擬電力系統物理過程的一種研究方法，具體可以分為機電暫態仿真、電磁暫態仿真以及混合仿真等。根據所仿真的電力系統元件或動態物理過程特性的不同，采用不同的數學模型，如線性、非線性、定長、時變、連續、離散、集中參數、分布參數、確定性、隨機性等多種不同的數學模型。進一步地，根據仿真速度又可以分為離線仿真、在線仿真兩種，其中，離線仿真的仿真速度與實際物理系統的動態過程不相同，在線仿真的仿真速度則與實例物理系統動態過程完全相同，二者面向不同的應用場景。在國家電網公司以及其他電力規劃調度部門，電力系統仿真都是重要的決策支持平臺，由于運行目標的多樣化，往往要部署多套不同的電力系統仿真平臺，以完成各自的計算任務。

目前，在電力系統仿真方面存在以下兩個方面的突出問題：

首先，在電力運行調度部門，多套獨立部署電力系統仿真系統并存，每一套系統用于滿足不同的仿真目標，如用于離線仿真和用于在線仿真的系統部署在相互獨立的計算集群上，在線系統對實時性要求非常高，比如10秒鐘物理過程，必須在8秒鐘內完成計算，一般都采用實時操作系統支撐運行，盡量避免與計算無關的干擾。從生產的角度，一般都是用不同的集群服務器來分別運行離線仿真和在線仿真，避免對在線計算的干擾。。這增加了建設成本，對機房基礎環境如空間、制冷、供電等方面提出了更高的要求，需要購置更多的計算、存儲、網絡等硬件設備。同時，也增加運行管理維護的成本，隨著計算集群規模的擴大，管理維護的門檻大幅增加，需要有專業的管理維護人員才能保障大規模計算平臺的正常運轉。

其次，隨著電力系統仿真軟件多年的發展進步，以及大數據、人工智能等新一代信息技術的應用，仿真軟件本身已經演變為一個龐大的體系，包括了多個不同專業的軟件系統，具有極大的復雜性、多元化與異構性，給部署、維護、升級等工作帶來了空前挑戰。在工程實施過程中，需要多個專業的工程人員共同協作完成，耗時耗力。此外，由于每一個軟件都有特定的安裝部署環境要求，例如各個組件對操作系統內核版本、glibc等運行時環境版本等環境均提出了不同程度的要求，不同軟件之間的環境沖突時有發生；在部署完成后，軟件之間協同交互的正確性調試、測試等也需要大量的細致的人工工作投入。據實際測算，完成一次電力系統在線超實時仿真并行計算平臺的部署實施需要5個人、15個工作日，效率十分低下，嚴重影響了電力系統仿真的應用。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有電力系統仿真軟件在部署、維護、升級等工程實施過程中存在的硬件與基礎設施投資大、實施效率低下、需要大量人力和時間投入的問題，提出了一種面向電力系統仿真的云化方法與系統，充分利用云計算的資源共享復用、隔離性、封裝性、資源高效編排等方面的能力，在同一套計算集群硬件設備上靈活部署、調度多套不同的電力系統仿真軟件，提高資源利用率，降低硬件與基礎環境投資，將該仿真軟件的實施過程縮短到分鐘級，極大提升軟件的實施效率，對仿真軟件各個獨立運行組件實施自動化的全生命周期管理，通過監控軟件組件運行、進行故障處置和恢復等功能，降低電力系統仿真平臺的運行維護門檻與人力成本。