基于云计算的智能电网信息平台的研究

摘要：云计算在我国还处在比较初级的阶段，目前应用领域主要集中在互联网建设，一些商业化活动以及科学性的研究计算等，把云计算和智能电网相结合，能够充分地利用计算资源，同时满足存储的可靠性和管理的高效性。本文在智能电网信息平台中引入云计算，同时与智能电网独有状态的监测相融合，并融入Hadoop为基础的云计算技术，提出一个全新的方案――基于云计算技术智能电网信息平台。

关键词：云计算 智能电网 海量处理 分布存储 并行

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）05-0000-00

1 智能电网信息平台中云计算的应用与设计

云计算技术的特点比较明显：①计算和存储采用分布式处理，②规模巨大、能够实现虚拟化，③可靠性较高，同时具备好的管理性和优秀的拓展能力，④价格相对便宜等。

电网是具有复杂的、多层次的大规模模型。同时太阳能，风能，水能等能源逐渐作为电网中重要组成部分，电网规模日益增大，变得越来越复杂，分布范围也变得越来越广泛。

1.1 电网智能化信息平台的体系结构

在智能电网信息平台的日常应用以及根据各个电网企业的实际需求当中，把云计算技术所运用的相关体系结构结合起来，作为智能电网信息平台的一个架构建设，分为几个层面，包括4个层次：物理层、中间层、应用层与服务层。①基础层：该层是把管理功能极其硬件基础设施相结合，把具体的硬件设施，比如机体本身、存储设备、通信设备等进行抽象化，从而达到自动化的流程管理以及资源的最有配置，从数据、负载、资源、安全等各个方面出发，提供了最基础的设备层面的服务，达到用户级、系统级、设备监控、计费管理等各个范畴。②中间层：该层主要是把一些比较通用且具备良好复用性的软件进行打包整合，使得在云应用中能够有效调用这些软件接口，同时在Web中搭建软件的运行环境以及在数据库服务器中搭建监控管理环境。这样一来，优化了中间件，就能够是云应用具备良好的可拓展性和安全性，满足了当前电力系统的要求。③应用层：该层整合了云上的各种应用软件，在智能电网信息平台中，需要很多特有的功能，涵盖了电力企业中关于安全生产、企业管理、市场开拓、营销策划、经营情况等各个领域的业务，同时也具备实时分析、智能监控、远程操控等功能。④服务层：以IT服务供用户使用，包括IaaS、PaaS和SaaS。IaaS作为一项基础服务，主要想用户提供其对硬件资源的需求，满足用户的基础需要；PaaS作为适应性强的运行环境，使得用户能够在云平台当中进行二次开发工作，使得软件具被良好的适应性。SaaS能够在减少用户成本的同时，提供一些企业的支持软件，具备个性化定制特征，能够快速交付给用户使用。

1.2 智能电网云计算平台的设计

Hadoop云计算技术目前发展日益完善，将其与智能电网信息平台的特点相结合，提出一种全新的平台设计方案――基于云计算的智能电网信息监控平台。采用廉价服务器群，能充分利用各地供电公司闲置的服务器资源，大大减少了平台建设过程中的成本；同时，运用虚拟化技术，在设备利用率方面获得较大的提升；在数据管理方面，海量数据存储的可靠性和高效性是平台关注的重点，在云计算技术中，可运用分布冗余存储系统对数据进行存储保证可靠性，列数据管理模式来进行数据管理保证其高效性。此外，为电网数据的评估、预测与诊断提供高效的并行处理能力，设计出基于MapReduce的状态数据并行处理系统。

在平台获得状态数据后，需要对其进行大量的数据分析，获得准确几时的状态信息，同时进行风险预测评估，并对检测结果进行维护处理等。这些大量的数据处理工作交由基于MapReduce的状态数据并行处理系统来完成。该系统分两步完成：一是算法的调度，调用各种第三方软件已经完成的算法处理已有的状态数据，例如模糊诊断、灰度分析等，以实现对数据的各项指标分析；二是任务的管理，系统的主要任务在于管理、调度、监控整个并行平台系统。该算法能够有效的涵盖大量的数据节点，在不用的设备机器上能够运行不同的任务，实现一个多任务多机器同时处理的机制，具有高效性和可扩展性。

区别于传统的互联网搜索引擎应用，智能电网的状态检测数据具有独特的特点，因此其云计算技术不能直接套用于智能电网信息平台。所以，下面提出一个运用开源Hadoop技术架构的平台搭建方案：①系统服务考虑到要对海量数据进行处理，选用HBase；②数据存储系统需要保证可靠性和高效性，采用分布式HDFS；③整个系统模型采用并行处理架构，选用MapReduce；④虚拟机运行环境，选用Xen。在Hadoop技术中，采用了M/S架构，一个数据可被分为一个一个的数据块在不同数据存储节点上存储。集群由一个名称节点和一定量的数据节点构成。同时，客户访问权限管理以及文件系统的命名管理，统一集成在名称节点，即中心服务器上。这种单节点模式设计比较简单，节省了系统设计的时间。此外，Hadoop是开源的，能够方便开发者或用户在其基础上进行二次开发，定制自己专有的个性化服务应用。

2信息平台建设瓶颈

在技术不断发展的今天，云计算技术以其独有的特点在快速的发展，但也存在着许多的不足之处。数据的安全性保障已经成为云计算理论同时也是智能电网信息平台应用中的一个重点问题。在本文设计思想当中，通过在电企内部构建私有化云，电企实现自管理，并通过内部通信网络上传数据，并存储在企业内部自有的服务器中，数据在服务器中进行处理最后输出。同时，电力企业相比于传统企业有着较高的安全防护体系，因此，云计算在电力企业内部的服务器中运行也有相对安全的执行环境。

智能电网信息平台中对数据的要求很高，必须满足可靠性高和实时性好的特点，这就对数据的获取以及数据的存储有着更高的要求。所以，数据失效处理、数据均衡优化技术等成为未来平台运行所面临重要的技术指标。并且，目前来说小规模的分布式平台是作为电网系统数据分析处理的主要媒介，这些不适用于云计算智能电网信息平台的建设，所以更换更大规模更具运算能力的系统平台也是作为实现基于云计算智能电网信息平台的一个重要发展方向。