引言

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是電網(wǎng)運行指揮中樞，負責監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電和配電設(shè)備的安全運行，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著重要作用。失去監(jiān)視控制和調(diào)度管理后，局部電網(wǎng)事件很可能會迅速擴大到整個電網(wǎng)，甚至造成電網(wǎng)崩潰。2008年1月份國內(nèi)南方地區(qū)的冰雪災(zāi)害、5月份“汶川”發(fā)生的特大地震等一系列嚴重自然災(zāi)害，對電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)提出了嚴峻的考驗，為保證不間斷的電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度，迫切需要建立電網(wǎng)調(diào)度自動化災(zāi)備系統(tǒng)。隨著國內(nèi)智能電網(wǎng)的提出，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定高效自愈運行目標對電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性、容災(zāi)能力提出了更高的要求。

在“十二五”期間，國家電網(wǎng)公司十分重視電網(wǎng)調(diào)度自動化災(zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)并制定了規(guī)劃。

隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等信息技術(shù)的進步，尤其是云計算技術(shù)的飛速發(fā)展，為新型的基于服務(wù)器虛擬化技術(shù)的云災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)提供了條件。依托全網(wǎng)分布建立的災(zāi)備中心，通過構(gòu)建面向服務(wù)的災(zāi)備平臺，實現(xiàn)基于底層網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等分布式資源的虛擬化云計算服務(wù)，按需為電力調(diào)度中心用戶提供網(wǎng)絡(luò)化的災(zāi)備服務(wù)，并通過自身保護機制進一步保證用戶災(zāi)備數(shù)據(jù)的可用性和安全性。

目前電網(wǎng)中災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)方案較多，并沒有一個統(tǒng)一的評價標準，許多災(zāi)備系統(tǒng)設(shè)計并不合理，存在過多冗余和系統(tǒng)資源浪費，或者備用容量不夠，在發(fā)生大的故障時達不到系統(tǒng)備用的要求。針對這一問題，本文首先提出了電網(wǎng)調(diào)度自動化災(zāi)備系統(tǒng)評價方案，然后對各備用系統(tǒng)方案進行優(yōu)化分析，最后結(jié)合云平臺技術(shù)，提出云災(zāi)備系統(tǒng)設(shè)計方案。

1 災(zāi)備系統(tǒng)效用模型

對于災(zāi)備系統(tǒng)進行效用分析是評價系統(tǒng)可行性的一項重要內(nèi)容，可以給電網(wǎng)調(diào)度自動化災(zāi)備系統(tǒng)的設(shè)計與建造提供參考。

1.1 影響因素

對于災(zāi)備系統(tǒng)，以下4個方面是影響其投資成敗的主要因素。

1)備用容量

調(diào)度系統(tǒng)的兩大特點就是大數(shù)據(jù)量與大計算量，而海量數(shù)據(jù)是當前的主要瓶頸，考核備用容量的重要指標就是服務(wù)器的數(shù)據(jù)量，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量作為地區(qū)i的備用容量Qi。

2)設(shè)備投入

設(shè)地區(qū)i的設(shè)備投入為Pi，則服務(wù)器投入與備用容量關(guān)系為：

P i=aCpriQi

式中：Cpri為存儲成本價格;α為備用強度。

3)地區(qū)災(zāi)難概率分析

設(shè)地區(qū)i的災(zāi)難概率為pi，所有人為、自然災(zāi)害對服務(wù)器造成的破壞，最終表現(xiàn)形式為：①硬件層面故障，包括傳輸故障、存儲故障;②服務(wù)層面故障，包括操作系統(tǒng)故障、應(yīng)用服務(wù)故障。

上述2種故障的更底層(直接)事件可能如下：失火、雷電、臺風、網(wǎng)絡(luò)病毒等。層次關(guān)系如圖1所示。

圖1 影響服務(wù)器的災(zāi)難層次分析圖

設(shè)各底層事件在地區(qū)i發(fā)生的概率如下：火災(zāi)事件pf、臺風事件pt、地震事件pe、雷擊事件ps、網(wǎng)絡(luò)安全事件pn、病毒事件pv。假設(shè)底層事件的發(fā)生是相互獨立的，那么地區(qū)i任一底層事件發(fā)生的概率為：

pi =1-(1-pf)(1-pt)(1-pe)˙(1-ps)(1-pn)(1-pv) (2)

4)災(zāi)難損失

災(zāi)難造成的負面損失Ci主要包括如下方面：①直接損失，即設(shè)備損壞的損失，是固定值;②間接損失，即因為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)壞掉對電力調(diào)度造成的潛在損失，與恢復時間t有關(guān)系。

設(shè)在地區(qū)i建立一個工作站需要設(shè)備投資為Ii，災(zāi)難損失程度系數(shù)為λi，該系數(shù)不僅描述了當災(zāi)難發(fā)生時的設(shè)備損失程度(災(zāi)難發(fā)生時設(shè)備的損毀代價為λiIi)，而且反映了數(shù)據(jù)損失的程度，而一般意義上，數(shù)據(jù)損失程度越大，恢復其正常工作所需要時間將越長，即