[发明专利]一种电力系统仿真的云化方法及系统

说明书

本发明提出一种电力系统仿真的云化方法及系统，包括：从计算集群中选择一个计算节点作为主节点安装容器云管理服务，并将计算集群除主节点以外的计算节点作为从节点安装容器云管理代理和容器引擎；将电力系统仿真任务中各个独立运行的组件及其运行环境封装为容器镜像，将所有容器镜像注册并上传到容器云平台的镜像库中，根据电力系统仿真任务的约束条件，编写容器编排文件；建立电力系统仿真任务中组件与当前计算集群中可用从节点的映射关系，根据映射关系和编排文件中的调度需求，将镜像库中容器镜像映射到对应从节点上以启动容器运行。本发明在同一套计算集群硬件设备上灵活部署、调度多套不同的电力系统仿真软件，提高资源利用率。

技术领域

本发明涉及电力系统仿真、云计算，并特别涉及一种电力系统仿真的云化方法及系统。

背景技术

为了保证电网安全经济运行，电力调度运行部门需要经常性地开展电网分析计算工作，对各种不同的运行方式、故障形态以及电力系统的稳定性进行研究，目前主流的方法为依托电力系统仿真软件开展分析计算工作。电力系统仿真是根据真实电力系统或过程建立模型进行模拟，通过在计算机上建立适当的数学模型来模拟电力系统物理过程的一种研究方法，具体可以分为机电暂态仿真、电磁暂态仿真以及混合仿真等。根据所仿真的电力系统元件或动态物理过程特性的不同，采用不同的数学模型，如线性、非线性、定长、时变、连续、离散、集中参数、分布参数、确定性、随机性等多种不同的数学模型。进一步地，根据仿真速度又可以分为离线仿真、在线仿真两种，其中，离线仿真的仿真速度与实际物理系统的动态过程不相同，在线仿真的仿真速度则与实例物理系统动态过程完全相同，二者面向不同的应用场景。在国家电网公司以及其他电力规划调度部门，电力系统仿真都是重要的决策支持平台，由于运行目标的多样化，往往要部署多套不同的电力系统仿真平台，以完成各自的计算任务。

目前，在电力系统仿真方面存在以下两个方面的突出问题：

首先，在电力运行调度部门，多套独立部署电力系统仿真系统并存，每一套系统用于满足不同的仿真目标，如用于离线仿真和用于在线仿真的系统部署在相互独立的计算集群上，在线系统对实时性要求非常高，比如10秒钟物理过程，必须在8秒钟内完成计算，一般都采用实时操作系统支撑运行，尽量避免与计算无关的干扰。从生产的角度，一般都是用不同的集群服务器来分别运行离线仿真和在线仿真，避免对在线计算的干扰。。这增加了建设成本，对机房基础环境如空间、制冷、供电等方面提出了更高的要求，需要购置更多的计算、存储、网络等硬件设备。同时，也增加运行管理维护的成本，随着计算集群规模的扩大，管理维护的门槛大幅增加，需要有专业的管理维护人员才能保障大规模计算平台的正常运转。

其次，随着电力系统仿真软件多年的发展进步，以及大数据、人工智能等新一代信息技术的应用，仿真软件本身已经演变为一个庞大的体系，包括了多个不同专业的软件系统，具有极大的复杂性、多元化与异构性，给部署、维护、升级等工作带来了空前挑战。在工程实施过程中，需要多个专业的工程人员共同协作完成，耗时耗力。此外，由于每一个软件都有特定的安装部署环境要求，例如各个组件对操作系统内核版本、glibc等运行时环境版本等环境均提出了不同程度的要求，不同软件之间的环境冲突时有发生；在部署完成后，软件之间协同交互的正确性调试、测试等也需要大量的细致的人工工作投入。据实际测算，完成一次电力系统在线超实时仿真并行计算平台的部署实施需要5个人、15个工作日，效率十分低下，严重影响了电力系统仿真的应用。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有电力系统仿真软件在部署、维护、升级等工程实施过程中存在的硬件与基础设施投资大、实施效率低下、需要大量人力和时间投入的问题，提出了一种面向电力系统仿真的云化方法与系统，充分利用云计算的资源共享复用、隔离性、封装性、资源高效编排等方面的能力，在同一套计算集群硬件设备上灵活部署、调度多套不同的电力系统仿真软件，提高资源利用率，降低硬件与基础环境投资，将该仿真软件的实施过程缩短到分钟级，极大提升软件的实施效率，对仿真软件各个独立运行组件实施自动化的全生命周期管理，通过监控软件组件运行、进行故障处置和恢复等功能，降低电力系统仿真平台的运行维护门槛与人力成本。