电力调度系统广域分布式代理关键技术研究
厉启鹏１，２，马云龙１，２，梅 峥１，２，郭子明3，王 恒１，２，张 昊3，
阎 博3，王 跃１，２，范泽龙１，２，戚 岳3
（1.南瑞集团公司（国网电力科学研究院），南京市 211106；2.北京科东电力控制系统有限责任公司，北京市 100085；3. 国网冀北电力有限公司，北京市 100053）
摘要：随着电网一体化运行特征的日益显著，电力调度系统间业务数据交互愈加频繁。当前业务通过各自开发专用的网关程序进行数据传输，该机制不具备通用性、数据转发效率低以及系统容错性差，难以满足未来调度业务的发展需求。本文提出了一种广域分布式代理技术，通过广域分布式代理构建面向互联大电网调度业务的高效、通用的广域数据交互体系，统一支撑多业务应用的数据传输需求、提高了数据传输规模、增强了系统可用性。广域分布式代理在数据传输规模和容错性等方面优势明显，能较好的适应未来电力调度大数据的传输要求。
关键词：广域分布式代理；电力调度域名；广域链路复用；负载均衡；代理监控
中国图书分类号： 文献标识码：A（或B） 文章编号：
Research on Key Techniques of Wide-area Distributed Proxy in the Power Dispatching System
LI Qipeng1,2, MA Yunlong1,2, MEI-Zheng1,2,GUO Ziming3, WANG-Heng1,2, ZHANG-Hao3,
YAN-Bo3, WANG-Yue1,2, FAN Zelong1,2 , QI-Yue3
(1. NARI Group Corporation (State Grid Electric Power Research Institute), Nanjing 211106, China; 2. Beijing Kedong Electric Power Control System Co. Ltd. , Beijing 100085, China;3. Hebei North Electric Co. Ltd. , Beijing 100053, China)
Abstract：With the increasing integration of power grid operations, the power business data exchange between multiple power dispatching systems has become more frequent. Currently each application develops their own gateway program to transform data, which is not general enough to fit the future business requirement. This paper proposes a distributed proxy technique to build an efficient and general wide-area data exchange system facing Interconnected power grid dispatching business in order to Improve the data transmission scale and enhance the system availability. The test shows that the distributed proxy technique has obvious advantages in data transmission scale and fault tolerance, and can reach the transmission requirements of large power dispatching data in the future.
Key words：distributed proxy; power dispatching domain system; wide-area link multiplex; load balancing; proxy monitor
0 引言
电力调度系统作为电网运行的神经中枢，主要用于输变电设备状态实时监控、动态预警以及电网在线分析等[1]，为保证电网安全、稳定运行起到关键性作用。近年来随着我国特高压电网建设的快速推进及新能源发电、分布式电源等项目的规模性应用，各区域电网耦合性、不确定性因素增加，调度模式从区域电网的局部控制向互联电网的总体协同转变，电网调度运行面临前所未有的挑战。
针对电网调度模式的新变化，国内外均存在对未来调度控制技术的研究。文献[2]提出了智能电网调度控制系统的信息分层概念，强调未来智能电网调度控制中心之间需要大量信息的双向互动。文献[3]提出了“物理分布、逻辑统一”的全网集散式调度与控制技术支持系统的架构，并阐述了广域系统数据互备同步机制等下一代调度系统需要研究的关键技术。文献[4]提出了一种基于事态感知和电网运行轨迹的自动智能调度体系，以实现对电网运行状态以及发展趋势和过程的准确掌握。文献[5]提出了集成化应用支撑平台解决方案以支撑新一代调度高级应用软件的运行。上述文献对未来调度系统体系架构及关键技术进行了探讨，而且都提到调控中心调度系统间的实时数据交互是构建未来调度系统的核心技术。
本文在从电网调度业务需求出发，提出了一种适应未来电力调度系统的广域分布式代理，实现跨调度机构的实时、大规模数据交互，为电网全模型[6]的构建与发布、电网运行状态广域浏览、电网在线分析结果全局共享等未来电网调度系统的数据传输新需求提供基础架构支撑。文章第一章介绍了广域分布式代理的架构；第二章介绍了其用到的关键技术；之后叙述了广域分布式代理的测试情况；最后对其在工程中的应用情况及后续的研究方向继续了说明。
1 电力调度机构间数据交互分析
根据电力安全防护[7]要求，多级调度机构间只能通过网关服务器进行通信，在过去电网调度以局部控制为主的情况下，调度机构间仅存在少量的数据交互，业务应用通过开发专用的网关转发程序来满足数据交互要求。但是随着电网运行一体化特征的不断加深，电网模型、实时数据和告警信息等大规模电力数据广域传输的需求越来越多，已有的数据交互方式暴露出缺乏系统性，不具备通用性、传输效率低和难于维护管理等缺点。因此，亟需构建一种面向互联大电网调度业务高效、通用的广域数据交互体系，该体系应具备以下特征：
（1）支撑调度机构的互联互通。广域数据交互体系提供透明的互联机制，能够在不同调度机构间建立数据传输通道。
（2）支持多业务交互。该体系应提供通用数据传输方法，同时满足多种业务的广域数据交互，并能够支持新业务的无缝接入。
（3）高效的数据传输。支持调度机构间的多业务、大数据、高并发访问的数据传输。
（4）系统高可靠性。该体系应具备良好的容错能力，能够自动屏蔽数据传输故障。
（5）广域数据传输管理。对广域数据传输的全过程提供跟踪统计功能。
基于上述对数据传输现状和电力调度业务发展趋势的分析，为构建面向互联大电网调度业务的广域数据交互体系，本文提出一种广域分布式代理，通过电力调度域名、动态负载均衡算法、广域链路复用、代理监控等关键技术，实现大规模数据的安全、高效传输，提高电力调度系统一体化协同能力。2 广域分布式代理体系架构
广域分布式代理由分布在多个调度机构的代理集群组成，通过对等结构实现多级调度机构的数据交互。为了解决不同调度机构间代理通信的地址路由问题，满足多个调度机构间代理动态建立通信链路的需求，本文提出电力调度域名，通过域名的动态注册和解析实现了多级调度机构代理的互联互通，大大增强了代理的实用性。同时为了更好的支撑广域环境下，多业务交互的高并发性，通过借鉴分布式系统[8]设计思想和云计算[9]中先进技术，广域分布式代理研究和设计了弹性扩展、负载均衡、代理监控及链路路管理等技术，保证了代理运行的安全性和可用性。
广域分布式代理体系架构如图1所示，代理集群由多台代理服务器组成，输出转发功能负责接收来自本调度机构内的数据，转发给广域范围内其它调度机构的代理集群；输入转发功能负责接收来自广域范围内其它调度机构的数据，转发给本调度机构的应用程序；链路管理模块实现了应用到代理以及代理到代理间连接的创建、复用和回收等多种链路管理功能；故障切换机制实现了转发数据失败时，可由代理集群中的其它节点进行无缝接替，重新转发数据，保证了广域分布式代理在进行数据转发时的安全性及高可用性；代理监控实现了所有数据转发的流程跟踪、统计分析以及可视化展示等功能；负载均衡模块提供本调度机构代理到其它调度机构代理集群的最优访问路径。代理通用适配器为各业务应用提供接入分布式代理的统一入口，其可以支持新开发业务应用的透明接入，同时为应用屏蔽了网络传输、链路管理等底层实现细节。
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