电网调度云灾备系统优化分析与设计

2013-12-03 10:26:36 北极星电力信息化网　点击量：评论 (0)

灾难事件的发生对电网调度自动化系统造成损害，使得电网监控和调度中断、电网运行失去控制，对所属区域电网造成极大的影响。智能电网的提出对电网可靠性与容灾能力提出了新的要求，迫切需要建立电网调度自动

设在地区i建立一个工作站需要设备投资为Ii，灾难损失程度系数为λi，该系数不仅描述了当灾难发生时的设备损失程度(灾难发生时设备的损毁代价为λiIi)，而且反映了数据损失的程度，而一般意义上，数据损失程度越大，恢复其正常工作所需要时间将越长，即λi同时也可以描述恢复所需时间。

假定服务器日常动力、维护费用为常值v，在不同地区发生同样程度灾害不存在修复速度差异，灾难发生服从T分布，即某灾难第1次发生概率与重建后的再次发生概率相同。那么在地区i从最初设备投资到发生某种灾难所花费的代价为：

灾难损失程度系数λi应该服从正态分布;pi与所选地区有关，即不同地区某类灾难事件发生概率不一致，这也就为备用服务器(灾备中心)选址奠定了基础。一般要求同一灾难事件在主服务器和备用服务器同时发生的概率尽可能小，某几起灾难同时发生的概率极低。

上述分析为在某地建立服务器(主服务器或备用服务器)所需物质代价评价提供了理论依据。另一方面，灾难事件发生导致数据的损失可描述如下：定义某主服务器存储量为R，那么某次损失掉的数据r=λiR。

灾难损失数据定义了备用服务器最低容量。极端情况下，主服务器所有数据可能都会损失掉，为保证绝对安全，备用服务器保险容量至少不低于主服务器容量。那么，如何优化配置备用服务器容量就涉及主—备用服务分布策略。

1.2 评价函数

根据对上述4项影响因素的分析，一个灾备系统的好坏主要从投资和灾难损失2个方面进行评价，在保证灾备系统可靠性的前提下，投资越少，灾难损失越小，灾备系统越优，因此灾备系统的评价函数为：

minF =ΣPi+ΣCipi

F 越小，灾备系统效用越好。

2 灾备系统优化分析

根据现在电网调度自动化系统中的实际情况，电网调度灾备系统主要有建设专门的灾备系统及与其他系统互为备用2种建设方案。

建设专门的灾备系统主要有以下4种策略。

1)一主多备：即一个主服务器配置多个独立的备用服务器。该策略可靠性最高，但投资巨大，系统中很少采用。

2)一主一备：即一个主服务器配置一个独立的备用服务器。该策略一般将备用服务器配置在异地，同时发生故障的概率非常小，可靠性很高，但投资较大，主要适用于对调度自动化系统可靠性要求很高的系统，如省级及以上电网调度。

3)多主一备：即多个主服务器配置一个中央灾备中心备用服务器。这样一方面降低了建设费用，另一方面由于数据输入/输出的动态属性，存储空间使用效率更高(即节约存储空间)，但是发生重大灾难时，备用一旦失效将导致系统全部失效，风险较大。

4)分布式一体化互备：按照冗杂存储设计，数据可用性提高，即灾备效率更高，同时对空闲存储资源利用更好。

由于地震、火灾等灾难性事件发生的概率很小，建设专用的电网调度自动化灾备系统的投入较大，可利用省、地、县建设无人(少人)值班变电所集控中心与备用系统的机会，将本地集控系统与其他地区电网调度自动化系统建设成互备系统，无需大量增加投入就能增强电网调度自动化系统备用效果。这种异地互备方式无须另建专门的备用系统，可节约投资，但对下级调度中心的系统有较高的要求，包括系统的建模范围、数据规模、通信条件等。

集控/调度互备系统的典型设计方案如图2所示，2套系统的硬件配置满足独立运行的技术要求。正常情况下，2套系统相互独立运行，各司其职。但当一套系统发生故障后，另一套系统能完全接替其相应的功能，实现互为备用。

图2 集控/调度互备系统典型设计方案

典型设计方案中，调度系统和集控系统采集同一数据网中的数据，具有平级关系，另外还可以实现上下级集控/调度系统的分层互备方案设计，如图3所示，上层为上级数据采集与监控(SCADA)集控系统/能量管理系统(EMS)调度系统，下级为管辖区域内的集控系统。当任一集控系统故障时，调度系统能够快速接管集控系统的功能，实现对集控系统的完全备用;当调度系统故障时，各集控系统分别承担其管辖范围内厂站的SCADA 功能，对调度系统起到部分备用的作用，若干套集控系统一起实现对调度系统的完全备用功能。