1983年，太陽(yáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司提出“網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)”的概念。2006年7月，亞馬遜發(fā)布S3（simple storage service）和EC2（elastic compute cloud），使云計(jì)算的概念得到廣泛傳播。當(dāng)今，云計(jì)算已經(jīng)成為支撐互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，在各行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，提升了各行各業(yè)數(shù)字化、信息化和智能化的水平。

電力調(diào)度控制中心作為電網(wǎng)公司的核心部門，涉及主配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、監(jiān)視和控制等核心業(yè)務(wù)。在當(dāng)前交直流電網(wǎng)混合運(yùn)行、分布式新能源快速發(fā)展、儲(chǔ)能設(shè)備快速發(fā)展和國(guó)網(wǎng)公司大力建設(shè)電力物聯(lián)網(wǎng)的形勢(shì)下，迫切需要提升數(shù)據(jù)的支撐能力，以實(shí)現(xiàn)縱向電網(wǎng)運(yùn)行協(xié)同處置、橫向部門業(yè)務(wù)協(xié)作互通、對(duì)外服務(wù)能力有效提升。安徽省電網(wǎng)調(diào)度控制中心（簡(jiǎn)稱安徽省調(diào)）開(kāi)展了調(diào)控云建設(shè)，多種深度實(shí)現(xiàn)調(diào)控業(yè)務(wù)上云，有效整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源和應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)提升。

1 混合云

云計(jì)算是一種基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方式，通過(guò)這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計(jì)算機(jī)終端和其他設(shè)備。云計(jì)算是繼20世紀(jì)80年代大型計(jì)算機(jī)到客戶端-服務(wù)器的大轉(zhuǎn)變之后的又一種巨變。用戶不再需要了解云中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)，不必具有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，也無(wú)需直接進(jìn)行控制。

通過(guò)采用云計(jì)算技術(shù)，有效降低了用戶對(duì)IT專業(yè)知識(shí)的依賴。通過(guò)構(gòu)建可網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的共享資源池，將業(yè)務(wù)靈活快速地部署，使服務(wù)被監(jiān)控與計(jì)量。

根據(jù)云計(jì)算使用的資源劃分，云計(jì)算可以分為公有云、私有云和混合云。公有云通常指第三方提供的云，一般可通過(guò)因特網(wǎng)使用。私有云是用戶單獨(dú)使用而構(gòu)建的云，所有資源只能由該用戶使用。公有云和私有云的特點(diǎn)見(jiàn)表1。

混合云是公有云和私有云兩種方式的結(jié)合形式。一般來(lái)說(shuō)，企業(yè)出于安全性和可靠性的需求，建設(shè)私有云來(lái)處理核心數(shù)據(jù)和核心業(yè)務(wù)，而對(duì)于一般的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)，則使用公有云進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。

表1 公有云和私有云的特點(diǎn)

安徽電網(wǎng)調(diào)控云對(duì)內(nèi)承載著安徽電網(wǎng)主、配網(wǎng)調(diào)度控制核心業(yè)務(wù)，對(duì)外提供高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。因此，安徽電網(wǎng)調(diào)控云的建設(shè)采用混合云方式，其中對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)采用私有云，對(duì)外業(yè)務(wù)采用公有云。

2 調(diào)控云體系架構(gòu)

調(diào)控云是基于云計(jì)算理念設(shè)計(jì)、面向主配電網(wǎng)調(diào)度控制及相關(guān)業(yè)務(wù)的云服務(wù)平臺(tái)，具有資源虛擬化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用服務(wù)化的特點(diǎn)。

根據(jù)云計(jì)算提供的服務(wù)層級(jí)，云計(jì)算可分為3種服務(wù)模式：軟件即服務(wù)（software as a service, SaaS），平臺(tái)即服務(wù)（platform as a service, PaaS），基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（infrastructure as a service, IaaS），分別對(duì)應(yīng)計(jì)算資源、平臺(tái)和應(yīng)用軟件。這3種服務(wù)模式的特點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 IaaS、PaaS、SaaS的特點(diǎn)

調(diào)控云根據(jù)所服務(wù)的不同內(nèi)外客戶和業(yè)務(wù)種類被劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)、管理信息大區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)3個(gè)大區(qū)：

①調(diào)控云生產(chǎn)控制大區(qū)為主配電網(wǎng)調(diào)度控制的實(shí)時(shí)和準(zhǔn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供支撐，基礎(chǔ)設(shè)施采用物理設(shè)備，PasS層提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)，SaaS層提供電網(wǎng)監(jiān)控與預(yù)警類、調(diào)度計(jì)劃類、安全校核類等軟件和應(yīng)用；

②調(diào)控云管理信息大區(qū)主要為公司主配電網(wǎng)調(diào)度控制和運(yùn)行管理業(yè)務(wù)提供支撐，基礎(chǔ)設(shè)施采用虛擬化技術(shù)，IaaS層提供虛擬機(jī)、容器、存儲(chǔ)池和網(wǎng)絡(luò)資源池服務(wù)，PaaS層主要提供模型數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)服務(wù)以及大數(shù)據(jù)平臺(tái)、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和軟件商店，SaaS層提供電網(wǎng)模型、運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行可視化、地理信息導(dǎo)航、智能搜索、電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行和管理等多種軟件和應(yīng)用；

③調(diào)控云互聯(lián)網(wǎng)主要為發(fā)電企業(yè)、用電客戶和公眾提供信息公開(kāi)、數(shù)據(jù)服務(wù)和電力市場(chǎng)業(yè)務(wù)等。

省級(jí)調(diào)度控制云的整體構(gòu)架如圖1所示。根據(jù)《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》〔國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)2014年第14號(hào)令〕要求，結(jié)合公有云和私有云業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，調(diào)度控制云的整體構(gòu)架分為生產(chǎn)控制大區(qū)、信息管理大區(qū)的私有云和互聯(lián)網(wǎng)的公有云，其中生產(chǎn)控制大區(qū)私有云承擔(dān)安全級(jí)別最高的電網(wǎng)生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)，信息管理大區(qū)私有云承擔(dān)電網(wǎng)信息化管理業(yè)務(wù)，互聯(lián)網(wǎng)公有云承擔(dān)面向大眾的電網(wǎng)服務(wù)業(yè)務(wù)，各區(qū)之間通過(guò)隔離裝置進(jìn)行信息通信。

圖1 省級(jí)調(diào)控云總體架構(gòu)

電網(wǎng)調(diào)度控制業(yè)務(wù)要求具有高可靠性，省級(jí)調(diào)控云應(yīng)與調(diào)度控制系統(tǒng)類似，私有云部分采用雙節(jié)點(diǎn)建設(shè)模式實(shí)現(xiàn)高可用性和異地容災(zāi)，公有云部分可購(gòu)買云供應(yīng)商提供的雙節(jié)點(diǎn)服務(wù)。

調(diào)控云私有部分多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間采用業(yè)務(wù)雙活模式，使用域名系統(tǒng)（domain name system, DNS）實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡；互聯(lián)網(wǎng)部分由于不產(chǎn)生原生數(shù)據(jù)，因此只需要從管理信息大區(qū)同步數(shù)據(jù)即可。調(diào)控云雙節(jié)點(diǎn)建設(shè)模式如圖2所示。

圖2 調(diào)控云雙節(jié)點(diǎn)建設(shè)模式

為滿足調(diào)控云A、B節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)高速同步和省級(jí)調(diào)控云、國(guó)網(wǎng)調(diào)控云的數(shù)據(jù)高速傳輸，需要分別在生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)進(jìn)行資源高速同步網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，用于支撐調(diào)控云海量數(shù)據(jù)高速傳輸。資源高速同步網(wǎng)總體架構(gòu)如圖3所示。

圖3 資源高速同步網(wǎng)總體架構(gòu)

海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)一般是指采用全息存儲(chǔ)、專用軟件壓縮存儲(chǔ)大量海洋數(shù)據(jù)的方法，調(diào)度云全面采用國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和國(guó)產(chǎn)軟件進(jìn)行專門研制。云平臺(tái)管理技術(shù)主要依托于專門研制調(diào)度云平臺(tái)軟件，提供全面覆蓋全網(wǎng)模型服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、多維分析、智能應(yīng)用、全局搜索等各類應(yīng)用。分布式并行計(jì)算技術(shù)主要采用多節(jié)點(diǎn)和微服務(wù)技術(shù)構(gòu)建實(shí)現(xiàn)。

3 調(diào)控業(yè)務(wù)上云實(shí)踐

安徽省調(diào)從基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化、數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)和創(chuàng)新型應(yīng)用平臺(tái)3個(gè)不同層級(jí)，分別踐行了基礎(chǔ)設(shè)施上云、數(shù)據(jù)平臺(tái)上云、應(yīng)用服務(wù)上云。

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施上云

基礎(chǔ)設(shè)施上云主要在IaaS層完成，基于云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施管理，為用戶提供統(tǒng)一的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有效提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，提高資源利用效率，優(yōu)化應(yīng)用部署環(huán)境。應(yīng)用無(wú)需進(jìn)行改變，只需要將運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施更改為云平臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)上云。

在企業(yè)內(nèi)部，安徽省調(diào)使用OpenStack平臺(tái)構(gòu)建私有云IaaS層服務(wù)，有效利用計(jì)算、儲(chǔ)存、網(wǎng)絡(luò)等資源，構(gòu)建統(tǒng)一資源池，實(shí)現(xiàn)物理機(jī)、虛擬機(jī)、容器、集中式存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（software defined network, SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等多種基礎(chǔ)設(shè)施資源的統(tǒng)一管理，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，提高資源利用效率，降低管理維護(hù)成本；提供統(tǒng)一的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，使得應(yīng)用技術(shù)人員無(wú)需再去考慮傳統(tǒng)上復(fù)雜的硬件類型、存儲(chǔ)特性和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，便于進(jìn)行應(yīng)用的研發(fā)和部署。

通過(guò)云平臺(tái)IaaS層提供的服務(wù)，安徽省調(diào)有效提升了基礎(chǔ)設(shè)施管理水平、利用效率和應(yīng)用部署效率，表3比較了云平臺(tái)提供的基礎(chǔ)設(shè)施和傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。可見(jiàn)，云平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

表3 傳統(tǒng)設(shè)備與云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施比較

安徽省調(diào)成功完成將調(diào)度早會(huì)、氣象預(yù)報(bào)等系統(tǒng)從傳統(tǒng)硬件向云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施的遷移工作，并依托云平臺(tái)提供的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)圖模、煙氣分析、網(wǎng)源協(xié)調(diào)分析、保護(hù)定值校核等多套系統(tǒng)的上云，如圖4所示。

圖4 應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施上云

對(duì)外，安徽規(guī)劃積極利用公有云資源，利用強(qiáng)大的計(jì)算能力，進(jìn)行大電網(wǎng)復(fù)雜計(jì)算，支撐電力市場(chǎng)運(yùn)行，拓展業(yè)務(wù)范疇。

3.2 數(shù)據(jù)平臺(tái)上云

基礎(chǔ)設(shè)施上云相當(dāng)于應(yīng)用運(yùn)行的環(huán)境將傳統(tǒng)硬件搬到了云平臺(tái)上，邏輯結(jié)構(gòu)和內(nèi)在關(guān)系并未發(fā)生任何變化。對(duì)于電力調(diào)度運(yùn)行業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，更為重要的是通過(guò)上云構(gòu)建數(shù)據(jù)中臺(tái)，打破業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)壁壘，有效整合數(shù)據(jù)，提升業(yè)務(wù)水平。因此，安徽省調(diào)開(kāi)展了數(shù)據(jù)平臺(tái)上云工作，建設(shè)模型數(shù)據(jù)平臺(tái)、運(yùn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，有效整合各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提升應(yīng)用水平。

實(shí)施數(shù)據(jù)平臺(tái)上云PaaS層的第1步是根據(jù)“電力調(diào)度通用數(shù)據(jù)對(duì)象結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)”的要求，對(duì)電網(wǎng)廠站、設(shè)備及其他管理設(shè)施與公共信息進(jìn)行統(tǒng)一建模。建模方式見(jiàn)表4。

建模時(shí)，改變傳統(tǒng)模型服務(wù)于應(yīng)用的方式，而以按照與實(shí)際設(shè)備一致的方式建模，避免模型為適應(yīng)不同業(yè)務(wù)而造成的碎片化，使得模型真正成為數(shù)據(jù)惟一的“身份證”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)、調(diào)度信息管理系統(tǒng)、電煤系統(tǒng)、水調(diào)系統(tǒng)等）進(jìn)行適應(yīng)性改造，增加業(yè)務(wù)系統(tǒng)模型與調(diào)控云模型的對(duì)照關(guān)系，梳理出以調(diào)控云為主軸的數(shù)據(jù)全景圖，發(fā)掘數(shù)據(jù)內(nèi)在價(jià)值，以調(diào)控云為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效整合上云，根據(jù)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和用途分別建設(shè)運(yùn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，為業(yè)務(wù)提升提供數(shù)據(jù)支撐。調(diào)度數(shù)據(jù)平臺(tái)上云示意圖如圖5所示。

表4 調(diào)控業(yè)務(wù)建模對(duì)象表

圖5 調(diào)度數(shù)據(jù)平臺(tái)上云示意圖

3.3 應(yīng)用服務(wù)上云

在基礎(chǔ)設(shè)施上云、數(shù)據(jù)平臺(tái)上云的基礎(chǔ)上，在SaaS層完成應(yīng)用服務(wù)上云。通過(guò)規(guī)范云上應(yīng)用的基礎(chǔ)架構(gòu)、數(shù)據(jù)接口、服務(wù)接口、人機(jī)界面和應(yīng)用管理，建設(shè)統(tǒng)一的云應(yīng)用部署平臺(tái)，改變傳統(tǒng)各應(yīng)用面向業(yè)務(wù)、各自為政的方式，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一界面、面向服務(wù)的云應(yīng)用服務(wù)體系。

1）統(tǒng)一管理。即指各應(yīng)用均需要在云應(yīng)用部署平臺(tái)進(jìn)行注冊(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)行情況、占用資源、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、數(shù)據(jù)接口、運(yùn)行環(huán)境等進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

2）統(tǒng)一數(shù)據(jù)。即指各應(yīng)用均需要按照數(shù)據(jù)平臺(tái)上云的要求，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的接口統(tǒng)一獲取數(shù)據(jù)，并將生成的數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)和“模型-數(shù)據(jù)”的關(guān)聯(lián)關(guān)系統(tǒng)一上云。

3）統(tǒng)一界面。改變以往各應(yīng)用人機(jī)界面不統(tǒng)一，使用學(xué)習(xí)成本高的問(wèn)題，制定統(tǒng)一的人機(jī)界面設(shè)計(jì)方案，確保上云應(yīng)用的人機(jī)界面易用、美觀、高度統(tǒng)一，提升使用體驗(yàn)。

4）面向服務(wù)?？偨Y(jié)提煉各業(yè)務(wù)應(yīng)用中的通用功能模塊，將其獨(dú)立成為提供服務(wù)的應(yīng)用，減少業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中的重復(fù)工作，提升應(yīng)用服務(wù)能力，優(yōu)化應(yīng)用架構(gòu)，為構(gòu)建統(tǒng)一業(yè)務(wù)應(yīng)用體系提供支撐。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)，安徽省調(diào)進(jìn)行了應(yīng)用服務(wù)上云工作，實(shí)現(xiàn)了模型、圖形、數(shù)據(jù)、人員、地理信息等多項(xiàng)應(yīng)用服務(wù)化，實(shí)現(xiàn)新能源全時(shí)空消納、廠站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估、自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（automatic voltage control, AVC）運(yùn)行評(píng)價(jià)分析等多項(xiàng)應(yīng)用上云。

4 結(jié)論

安徽省調(diào)積極研究云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)，結(jié)合安徽電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行和管理實(shí)際，構(gòu)建安徽電網(wǎng)調(diào)度控制云平臺(tái)；根據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)和適應(yīng)性，實(shí)施了基礎(chǔ)設(shè)施上云、數(shù)據(jù)平臺(tái)上云、應(yīng)用服務(wù)上云等多層次的上云工作，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施的整合管理，數(shù)據(jù)資源整合提升和應(yīng)用服務(wù)統(tǒng)一部署，有效提升調(diào)控業(yè)務(wù)信息化水平，在企業(yè)核心業(yè)務(wù)上云方面做出了突破性的探索。后續(xù)安徽省調(diào)還將繼續(xù)研究基于云平臺(tái)開(kāi)展跨部門業(yè)務(wù)和公共服務(wù)，以及使用數(shù)據(jù)拓展業(yè)務(wù)范圍和業(yè)務(wù)能力，為電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型提供多方面支撐。