袁 慧（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司信息通信公司， 湖北武漢，430077）

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云計(jì)算在電力行業(yè)的應(yīng)用方面的研討

袁 慧
（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司信息通信公司， 湖北武漢，430077）

摘要：電網(wǎng)具有規(guī)模大、模型復(fù)雜、多級(jí)、多層次等顯著特點(diǎn)，在電力行業(yè)建立云計(jì)算，可以整合系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)資源和儲(chǔ)存資源等，還可提高交互能力和電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理速度。本文首先介紹了云計(jì)算的概念和特征，然后分析了云計(jì)算在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，包括云計(jì)算在電力系統(tǒng)的應(yīng)用原理、層次結(jié)構(gòu)和分級(jí)管理。最后，在電力行業(yè)中對(duì)云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)安全和廣闊前景進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：云存儲(chǔ)技術(shù)；電力行業(yè)；電力行業(yè)的應(yīng)用

0 引言

電網(wǎng)具有規(guī)模大、模型復(fù)雜、多級(jí)、多層次等顯著特點(diǎn)，由于電力本身的特點(diǎn)，再加上電能不能大規(guī)模儲(chǔ)存的特點(diǎn)，因此電力系統(tǒng)的管理和控制要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高，發(fā)、輸、配、用卻必須同時(shí)完成。同時(shí)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展的，比如各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)。

1 云計(jì)算的概念和特征

1.1云計(jì)算的概念

圖1 云計(jì)算系統(tǒng)

云計(jì)算狹義是指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源，主要是IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，“云”中的資源對(duì)使用者來說無(wú)限擴(kuò)展，可以隨時(shí)獲取、按需使用和付費(fèi)。而廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付方式，這種服務(wù)可以是 IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的提供商，也可以是任意其他云提供商。應(yīng)用云計(jì)算具有明顯優(yōu)勢(shì)，它不需增加硬件投資，也不需購(gòu)買和安裝軟件，更不需要人員培訓(xùn)和增加額外管理成本，卻能夠增加存儲(chǔ)和計(jì)算資源、享受及時(shí)和穩(wěn)定的軟件服務(wù)。

1.2云計(jì)算的特征

1.2.1整合資源

虛擬化是云計(jì)算的本質(zhì)，對(duì)于電力行業(yè)用戶來說，云計(jì)算的計(jì)算資源對(duì)于用戶是透明、通用和共享的，云計(jì)算依附于IT和節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)硬件資源共享。云計(jì)算使用虛擬化架構(gòu)，在客戶端與服務(wù)器端增加了一層虛擬層。通過虛擬化技術(shù)，在其他客戶計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序被虛擬服務(wù)器所代替，運(yùn)行的屏幕界面?zhèn)鬟f給遠(yuǎn)程終端，這些程序好像是在本地計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。

1.2.2提高工作效率

通過云計(jì)算平臺(tái)可以促使電力行業(yè)的整合速度提高，提升其安全級(jí)別，而員工無(wú)論在任何時(shí)間和地點(diǎn)，只要通過設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)就可以安全和快捷地訪問各個(gè)電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)和客戶的應(yīng)用。應(yīng)用訪問的集中接入可以簡(jiǎn)化應(yīng)用維護(hù)、發(fā)布和安全的各個(gè)方面，降低成本和延長(zhǎng)設(shè)備使用周期，減少客戶端升級(jí)和更新工作，有效地提高了工作效率。

1.2.3規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益

在當(dāng)前各省的電力系統(tǒng)擁有自己獨(dú)立和相似功能的計(jì)算平臺(tái)，導(dǎo)致了電力信息系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，造成資源的浪費(fèi)。而通過云計(jì)算可以把各省獨(dú)立的計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行整合，建立全國(guó)性或區(qū)域性的電力系統(tǒng)，整合閑置的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，降低信息設(shè)備的投入，消減信息系統(tǒng)方面的資金，發(fā)揮云計(jì)算的經(jīng)濟(jì)效益。

2 云計(jì)算在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1云計(jì)算在電力行業(yè)的提出

云計(jì)算通過把分布式計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)資源和處理器等資源進(jìn)行整合在一起，而電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)將自動(dòng)拆分成小計(jì)算塊，存儲(chǔ)在眾多分布式計(jì)算機(jī)中，再通過多臺(tái)服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析，之后將處理結(jié)果返回給用戶。這種工作方式可以在極短的時(shí)間內(nèi)處理繁雜的信息，達(dá)到超級(jí)計(jì)算機(jī)的服務(wù)水平。鑒于敏感的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和完整的電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)，利用這種云計(jì)算模式，電力系統(tǒng)能夠完全控制云計(jì)算方式，這樣的訪問模式完全由電力系統(tǒng)自己控制，而不是公用的云計(jì)算服務(wù)提供商。電力系統(tǒng)中云計(jì)算能夠根據(jù)應(yīng)用和需求自動(dòng)切換存儲(chǔ)資源，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和儲(chǔ)存資源，將運(yùn)行的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和單個(gè)計(jì)算機(jī)上的運(yùn)算轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)內(nèi)的云計(jì)算內(nèi)，由云來處理該計(jì)算機(jī)的需求。利用云計(jì)算能夠直接從云計(jì)算中獲得計(jì)算能力和資源，大大提高整個(gè)電力系統(tǒng)的計(jì)算能力。云計(jì)算不僅是一種新的共享架構(gòu)方式，還將系統(tǒng)資源聯(lián)合以提供多樣式的服務(wù)。

2.2云計(jì)算在電力行業(yè)的結(jié)構(gòu)層次

云計(jì)算分布在不同的地理位置之上，電力系統(tǒng)云計(jì)算的結(jié)構(gòu)層次（如圖2）包括：基礎(chǔ)設(shè)施云層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層和協(xié)同工作云層。其中基礎(chǔ)設(shè)施云層是電力系統(tǒng)的儲(chǔ)存基礎(chǔ)，由基礎(chǔ)軟件和硬件兩部分構(gòu)成；基礎(chǔ)管理層由數(shù)據(jù)管理和工程管理共同完成；應(yīng)用接口層通過電力系統(tǒng)的內(nèi)部廣域網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)公用接口來完成，協(xié)同工作云層為云計(jì)算提供更高的服務(wù)，包括協(xié)同管理和組織、及時(shí)通訊等。

2.3云計(jì)算在電力系統(tǒng)的分級(jí)管理

電力系統(tǒng)分級(jí)管理通過電網(wǎng)建立的主云和子云進(jìn)行資源分配和權(quán)限限定，在正常情況下，電力系統(tǒng)中云計(jì)算的某級(jí)電網(wǎng)一般在上一級(jí)的子云系統(tǒng)中獲取資源（如圖2）。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可通過緊急調(diào)度獲取更多級(jí)別的資源。電力系統(tǒng)云計(jì)算中在多個(gè)任務(wù)提出申請(qǐng)時(shí)，建立任務(wù)分配和提交機(jī)制從而避免信息堵塞和利用資源。云計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)的任務(wù)分級(jí)管理，分級(jí)管理的原則是按照所屬電網(wǎng)級(jí)別和緊急程度進(jìn)行優(yōu)先排序。

從另一方面分析，由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的龐大和分布廣泛，如果任何一個(gè)計(jì)算機(jī)終端的計(jì)算都要求都提交到云計(jì)算總中心，那么不僅中心壓力大而且堵塞嚴(yán)重。但是分級(jí)管理層次清晰，通過級(jí)別權(quán)限來建立主云和子云的訪問和資源分配， 使得云計(jì)算的資源和權(quán)限更為合理。

3 云計(jì)算在電力行業(yè)的探討

3.1電力行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全問題

由于計(jì)算機(jī)和云計(jì)算的特點(diǎn)，電力系統(tǒng)的信息安全凸顯重要。建立一套電力行業(yè)特點(diǎn)的數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)其至關(guān)重要，也是電網(wǎng)安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的保障。數(shù)據(jù)安全是云計(jì)算實(shí)現(xiàn)的核心，由于電力行業(yè)的內(nèi)網(wǎng)在物理上完全獨(dú)立，因此物理上的廣域網(wǎng)的隔離有利于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和保密性；雖然同級(jí)的電網(wǎng)之間對(duì)數(shù)據(jù)缺乏訪問權(quán)，但是在同級(jí)的數(shù)據(jù)資源可以進(jìn)行加密存儲(chǔ)和計(jì)算；每個(gè)電網(wǎng)的上級(jí)對(duì)下級(jí)擁有數(shù)據(jù)訪問權(quán)。因此通過物理隔離、同級(jí)不能相互訪問和上級(jí)對(duì)下級(jí)的數(shù)據(jù)訪問，不僅提高了資源利用率，而且保證了數(shù)據(jù)安全機(jī)制。

除此之外，在電力行業(yè)中設(shè)置防火墻是安全保護(hù)必不可少的系統(tǒng)，它能夠保護(hù)云計(jì)算免遭外部侵害。在內(nèi)部與外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置電力行業(yè)的防火墻，并不改變內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也不影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度。

3.2云計(jì)算在電力行業(yè)的前景

當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，電網(wǎng)擴(kuò)建迅猛發(fā)展。過去電網(wǎng)的擴(kuò)建一大部分的投資主要在儲(chǔ)存設(shè)備和數(shù)據(jù)處理器上。但是在電力系統(tǒng)中，已經(jīng)擁有完整的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的物理架構(gòu)和各級(jí)的計(jì)算和儲(chǔ)存資源， 那么通過軟件和接口，在現(xiàn)有的設(shè)備上就可以建立云計(jì)算。而在在云計(jì)算的應(yīng)用下，電力系統(tǒng)中如果需要擴(kuò)建電網(wǎng)，那么信息設(shè)備只需要很少的投資，就能夠獲得跟過去相同的電網(wǎng)擴(kuò)建效果。

圖3 云計(jì)算的訪問權(quán)限和結(jié)構(gòu)關(guān)系

參考文獻(xiàn)

［1］李春梅.電力行業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)研究［J］.信息與電腦·信息安全與管理，2015年第23期

［2］卿松，羅忠敏，鐘勁松，張建業(yè).云計(jì)算數(shù)據(jù)中心技術(shù)及在電力行業(yè)的應(yīng)用研究［J］.新疆電力技術(shù)，2012.3（114）

［3］郭星.論構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)信息的安全防護(hù)體系［J］.科技新與應(yīng)用，2014（4）

Cloud computing in the discussion of application of the power industry

Yuan Hui
（Information and Communication Company， State Grid Hubei Electric Power Company，Wuhan 430077，China）

Abstract：Power grid with large scale and complex model，and other significant characteristics of multistage and multi-level，cloud computing the establishment，the electric power industry can be integrated within the system of data resources and storage resources，etc.，can also improve the ability of interaction and grid data processing speed.First of all，This paper introduces the concept and characteristics of cloud computing.Second，it analyzes the application of cloud computing in power system，including the application of cloud computing in electric power system principle，hierarchy and hierarchical management.Finally，in the power industry of cloud computing in network security and broad prospects were discussed.

Keywords：Cloud storage technology；The power industry；The application of the power industry