南瑞集团 梅峥等：电网调控系统广域服务访问及管理方法

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原文发表在《电力系统自动化》2017年第41卷第19期，欢迎品读。

本文引文信息

梅峥, 路轶, 李西太, 等. 电网调控系统广域服务访问及管理方法 [J]. 电力系统自动化, 2017, 41(19): 74-81. DOI: 10.7500/ AEPS20161207006.

MEI Zheng, LU Yi, LI Xitai, et al. Wide-area Service Access and Management for Power Grid Dispatching and Control System [J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(19): 74-81. DOI: 10.7500/ AEPS20161207006.

电网调控系统广域服务访问及管理方法

DOI: 10.7500/AEPS20161207006

梅峥，路轶，李西太，王恒，厉启鹏，郭亮

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存在的问题

电网调控系统(简称D5000系统)在各级调度机构得到了大力推广，取得了较好的应用效果。D5000系统采用面向服务的体系结构，通过服务总线为应用服务的集成、运行和管理建立了一套通用机制，支撑了调度系统内部的信息共享和业务协同。其设计目标主要是针对远程画面浏览功能，以实现电网运行工况的广域实时监视，适用场景单一。但是随着特高压大电网快速发展，电网规模日益庞大，电网一体化协同运行的特性愈发凸显，D5000系统在支撑调度机构之间的信息共享和业务协同的能力上已显示不足。主要表现在D5000系统对广域的服务访问支持力度比较有限；缺少广域环境下的服务注册和查询功能；缺少灵活性的广域互联机制；缺少对广域服务访问过程的控制与跟踪机制；缺少通用的广域服务访问机制等。因此，有必要研究适用于广域环境下的电网调控系统服务体系架构，并在该体系架构上深入讨论了服务信息发布、信息分层管理、多维度分析监控等广域服务的管理方法，以及服务查询、基于资源评估的负载均衡、多粒度访问控制策略、服务访问轨迹等广域服务访问方法。

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电网调控系统广域服务体系

电网调控系统广域服务体系架构如图1所示，由服务管理与监控中心、域名中心、服务代理、服务提供者及服务请求者构成。

图1 广域服务体系架构

服务管理与监控中心主要为应用提供广域服务的注册、查询、生存期检测、服务信息的同步，以及服务运行状态实时统计、服务负载的实时监视，并将上述服务运行工况信息提供给服务代理作为服务访问控制、均衡负载的辅助决策依据。域名中心提供代理注册功能，可在广域范围内利用域名查询关联的代理信息。服务代理在调度机构之间建立透明的网络连接， 并为广域服务访问进行合法验证，以及对请求和响应数据进行转发。

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广域服务管理

1）广域服务发布

广域服务发布是指应用将服务信息注册到本地服务管理与监控中心，并将本地服务信息同步到其他调度机构。广域服务发布包括广域服务的注册、删除和失效检测等功能，通过服务仓实现本地服务与远端服务信息的存储，满足调度机构间服务的查询和检索。广域服务发布流程如图2所示。

图2 广域服务发布流程

首先，服务提供者将服务信息注册到本地服务管理与监控中心，并将该服务信息存储到服务仓中；其次，当服务注册成功后，服务提供者将定期更新服务仓中服务状态的有效状态；再次，服务管理监控中心将定期对服务仓中的服务进行有效性检测，并将无效状态的服务删除；最后，如果服务提供者撤销服务，服务管理与监控中心将从服务仓中删除该服务。

2）广域服务信息同步

本文构建了集中与分布相结合的广域服务信息分层管理机制，采用直接同步和按需同步方式，满足服务信息在调度机构间的共享，广域服务信息同步原理如图3所示。其中顶层由部署在国调、分中心调度机构的服务管理与监控中心组成；中间汇聚层由部署在省级调度机构的服务管理与监控中心组成；底层由部署在地级调度机构中的服务管理与监控中心组成。

对于具有直接上下级关系的调度机构服务管理与监控中心之间使用直接同步各自的服务信息。在横向和纵向会出现跨越多级调度机构的服务访问时，需要采用按需同步方式在特定的调度机构间同步服务信息。

图3 广域服务同步原理

3）广域服务分析监控

广域服务监控原理如图4所示，由信息采集、统计分析和展示三层结构组成。其中信息采集层负责收集应用服务和服务代理运行的状态、服务的负载量、访问轨迹等信息，并将收集的信息汇报到监控中心；统计分析层负责对汇报的信息进行统计与分析，并将统计分析结果分类存储；展示层由界面负责统一展示服务运行状态和服务统计结果。服务运行状态直观反映了当前应用服务运行状况；服务统计结果则对应用服务运行信息提供多维细粒度统计，如统计固定周期内（每秒、每分钟等）服务的访问数和服务告警信息，也可按照域名、态名和服务名进行统计。

图4 广域服务监控原理

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广域服务访问

1）广域服务查询

广域服务查询基于层次化的服务信息共享体系，提供对服务的简单查询和复合查询两种功能。简单查询是指通过对其中的域名进行分析，可以确定服务所属的调度机构，进而可将查询请求委托给上级或者下级调度机构的服务管理与监控中心进行查询。复合查询是指由服务查询者指定查询范围。复合查询适用范围更广，支持服务查询者无法确定服务详细信息时通过给出查询范围和服务名进行查询。

2）广域服务访问方式

广域服务访问主要提供主备和负载均衡两种方式。主备方式是根据服务访问时提供的“态”获得应用主机节点，在应用主机节点上查找指定的服务，并得到服务信息；如果不存在应用主机则查找应用备机并返回备机服务信息。负载均衡方式采用调度算法，为应用服务分配与其当前负载相匹配的请求数量。考虑到服务的负载与CPU、内存、网络流量等多个因素相关，对服务的负载进行综合评估并作为分配服务请求的依据。

3）广域服务访问控制

广域服务访问控制主要包括区域服务访问控制、安全认证控制和基于源端的控制。其中区域服务访问控制是针对外部访问进行区域级别控制；安全认证控制是针对服务请求者进行访问权限控制；基于源端的控制是根据来自特定机构的广域服务访问强度进行的访问控制。服务访问控制综合采用区域服务访问控制、安全认证控制和基于源端的控制相结合的方式。对于外部的服务请求先进行区域服务访问控制，再进行安全认证控制，当以上两种都通过后还要采用基于源端的控制，从而保证调度业务安全、稳定运行。

4）广域服务访问跟踪

广域服务访问轨迹由源标签和若干记录项组成，源标签记载了服务请求者的相关信息，记录项记载了所经过的服务代理或目的服务的信息。在整个访问过程中每经过一个环节，就产生一个新的记录信息，最终形成从服务请求者到远程服务的访问轨迹。广域服务访问轨迹如图5所示。其中：L代表服务访问标签，P1、P2和S代表记录项。

图5 广域服务访问轨迹

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总结及应用展望

本文提出了一种满足互联大电网多级调控中心一体化调度需求的广域服务体系架构，建立了统一、高效的跨调控中心的服务管理和访问方法，实现服务信息在广域范围内高效查询与共享。广域服务的访问及管理方法已经成功应用到了电网的模型数据中心和国分实时协同项目中，实现了电网模型的广域管理以及告警信息的跨调度机构共享，成为模型数据中心化的重要支撑。随着以一体化为特征的电网调度自动化系统研究的深入开展，广域服务的访问及管理方法，未来将会广泛应用于调度机构间以及调度主站与子站之间的服务交互，具体包括电网应用服务化和主子站一体化等方面。

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主要作者介绍

梅峥，博士，国电南瑞科技股份有限公司，教授级工程师，获中国电力科学技术一等奖一项，参与标准制定6项。主要研究方向：电力系统自动化。

路轶，硕士，国网四川省电力公司，工程师，曾获省部级科技进步奖2项，核心期刊发表论文多篇，参与制定国家和行业标准3项。主要研究方向：电力系统自动化。

李西太，硕士，国电南瑞科技股份有限公司，高级工程师。参与制定国家及行业标准2项。主要研究方向：电力系统自动化。

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