CN107153568A - 用于操作虚拟电力环境的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于操作虚拟电力环境的系统和方法。用于托管虚拟电力系统环境的计算机系统包括：多个虚拟设备，其中，该多个虚拟设备中的至少一个虚拟设备被配置为仿真电力系统中的至少一个物理设备的功能；虚拟设备管理器，其被配置为在该多个虚拟设备上执行至少一个操作；虚拟电力监测器，其被配置为控制多个虚拟设备的功能；仿真引擎，其被配置为根据在电力系统上检测到的状况来仿真该多个虚拟设备的性能；以及配置生成器，其被配置为根据虚拟电力监测器的配置生成物理电力监测器的配置。

Description

用于操作虚拟电力环境的系统和方法
背景
1.发明领域
本公开的方面和实施方式涉及用于监测和仿真电气系统的性能的系统和方法。
2.相关技术的讨论
电力监测系统及其部件常常需要被更新。例如，仪表和其它设备的硬件和软件部件被升级；设备被添加、被更换出来或被移除；以及重新开发和部署的整个系统(或子系统)。在正在工作的电力系统中部署这样的改变存在风险，因为意外的复杂情况可能导致意外的系统行为或运转中断。
用于在测试环境中对电力系统监测配置进行故障排除或测试的解决方案是已知的。特别地，存在用于扫描现有监测配置以便创建技术支持人员可以排除故障的虚拟副本的解决方案。还存在用于在将软件部署到活动的(物理)电力系统中的仪表之前在虚拟仪表上测试软件的解决方案。然而，这些现有方法具有许多缺点，包括电力系统的配置和部件可相对频繁地改变。这种动态性能使得实现和测试对现有电力系统监测环境的改变是麻烦的。
概述
根据本发明的一个方面，用于托管虚拟电力系统环境的计算机系统包括：多个虚拟设备，其中，该多个虚拟设备中的至少一个被配置为仿真电力系统中的至少一个物理设备的功能；虚拟设备管理器，其被配置为在该多个虚拟设备上执行至少一个操作；虚拟电力监测器，其被配置为监测并控制多个虚拟设备的功能；仿真引擎，其被配置为根据在该电力系统上检测到的条件来仿真该多个虚拟设备的性能；以及配置生成器，其被配置为根据虚拟电力监测器的配置生成物理电力监测器的配置。根据一个实施方式，电力系统中的至少一个物理设备是计量设备，并且至少一个虚拟设备被配置为仿真电力系统上的至少一个计量设备。根据另一个实施方式，至少一个操作选自包括以下项的组：添加操作、修改操作和删除操作。
根据一个实施方式，至少一个操作包括修改多个虚拟设备中的一个虚拟设备的固件部件的操作。根据一个实施方式，多个虚拟设备中的第二至少一个虚拟设备表示不在电力系统中的至少一个物理设备。根据另一个实施方式，虚拟设备管理器还包括被配置为接收指令以执行至少一个操作的基于web的用户接口。根据另一个实施方式，虚拟设备管理器还被配置为，响应于检测到对电力系统中的至少一个物理设备的改变，来在多个虚拟设备中的至少一个虚拟设备上实现所述改变。根据另一个实施方式，虚拟电力监测器还被配置为选择性地控制电力系统的功能。根据另一个实施方式，虚拟设备管理器被实现为软件即服务(SaaS)。
根据本发明的另一方面，用于操作虚拟电力系统环境的方法包括以下动作：在虚拟环境中创建至少一个虚拟设备，该至少一个虚拟设备具有第一特性并被配置为仿真在电力系统中的至少一个物理设备的性能；将第一特性修改为第二特性；根据在电力系统上检测到的实际条件和具有第二特性的至少一个虚拟设备仿真虚拟环境的性能；并创建至少一个物理设备的配置，该配置包括第二特性。根据一个实施方式，第一特性是关于至少一个设备的配置设置的第一值，并且第二特性是关于配置设置的第二值。根据另一个实施方式，第一特性是关于对应于至少一个虚拟设备的至少一个物理设备的固件的第一版本，并且第二特性是固件的第二版本。根据另一个实施方式，第一特性指示至少一个虚拟设备是活动的，并且第二特性指示至少一个虚拟设备是不活动的。根据另一个实施方式，方法包括在虚拟环境中创建不对应于电力系统中的物理设备的第二至少一个虚拟设备。
根据一个实施方式，方法包括：监测电力系统中的至少一个物理设备；检测对至少一个物理设备的修改，该至少一个物理设备对应于第一虚拟设备；并且根据对至少一个物理设备的修改来修改第一虚拟设备。根据另一个实施方式，检测对至少一个物理设备的修改包括检测至少一个物理设备已经被去激活，以及根据对至少一个物理设备的修改来修改第一虚拟设备包括去激活第一虚拟设备。
根据一个实施方式，方法包括生成关于虚拟电力监测器的配置。根据另一个实施方式，方法包括通过确定虚拟电力监测器的配置适于用作电力系统中的物理电力监测器的配置来验证该配置。根据一个实施方式，方法包括存储第一特性和第二特性，以及响应于确定具有第二特性的至少一个物理设备已经不合需要地执行，创建关于至少一个物理设备的第二配置，该第二配置包括第一特性。
附图简述
附图不旨在按比例绘制。各图中，在各个图中示出的每个相同的或者接近相同的部件用相似的编号表示。出于清楚的目的，并非每个部件都可以在每个图中被标记。在附图中：
图1是用于操作虚拟电力系统环境的系统的实施方式的示意图；
图2是图1的实施方式中的虚拟设备管理器的示意图；
图3是用于操作虚拟电力系统环境的方法的流程图；
图4是用户接口示例；以及
图5是包括在用于操作虚拟电力系统环境的系统的实施方式中的计算机系统的示意图。
详细描述
本公开并不将其应用限于下面描述中阐述的或者在附图中示出的部件的结构以及布置的细节。本公开的系统和方法能够在其它实施方案中实现，并且能够被以各种方式实施或能够被以各种方式执行。另外，本文所用的措辞和术语是出于描述的目的，不应视为具有限制性。本文使用的“包括(including)”、“包含(comprising)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“包括(involving)”和其变体旨在包含随后列举的项目和其等效物以及附加的项目。
如上所述，当前方法的缺点是电力监测系统的动态性质使得实现和测试对现有电力系统监测环境的改变是麻烦的。当前可用的系统也不提供自动推行在测试环境中已经实现和测试的实时电力系统变化的方式。本文公开的各个方面和实施方式通过提供连续或周期性地检查电力系统监测环境以检测对环境的诸如设备的添加、修改或移除的任何改变的系统来克服那些缺点。根据对电力系统所做的改变来创建和更新虚拟环境，使得反映物理环境的虚拟环境容易可用。用户可以在虚拟环境上运行测试，以了解它在测试条件(包括根据电源系统本身记录的实际历史条件)下如何执行。用户还可以使用镜像的虚拟环境作为修改虚拟环境的起点，以便测试对电力系统的预期或计划的改变。改变被记录，以允许在必要的情况下，在虚拟环境和电力系统中回滚。
本文公开的各个方面和实施方式包括用于创建和监测虚拟电力系统的系统和方法，其监测仿真配电系统中的设备(例如，监测器)的结构和性能的环境。本文公开的方面和实施方式包括能够不断地监测电力系统以检测诸如设备的添加、修改或移除的改变的系统。这些改变在虚拟环境中被复制，以便在将虚拟环境配置推行到电力系统之前创建适于测试配置改变和仿真事件(例如，电压骤降)的“镜像”虚拟环境。本文公开的方面和实施方式还包括能够在虚拟环境中仿真一个或多个条件、事件或现象的仿真引擎。本文公开的方面和实施方式还包括虚拟电力监测器，其被配置为在物理电力监测器离线或以其它方式不可用的情况下选择性地控制电力系统的操作。本文所公开的方面和实施方式还包括能够跟踪对虚拟环境的改变的系统，以允许在这些改变未能满足特定标准或者使系统以不期望的或意外的方式操作的情况下“回滚”这些改变。
虚拟电力系统环境的实施方式在图1中一般以100示意性地示出。系统100包括虚拟环境110，其包括一个或多个虚拟设备112、114、116。在一些实施方式中，虚拟环境110旨在镜像、表示或对现有的或计划的电力系统中的物理环境110’建模。物理环境110’包括一个或多个物理设备112’、114’、116’。虚拟设备112、114、116可被配置为对相应的物理设备112’、114’、116’的结构、目的或功能建模。
虚拟环境110可被部署为基于云的应用或软件即服务(SaaS)应用的部分。该能力被提供给一个或多个用户以远程访问虚拟环境110来查看、修改或以其它方式与虚拟环境110交互。在一些实施方式中，虚拟环境110可在专用服务器上或可在单独系统上被提供。
虚拟设备112、114、116可作为托管的应用或软件即服务(SaaS)在虚拟环境110中被提供，并且可表示在电力系统中发现的任意多个部件。虽然在本文讨论的实施方式将虚拟设备112、114、116指代为计量设备，但是虚拟设备112、114、116还可包括发电机、变压器、电力调节器、逆变器、总线、整流器、传输线或其它部件。
在一些实施方式中，虚拟设备112、114、116被配置为以尽可能地与对应的物理设备112’、114’、116’将对物理环境110’中的类似条件进行反应的方式相近的方式来对虚拟环境110中的仿真条件起作用和进行反应。例如，虚拟设备112、114、116可以被配置为根据在物理设备112'、114'、116'中使用的相同固件来操作。作为另一示例，虚拟设备112、114、116可以根据在物理设备112'、114'、116'中使用的配置设置来配置。
虚拟电力监测器120也被随虚拟环境110提供。虚拟电力监测器120允许监测和控制虚拟设备112、114、116和虚拟环境110的任何其它部件的仿真功能。虚拟电力监测器120可以被配置为仿真物理环境110'中的物理电力监测器120'的性能。例如，虚拟电力监测器120可以根据物理电力监测器120'在物理环境110'中控制物理设备112'、114'、116'的相同参数来控制虚拟设备112、114、116的操作。
在一些实施方式中，虚拟电力监测器120是基于软件的应用，诸如由法国Rueil-Malmaison的施耐德电气公司提供的电力监测专家(PME)软件包。在一些实施方式中，虚拟电力监测器120可以是在虚拟环境110上操作的单独组件，而在其它实施方式中，虚拟电力监测器120是虚拟环境110的一部分，诸如执行在虚拟环境110中的虚拟电力监测器120的处理器或软件模块。
在一些实施方式中，虚拟电力监测器120可以被配置为通过改变虚拟环境110或虚拟设备112、114、116的配置设置来优化虚拟环境110或其各个部件的性能。虚拟电力监测器120还可以提供用于允许用户和/或其它系统与虚拟环境110交互的一个或多个接口。这样的接口可以允许与虚拟环境110和/或虚拟设备112、114、116交互，包括诸如电力质量分析和合规性监测、趋势图和聚合、报警和事件日志、预配置和定制报告、设备或环境110的手动或自动控制、监测仪表板和其它接口部件或特征的功能。
在一些实施方式中，虚拟电力监测器120可以具有选择性地控制物理环境110'的能力。这在虚拟环境110和虚拟电力监测器120的配置分别镜像物理环境110'和物理电力监测器120'的配置的情况下是特别有用的。在物理电力监测器120'变得禁用或以其它方式不能监测和控制物理环境110’的情况下，虚拟电力监测器120可以被配置为充当高度可用备份，经由接口160或通过其它装置控制物理环境110'。在一些实施方式中，虚拟电力监测器120可以用于暂时替换物理电力监测器120'一段时间。这在识别物理电力监测器120'和/或物理环境110'的问题并且在虚拟电力监测器120和/或虚拟环境110中实现和测试修复的情况下可能是有用的；在与将修复传播到物理环境相关联的停机时间是不期望的情况下，虚拟电力监测器120可以用于控制物理环境110'，直到物理电力监测器120'和/或物理环境110'可能在低功率需求的时段期间被更新和验证。
还提供了虚拟设备管理器130。虚拟设备管理器130可以通过添加、修改或移除虚拟设备112、114、116来配置虚拟环境110。以通过复制物理环境110’的这种方式修改虚拟环境110可以是有用的。然后虚拟环境110可以用来测试物理环境110'在某些条件下将如何执行。还可以对虚拟环境110进行修改，以便在将新配置推行到物理环境110'之前测试新配置(例如，物理设备的新软件版本)。
在一些实施方式中，虚拟设备管理器130被配置为获得关于物理环境110'(包括物理设备112'、114'、116')或物理电力监测器120'的信息，并且被配置为根据物理环境110'的特性配置虚拟环境110。虚拟设备管理器130可以经由连接到网络(例如，因特网)的接口160直接或间接地从物理环境110'获得信息。在一些实施方式中，还可以提供用户界面以允许用户与虚拟设备管理器130交互，以便直接配置虚拟环境110。
虚拟设备管理器130可以不断地或周期性地监测物理环境110'以检测对其进行的任何改变。在一些实施方式中，虚拟设备管理器130可以结合平台即服务(PaaS)来监测物理环境110'。考虑示例性情形，其中虚拟设备112、114存在于虚拟环境110中，对应于物理环境110'中的物理设备112'、114'。然后，虚拟设备管理器130检测到新的物理设备116'已经被添加到物理环境110'。作为响应，虚拟设备管理器130获得关于物理设备116’信息，包括设备铭牌、型号、固件版本、软件版本或任何配置或参数设置，诸如报警参数、数据捕获设置、灵敏度或阈值设置及类似物。然后，虚拟设备管理器130创建具有与物理设备116'相同特性的新虚拟设备116，并将其部署在虚拟环境110中。
在一些实施方式中，用于创建虚拟设备116的信息可以由虚拟设备管理器130经由接口160从物理设备116'获得。
在其它实施方式中，虚拟设备管理器130可以从已知物理设备或设备类型的数据库获得关于物理设备116'的信息。
图2是根据一些实施方式的虚拟设备管理器130的框图。为了继续参考图2的前述示例，在一些实施方式中，仅有关于物理设备116'的一些信息可以直接从物理设备116'获得。例如，可以从物理设备116'获得类型或其它标识符。一旦获得物理设备116'的类型，虚拟设备管理器130可以访问配置数据库232以获得在创建虚拟设备116中使用的特性和配置信息。例如，如果虚拟设备管理器130确定该物理设备116'是由施耐德所提供的PowerLogicCM4000T仪表类型，表示该特定仪表的虚拟设备116可以由虚拟设备管理器130从配置数据库232来获得。配置数据库232中的数据可以以多种格式中的任一种存储，例如以平面或分隔的文件、电子表格格式(例如，Microsoft Excel)或关系数据库或非关系数据库。在一些实施方式中，配置数据库232可以是其中为每个特定虚拟设备的参数提供特定值的配置文件。
虚拟设备管理器130还可以并入包含对虚拟环境110的任何改变必须遵从的解决方案配置规则或其它验证标准的验证数据库234。验证标准可以由系统100或由用户或管理员提供，并且可以是可配置的。验证标准可以表示系统的物理约束、定义的阈值或限制、或合同或法规要求。例如，验证标准可以识别必须满足的某些配置参数或条件。如果不满足验证标准，则虚拟设备管理器130可以不允许虚拟环境110的配置，或者可以警告用户和/或要求超驰以便允许进行配置。可以为不同类型的部件或环境提供不同的验证标准。
返回图1，考虑另一示例性情形，其中虚拟设备112、114、116存在于虚拟环境110中，对应于物理环境110'中的物理设备112'、114'、116’。然后，虚拟设备管理器130检测到物理设备114’上的固件已经被更新成新版本(即，被修改)。作为响应，虚拟设备管理器130获得关于物理设备114'的更新信息，包括新固件版本的标识符或新固件版本本身。然后，虚拟设备管理器130修改虚拟设备114以使其根据新的固件版本在虚拟环境110中起作用。
考虑另一示例性情形，其中虚拟设备112、114、116存在于虚拟环境110中，对应于物理环境110'中的物理设备112'、114'、116’。然后，虚拟设备管理器130检测到物理设备112已经离线或以其它方式从服务中移除。然后，虚拟设备管理器130删除或禁用虚拟环境110内的虚拟设备112。
虚拟设备管理器130还可以根据物理环境110'的计划或可能的配置来修改虚拟环境110和/或虚拟设备112、114、116。例如，虚拟设备管理器130可以通过应用新配置来修改虚拟设备112。在已经为虚拟环境110中的虚拟设备112验证了新配置之后，该配置可以被应用于物理环境110'中的对应物理设备112'。以这种方式，对物理环境110'的升级和其它修改可以在虚拟环境110中测试，并且在将修改应用于物理环境110'之前可识别任何问题。
虚拟设备管理器130还可以被配置为自动定位和应用固件更新和其它配置改变。例如，虚拟设备管理器130可以经由接口160自动查询与固件供应商相关联的服务器，以确定更新是否可用于物理设备112'、114'、116’。如果是，则可以自动获得更新并将其应用于相应的虚拟设备112、114、116。
还提供了仿真引擎140。仿真引擎140在虚拟环境110中仿真已经或可能在物理环境110'中经历的条件或现象。例如，诸如负载切换开启或关断、仿真的故障或电压尖峰或骤降的事件可以被应用于虚拟环境110。然后，虚拟电力监测器120可以响应于条件或现象与虚拟环境110的性能交互和/或监视虚拟环境110的性能。
考虑示例性场景，其中虚拟环境110中的虚拟设备112、114、116表示物理环境110'中的物理设备112'、114'、116'，并且正在考虑用于物理设备112'的新配置。虚拟设备112表示旨在隔离或以其它方式保护虚拟设备114(在该示例中为交换机)免受不利的潜在破坏性事件的仪表。然而，当虚拟设备114被隔离时，虚拟设备116(在该示例中为备用交换机)必须被启用以取代其位置。在这种情况下，仿真引擎140可以用于通过在虚拟设备112上仿真电压尖峰来测试可能损坏像交换机的敏感设备的不利事件，以测试虚拟环境。虚拟环境110对仿真电压尖峰的响应可以由虚拟电力监测器120观察到。如果虚拟设备112如预期地执行，虚拟设备114被成功地隔离，并且虚拟设备116被启用，则测试可以被认为是成功的。在这种情况下，虚拟设备112和/或虚拟电力监测器120的配置可以分别应用于物理设备112'和/或物理电力监测器120'。然而，如果虚拟设备112或虚拟环境110的任何其它部件未如预期地响应，则可能需要进一步的配置改变和测试。
仿真引擎140可以被配置为将一个或多个条件或现象应用于虚拟环境110作为单独的仿真事件，或者作为电池或测试套件的一部分。在一些实施方式中，可以向系统100提供测试套件，使得可以针对预期或可能的现象(或现象的串联或级联)来测试虚拟环境100。仿真引擎140还可以允许可定制或用户创建的测试程序。
在一些实施方式中，仿真引擎140可以被配置为记录和/或向虚拟环境110应用在物理环境110'中观察到的历史条件。例如，关于物理环境110'的一小时的周期性电压读数可以被记录，并且一个或多个现象(例如电压骤降)被检测到。仿真引擎140可以以多种格式中的任一种存储数据，包括以平面或分隔的文件、电子表格格式(例如，Microsoft Excel)中或在关系数据库或非关系数据库中。根据请求，仿真引擎140可以被配置为在虚拟环境110中“回放”该电压读数，使得虚拟电力监测器120可以观察虚拟环境110将如何反应。
仿真引擎140还可以记录虚拟环境110在特定时间段上如何执行，允许稍后的查看和调查。
在一些实施方式中，虚拟环境110或其部件可以被配置为跟踪虚拟环境110随时间的改变。例如，在虚拟设备112的配置被改变的情况下，新配置和旧配置被归档。在对虚拟环境110的修改必须恢复到更早的配置的情况下，被跟踪的改变可以用于将虚拟环境“回滚”到配置被归档时的任何先前的时间点。
可以提供配置生成器150。配置生成器150基于虚拟环境110和/或物理电力监测器120的配置来生成用于物理环境110'和/或物理电力监测器120'的配置。配置生成器150还可以用于基于物理环境110'和/或物理电力监测器120'生成用于虚拟环境110和/或物理电力监测器120的配置。
在物理环境中的多于一个部件的配置必须被更新的情况下，配置生成器150可以以逻辑方式自动地生成用于向物理环境110'推出配置更新的优化的改变计划。例如，在较低级别部件和依赖于较低级别部件的较高级别部件都要使其固件更新的情况下，配置生成器150可以确定在较高级别部件之前更新较低级别组件将避免任何版本不兼容问题，并可以相应地调度更改。配置生成器150还可以基于需求、可用性要求、人员配置等来调度一天中最佳时间的改变。
在一些实施方式中，虚拟环境110的方面将不同于物理环境110'，因为前者是仿真环境而后者表示物理系统或设备这样的事实。例如，配置文件可以存储在物理设备的RAM存储器中，而相应的虚拟设备的配置可以作为记录存储在虚拟环境110中的数据库中。配置生成器150因此可以将虚拟环境110(或其各方面)的配置映射或以其它方式转换为适合在物理环境110'中使用的配置格式。
为了清楚起见，虚拟环境110、虚拟电力监测器120、虚拟设备管理器130、仿真引擎140、配置生成器150和接口160在图1中被示出为离散元件。然而，应当理解，这些元件中的一个或多个可以组合成单个设备、部件或系统。例如，虚拟环境110、虚拟电力监测器120、虚拟设备管理器130、仿真引擎140、配置生成器150和接口160中的每一个可以被实施在可通过网络(例如因特网)访问的一个或多个服务器上。在一些实施方式中，可以经由云传送模型来提供元素。
操作虚拟电力系统环境的方法的实施方式在图3中一般地以300示出。
在步骤310，方法开始。
在步骤320，创建具有第一特性并被配置为仿真电力系统中的至少一个物理设备的性能的至少一个虚拟设备。在图1的示例中，虚拟设备管理器110创建旨在仿真物理环境110'中的物理设备(例如，物理设备116')的功能的虚拟设备(例如，虚拟设备116)。系统可以获得物理设备的一个或多个特性，包括设备铭牌、型号、固件版本、软件版本或任何配置或参数设置，诸如报警参数、数据捕获设置、灵敏度或阈值设置及类似物。例如，在配置虚拟设备时，可以使用物理设备在识别电压骤降中使用的默认值和用于通知用户该条件的警报设置。在一个实施方式中，虚拟设备管理器可以访问配置数据库以获得在创建虚拟设备中使用的特性和配置信息。在另一实施方式中，虚拟设备管理器可以经由网络接口访问来自物理设备本身的至少一些信息。
在创建虚拟设备和在虚拟环境中部署时对虚拟环境进行任何必要的调整。例如，虚拟环境中的其它虚拟设备可以被通知新虚拟设备的存在和/或可以相应地被修改，例如通过将虚拟设备“在线”插入特定传输线中。
在步骤330，至少一个虚拟设备的第一特性被修改为第二特性。在一个示例中，第一特性是用于至少一个虚拟设备的参数值，并且第二特性是更新的参数值。例如，第一特性可以是指示每当至少一个虚拟设备经历在一段时间内比平均电压高至少10％的电压尖峰时触发报警的值，并且第二特性可以是指示每当所述至少一个虚拟设备在一段时间内经历比平均电压高至少15％的电压尖峰时就触发警报的值。在另一示例中，第一特性和第二特性分别是对应于至少一个虚拟设备的至少一个物理设备的固件的当前和更新版本。在另一示例中，第一特性是在虚拟环境中至少一个虚拟设备具有“活动”状态的指示，并且第二特性是在虚拟环境中至少一个虚拟设备具有“不活动”状态的指示。
在一些实施方式中，系统可以连续地或周期性地监测物理环境以检测对物理环境中的物理设备的任何修改。系统可以经由平台即服务(PaaS)环境，通过监测改变日志或通过从物理环境接收状态更新来监测物理环境。响应于检测到任何修改，可以修改虚拟环境以反映对物理环境的修改。在一个示例中，响应于检测到至少一个物理设备已经被去激活或移除，可以去激活和/或移除至少一个虚拟设备。在另一示例中，至少一个虚拟设备的参数被修改为具有与检测到至少一个物理设备的参数的修改之后的至少一个物理设备具有的值相同的值。在另一示例中，响应于检测到至少一个物理设备的固件版本已经被更新，更新至少一个虚拟设备的固件版本。
在一些实施方式中，通过修改虚拟设备本身或通过修改与虚拟环境中的虚拟设备相关联的配置文件或记录来修改至少一个虚拟设备的特性。在一些实施方式中，修改的记录可以被创建，使得在稍后“回退”修改的情况下，至少一个虚拟设备的状态和配置可以被恢复到修改之前的状态。修改记录可以包括日期、时间、第一特性、第二特性、进行修改的用户或系统以及回滚修改所必需的任何其它信息。
在一些实施方式中，针对解决方案配置规则或根据对虚拟环境的任何改变必须遵守的其它验证标准来验证特性的修改。验证标准可以由系统或由用户或管理员提供，并且可以是可配置的。验证标准可以表示系统的物理约束、定义的阈值或限制、或合同或法规要求。例如，验证标准可以识别必须满足的某些配置参数或条件。如果不满足验证标准，则可以不允许修改，或者可以向用户发出警告。在一些实施方式中，根据系统规则的修改的拒绝可以被具有足够凭证的用户超驰。
在步骤340，根据在电力系统上检测到的实际条件和具有第二特性的至少一个虚拟设备来仿真虚拟环境的性能。在图1示出的示例中，仿真引擎140在虚拟环境110中仿真已经或可能在物理环境110'中经历的条件或现象。例如，诸如负载切换开启或关断、仿真的故障或电压尖峰或骤降的事件可以被应用于虚拟环境。虚拟电力监测器监侧仿真并且相应地对虚拟环境和/或虚拟设备采取动作。仿真引擎可以通过检查至少一个虚拟设备的配置或其它特性来与系统交互，以确定事件相对于至少一个虚拟设备的影响或结果，并且可以将该效果或结果传达给虚拟电力监测器。
考虑电力系统中的功率尖峰被仿真的示例。仿真引擎检查虚拟环境中的至少一个虚拟设备的配置，以确定与检测和响应电压尖峰相关的设备的类型和参数。例如，仿真引擎可以确定虚拟设备是特定类型的功率计，并且被配置为在检测到电压尖峰在一段时间比平均电压高至少10％时向虚拟电力监测器触发警报。仿真引擎可以确定仿真的电压尖峰表示在一段时间内比平均电压高13％的电压尖峰。作为响应，仿真引擎以对于该特定类型的功率计预期的格式将电压尖峰警报传送到虚拟电力监测器。在一些实施方式中，仿真引擎可以被配置为直接修改虚拟设备。例如，可以确定在一定幅度上的电压尖峰将损坏由虚拟设备表示的物理设备，呈现其不可操作。在这种情况下，仿真引擎可以通过将虚拟设备的状态从“活动”改变为“不活动”来修改虚拟设备。虚拟电力监测器可以检测状态的改变并且相应地修改虚拟环境，诸如通过激活先前不活动的备份仪表。
条件或事件可以作为单独的仿真事件或作为事件序列(例如，作为测试例程的一部分)应用于虚拟环境和/或虚拟设备。在一些实施方式中，可以为系统提供测试套件，使得可以针对预期或可能的现象或现象序列测试虚拟环境的配置。可以提供用户接口，用于通过调度在仿真期间发生的一个或多个现象来设置仿真例程。
在一些实施方式中，先前在物理环境中观察到并记录的历史条件可以由仿真引擎应用于虚拟环境。例如，关于物理环境的一小时的周期性电压读数可以被记录，并且一个或多个现象(例如电压骤降)被检测到。仿真引擎可以将这些电压读数应用于虚拟环境以确定虚拟环境将如何响应那些电压读数。仿真引擎还可以记录虚拟环境110在特定时间段上如何执行，允许稍后的查看和调查。
可以评估模拟期间虚拟环境的性能，以确定至少一个虚拟设备和/或虚拟环境是否可以在功能上被具有第二特性的至少一个虚拟设备接受。如果是，则修改(从第一特性到第二特性)可以被认为是成功的，这意味着该修改可以适于向物理环境中的物理设备推行。
因此，在步骤350，创建用于至少一个物理设备的配置，其中配置包含第二特性。在一个示例中，设置用于至少一个物理设备的更新的参数值。例如，用于触发电压尖峰警报的阈值可以在一段时间内从比平均电压高至少10％修改为15％。在另一示例中，可以提供关于物理设备的固件的更新版本，或者可以向物理设备提供访问更新版本的指令。在另一示例中，物理设备的状态可以从“活动”改变为“不活动”，或者可以指示机器自己关断、重新启动或以其它方式禁用自身。
该配置可以被提供为传播到各个物理设备的一系列值，和/或可以被提供为用于物理环境中的物理电力监测器的更新的配置文件。物理电力监测器可以被配置为直接对物理环境做出或安排必要的改变。在一些实施方式中，将虚拟电力监测器的配置的副本提供给物理电力监测器。在其它实施方式中，可以向要制定的物理环境提供一组改变指令或改变日志。在又一其它实施方式中，可以向用户或管理员提供改变日志以用于对物理环境和/或物理设备手动地做出改变。
方法300可以用于仿真尚未被添加到物理环境的物理设备的性能。具体地，可以创建不对应于物理环境中的物理设备的至少一个虚拟设备。该至少一个虚拟设备可以被配置为反映要添加的至少一个虚拟设备的特性。
方法300在步骤360结束。
在一些实施方式中，提供了图形用户界面，其示出虚拟环境和其中的虚拟设备的状态和其它特性，以及其与物理环境和其中的物理设备的关系和对应性。图形用户界面还可以允许与虚拟环境、虚拟设备、物理环境和/或物理设备的交互。
图4中示出了示例性的图形用户界面400。接口400包括包含多个虚拟设备图标412、414、416、418的虚拟环境区域410和包含多个物理设备图标414'、416'、418'的物理环境区域410'。一个或多个连接符可以可视地指示虚拟设备图标和物理设备图标之间的关系，指示它们描绘了表示物理设备的虚拟设备。例如，连接符420指示由虚拟设备图标414指示的虚拟设备vmeter_2镜像或以其它方式表示由物理设备图标414'指示的物理设备meter_2。可以提供标签422或由物理环境区域410'表示的物理环境的其它标识符。
可以修改虚拟设备图标的外观以指示相应物理设备的状态。例如，由于物理设备被移除或以其它方式被去激活，虚拟设备图标412以指示没有对应的物理设备的颜色或交叉影线方案出现。虚拟设备图标414以指示其表示的虚拟设备具有与物理设备图标414'表示的对应物理设备相同的或基本相同的配置(即，虚拟设备是物理设备的镜像)的颜色或交叉影线方案出现。虚拟设备图标416以指示其表示的虚拟设备具有与物理设备图标416'表示的对应物理设备不同的配置的颜色或交叉阴影线方案出现。例如，由虚拟设备图标416表示的虚拟设备的特性可能已被修改(例如，从第一特性改变为第二特性)，以便运行对物理环境的计划改变的仿真，但是相应的修改可能还没有对物理环境做出。虚拟设备图标418以指示其表示的虚拟设备是新的，例如由于最近检测到的由物理设备图标418'表示的物理设备的添加的颜色或交叉阴影线方案出现。
虚拟设备图标412、414、416、418和物理设备图标412'、414'、416'和418'可以提供附加的交互特征。例如，移动诸如鼠标或轨迹球的指向设备以“翻转”或以其它方式激活图标可以使得窗口显示有关于由图标表示的虚拟或物理设备的信息。例如，悬停在虚拟设备图标412上可以指示相关联的虚拟设备被调度为删除的日期/时间。类似地，悬停在虚拟设备图标416上可以指示相关联的虚拟设备如何与物理设备图标416'所表示的物理设备不同，例如通过显示不同的参数，和/或显示物理设备被调度的改变的日期/时间。
虚拟设备图标412、414、416、418和物理设备图标412'、414'、416'和418'还可以允许与虚拟环境和/或物理环境的交互。例如，点击虚拟设备图标可以允许用户“重置”相关联的虚拟设备以镜像相关的物理设备，从而撤销关于仿真或其它目的而做出的任何修改。作为另一示例，点击虚拟设备图标可以允许用户检查和/或修改虚拟设备的特性。附加接口元件(未示出)可以允许用户添加或移除虚拟设备。
计算机系统
返回图1，包括虚拟环境110、虚拟电力监测器120、虚拟设备管理器130、仿真引擎140、配置生成器150和接口160的系统的一个或多个部件可以包括计算机化的控制系统。如上文关于图1所讨论的，本文所描述的各个方面和各种功能可以被实施为在一个或者多个计算机系统中执行的专用硬件或者软件组件。当前使用的计算机系统的实例有很多。这些实例其中包括网络器件、个人计算机、工作站、主机、网络客户端、服务器、媒体服务器、应用服务器、数据库服务器以及web服务器。
计算机系统的其它示例可以包括移动计算设备(如智能手机、平板计算机和个人数字助理)和网络设备(如负载均衡器、路由器和交换机)。移动计算设备的特殊模型的例子包括运行可从Apple获得的iOS操作系统的iPhone、iPad和iPod touch，像三星的Galaxy系列、LG Nexus和Motorola Droid X的Android设备，从Blackberry有限公司获得的BlackBerry设备以及Windows Phone设备。此外，各方面可以位于单个计算机系统上，或者可以分布在连接到一个或者多个通信网络的多个计算机系统之间。
例如，各个方面、功能和过程可以分布在配置成给一个或者多个客户端计算机提供服务、或者作为诸如在图5中示出的分布式计算机系统500的分布式系统的一部分执行整个任务的一个或多个计算机系统之间。此外，各方面可以在包括分布在一个或者多个执行各种功能的服务器系统之间的组件的客户端服务器或者多层系统上执行。因此，各实施方式没有被限定在任何特定的系统或者一组系统上执行。此外，可以用软件、硬件或者固件、或者它们的任何组合实施各个方面、功能和过程。因此，可以使用各种各样的硬件和软件配置在方法、动作、系统、系统元件和组件内实施各个方面、功能和过程，并且各实例不局限于任何特定的分布式体系结构、网络或者通信协议。
参考图5，其示出了分布式计算机系统500的框图，其中实践了各个方面和各种功能。如所示的，分布式计算机系统500包括交换信息的一个或多个计算机系统。更具体地，分布式计算机系统500包括计算机系统502、504和506。如所示，计算机系统502、504和506通过通信网络508相互连接并可通过通信网络508相互交换数据。网络508可以包括计算机系统可以通过其交换数据的任何通信网络。为了使用网络508交换数据，计算机系统502、504和506以及网络508可以使用各种方法、协议和标准，包括光纤信道、令牌环、以太网、无线以太网、蓝牙、IP、IPV6、TCP/IP、UDP、DTN、HTTP、FTP、SNMP、SMS、MMS、SS7、JSON、SOAP、CORBA、REST以及Web服务，等等。为了确保数据转移是安全的，计算机系统502、504和506可以经由网络508使用各种安全措施来传输数据，安全措施包括，例如，SSL或VPN技术。虽然分布式计算机系统500示出了三个联网的计算机系统，但是分布式计算机系统500不受此限制并且可以包括使用任何介质和通信协议联网的任何数量的计算机系统和计算设备。
如图5所示，计算机系统502包括处理器510、存储器512、互联元件514、接口516和数据储存元件518。为了实现本文所公开的方面、功能、和过程中的至少一些，处理器510实施产生操纵数据的一系列指令。处理器510可以为处理器、多处理器或者控制器中的任意类型。示例处理器可包括市售的处理器，诸如因特尔至强(Intel Xeon)、安腾(Itanium)、酷睿(Core)、赛扬(Celeron)、或奔腾(Pentium)处理器；AMD皓龙(Opteron)处理器；Apple A4或A5处理器；Sun UltraSPARC处理器；IBM Power5+处理器；IBM大型机芯片；或量子计算机。处理器510通过互联元件514被连接到其它系统组件(包括一个或多个存储设备512)。
存储器512在计算机系统502操作期间存储程序(例如，被编码成可由处理器510执行的指令序列)和数据。因此，存储器512可以是如动态随机存取存储器(“DRAM”)或者静态存储器(“SRAM”)的相对高性能易失性随机存取存储器。然而，存储器512可以包括用于存储数据的任何设备，诸如磁盘驱动器或其它非易失性储存器设备。各个实例可以将存储器512组织成特定的并且在某些情况下独有的结构来执行本文所公开的功能。这些数据结构其大小和组织可以被用来存储用于特定数据和特定类型的数据的值。
计算机系统502的组件通过互联元件(例如互联元件514)进行耦合。互联元件514可包括系统组件(如符合专用的或标准的计算总线技术(如IDE、SCSI、PCI和InfiniBand等)的一根或多根物理总线)之间的任何通信耦合。互联元件514使通信(包括指令和数据)能够在计算机系统502的系统组件之间交换。
计算机系统502还包括如输入设备、输出设备以及输入/输出设备的组合的一个或者多个接口设备516。接口设备可以接收输入或者提供输出。更具体地说，输出设备可以呈现用于外部表示的信息。输入设备可以从外部源接收信息。接口设备的例子包括键盘、鼠标设备、轨迹球、麦克风、触摸屏、打印设备、显示屏、扬声器、网络接口卡等。接口设备允许计算机系统502与如用户以及其它系统的外部实体交换信息并且与其通信。
数据储存元件518包括计算机可读且可写非易失性、或者非暂时性的数据存储介质，其中存储的指令定义了由处理器510执行的程序或者其它对象。数据储存元件518还可以包括记录在介质上或者介质中的、并且在程序执行期间由处理器510处理的信息。更具体地说，信息可以存储在一个或者多个被具体配置成节省存储空间或者提高数据交换性能的数据结构中。指令可以被永久存储为编码信号，并且该指令可以引起处理器510执行本文所描述的功能中的任意一种。除了其它介质以外，介质还可以例如是光盘、磁盘或闪存存储器。在操作中，处理器510或者某些其它的控制器使数据从非易失性记录介质读出到如存储器512的另一个存储器中，与数据储存元件518中包括的存储介质相比，其允许处理器510更快访问信息。存储器可以位于数据储存元件518中或者存储器512中，然而，处理器510在存储器中操作数据，然后在处理完成之后，将数据复制到与数据储存元件518相关联的存储介质。各种各样的组件可以管理在存储介质和其它存储器元件之间的数据移动，并且各实例不局限于特定的数据管理组件。此外，各实例不局限于特定的存储器系统或者数据存储系统。
虽然计算机系统502通过实例的方式表示为在其上可以实践各个方面和各种功能的一种类型的计算机系统，但是没有限定各方面和各功能在如图5中所示的计算机系统502上实施。各个方面和各种功能可以在一个或者多个具有不同于图5中所示的结构或者组件的计算机上实践。例如，计算机系统502可以包括经专门编程的专用硬件，如定制成执行本文所公开的特定操作的专用集成电路(“ASIC”)。然而另一个实例可以使用几个运行MAC OS系统X和摩托罗拉PowerPC处理器的通用计算设备、以及几个运行专有硬件和操作系统的专用计算设备的网格执行同样的功能。
计算机系统502可以是包括操作系统的计算机系统，该操作系统管理至少一部分包括在计算机系统502中的硬件元件。在某些实例中，如处理器510的处理器或者控制器执行操作系统。可以被执行的特定的操作系统的实例包括：如可从微软公司购买的WindowsNT、Windows 2000(Windows ME)、Windows XP、Windows Vista或者Windows 7操作系统的基于视窗的操作系统、可从苹果计算机公司购买的MAC OS系统X操作系统或iOS操作系统、如可从Red Hat公司购买的企业Linux操作系统的众多基于Linux的操作系统的发行版中的一种、可从Oracle公司购买的Solaris操作系统、或者可从各种来源购买的UNIX操作系统。可以使用许多其它的操作系统，并且各实例不局限于任何特定的操作系统。
处理器510和操作系统一起定义了用高级编程语言编写应用程序的计算机平台。这些组件的应用程序可以是可执行的中间字节码或者解释码，其通过如因特网的通信网络使用如TCP/IP的通信协议进行通信。类似地，各方面可以使用面向对象编程语言，例如.Net、SmallTalk、Java、C++、Ada、C#(C-Sharp)、Python、或JavaScript来实现。也可以使用其它的面向对象的编程语言。此外，可以使用功能、脚本或者逻辑编程语言。
此外，可以在非编程环境中实施各个方面和各种功能。例如，当在浏览器程序的窗口中查看时，以HTML、XML或者其它格式创建的文件能够呈现图形用户界面的各方面并且执行其它的功能。此外，各个示例可以被实施为编程的或者非编程的元素、或者其任意组合。例如，web页可以使用HTML实施而从web页内调用的数据对象可以用C++来写。因此，该实例不局限于具体的编程语言并且可以使用任何合适的编程语言。因此，本文所公开的功能组件可以包括多种多样的被配置成执行本文所描述的功能的元件(例如专用硬件、可执行代码、数据结构或者对象)。
在某些实例中，本文所公开的组件可以读取影响被组件执行的功能的参数。这些参数可以被物理存储在任何形式的合适的、包括易失性存储器(例如RAM)或者非易失性存储器(例如磁盘驱动器)的存储器中。此外，参数可以被逻辑存储在适当的数据结构(如由用户空间应用程序定义的数据库或者文件)中或者共享的数据结构(如由操作系统定义的应用程序注册表)中。此外，某些实例提供了关于系统和用户界面的某些示例，其允许外部实体修改参数并且从而配置组件的行为。
基于前述公开内容，本领域普通技术人员应当清楚，本发明不限于特定的计算机系统平台、处理器、操作系统、网络或通信协议。此外，应当明显的是，本发明不限于特定架构或编程语言。
本文所述的系统和方法可以用于任何数量的相关应用中。例如，除了监测子系统之外，本文讨论的实施方式可以实施于电力系统的其它部分。这里描述的系统和方法可以用于创建和测试镜像系统本身的配电部件的虚拟环境，例如发电机、变压器、传输线等。整个地理或逻辑区域(或多个区域)可以在虚拟环境中镜像。本系统和方法还可以在非生产环境中用于训练或教育目的。例如，可以向用户(诸如学生)提供对表示用于训练目的的虚拟和/或简化的电力系统的虚拟环境的访问。历史数据可以作为仿真回放，以允许学生观察电力系统监测环境如何工作，它如何响应某些条件和现象，以及系统的变化如何影响其性能。
这样，已经描述了本发明的至少一个实施方案的几个方面后，应认识到，本领域中的技术人员将容易想到各种改变、修改和提高。在任何实施方案中描述的任何特征可被包括在或取代任何其它实施方案的任何特征。本文公开的方法的行为可以以替换的次序执行，并且一个或多个行为可以被替代动作省略或替换。本文公开的方法可以包括未明确描述的附加动作。这样的改变、修改和改进被认为是本公开的一部分，并且被认为是落入本发明的范围内。因此，前文的描述和附图仅仅是示例性的。

Claims (19)

1.一种用于托管虚拟电力系统环境的计算机系统，包括：
多个虚拟设备，其中，所述多个虚拟设备中的至少一个虚拟设备被配置为仿真电力系统中的至少一个物理设备的功能；
虚拟设备管理器，其被配置为在所述多个虚拟设备上执行至少一个操作；
虚拟电力监测器，其被配置为监测和控制所述多个虚拟设备的功能；
仿真引擎，其被配置为根据在所述电力系统上检测到的条件仿真所述多个虚拟设备的性能；以及
配置生成器，其被配置为根据所述虚拟电力监测器的配置生成物理电力监测器的配置。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述电力系统中的所述至少一个物理设备是计量设备，并且所述至少一个虚拟设备被配置为仿真所述电力系统上的至少一个计量设备。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个操作选自包括以下项的组：添加操作、修改操作和删除操作。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个操作包括修改所述多个虚拟设备中的一个虚拟设备的固件部件的操作。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述多个虚拟设备中的第二至少一个虚拟设备表示不在所述电力系统中的至少一个物理设备。
6.如权利要求1所述的系统，所述虚拟设备管理器还包括被配置为接收指令以执行所述至少一个操作的基于web的用户接口。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述虚拟设备管理器还被配置为响应于检测到对所述电力系统中的至少一个物理设备的改变而在所述多个虚拟设备中的至少一个虚拟设备上实现所述改变。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述虚拟电力监测器还被配置为选择性地控制所述电力系统的功能。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述虚拟设备管理器被实现为软件即服务(SaaS)。
10.一种用于操作虚拟电力系统环境的方法，包括以下动作：
在虚拟环境中创建具有第一特性并被配置为仿真电力系统中的至少一个物理设备的性能的至少一个虚拟设备；
将所述第一特性修改为第二特性；
根据在所述电力系统上检测到的实际条件和具有所述第二特性的所述至少一个虚拟设备来仿真所述虚拟环境的性能；以及
创建用于所述至少一个物理设备的配置，所述配置包含所述第二特性。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一特性是用于所述至少一个设备的配置设置的第一值，并且所述第二特性是用于所述配置设置的第二值。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一特性是用于对应于所述至少一个虚拟设备的至少一个物理设备的固件的第一版本，并且所述第二特性是固件的第二版本。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一特性指示所述至少一个虚拟设备是活动的，并且所述第二特性指示所述至少一个虚拟设备是不活动的。
14.如权利要求10所述的方法，还包括在所述虚拟环境中创建不对应于所述电力系统中的物理设备的第二至少一个虚拟设备。
15.如权利要求10所述的方法，还包括：
监测所述电力系统中的所述至少一个物理设备；
检测对至少一个物理设备的修改，所述至少一个物理设备对应于第一虚拟设备；
根据对所述至少一个物理设备的修改来修改所述第一虚拟设备。
16.如权利要求15所述的方法，其中，检测对所述至少一个物理设备的修改包括检测所述至少一个物理设备已经被去激活，并且其中，根据对所述至少一个物理设备的修改来修改所述第一虚拟设备包括去激活所述第一虚拟设备。
17.如权利要求10所述的方法，还包括生成用于所述虚拟电力监测器的配置。
18.如权利要求17所述的方法，还包括通过确定所述虚拟电力监测器的配置适于用作所述电力系统中的物理电力监测器的配置来验证所述配置。
19.如权利要求10所述的方法，还包括：
储存所述第一特性和所述第二特性；以及
响应于确定具有所述第二特性的所述至少一个物理设备已经不合需要地执行，创建用于所述至少一个物理设备的第二配置，所述第二配置包括所述第一特性。
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