CN113991643B - 基于牵引动力模型的电网智能调度系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于牵引动力模型的电网智能调度系统,属于电网智能调度技术领域。本发明包括:电网调度层:用于接收信道传输的消息并进行远程调度;电力物理层:用于采集负载的信息并选择空闲的信道进行传递;调度服务器:用于接收若干个信道传递的信息并进行调度处理;调度备用机:用于调度服务器出现宕机时进行替代并与信道重新联接;若干负载与信道通信联接,若干负载在在统一的通信协议下自组牵引动力模型并通过信道连接调度服务器,调度服务器受到攻击宕机时,实时与调度服务器相连的调度备用机分别与若干个信道通过局域网络协议通信互联;本发明兼顾了调度过程中的安全问题,当遇到宕机时依然能提高平台负载均衡能力,并且支持横向扩展。

Description

基于牵引动力模型的电网智能调度系统
技术领域
本发明涉及一种基于牵引动力模型的电网智能调度系统,属于电网智能调度技术领域。
背景技术
国家电网的发展是伴随着网络技术进步同时发展的,随着电能指挥调度的作用逐渐凸显,针对电网调度过程中存在的安全薄弱环节成为另一项极为重要的课题。近年来发生利用电网网络漏洞进行攻击电网的事件时有发生,如何在集合电网复杂性、智能化的同时,兼顾好调度过程中的安全问题,当遇到宕机时相关节点能否提高平台负载均衡能力,并且支持横向扩展成了目前的技术难题。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷,本发明提出了一种基于牵引动力模型的电网智能调度系统。
本发明所述的电网智能调度系统,包括:
电网调度层:用于接收信道传输的消息并进行远程调度;
电力物理层:用于采集负载的信息并选择空闲的信道进行传递;
调度服务器:用于接收若干个信道传递的信息并进行调度处理;
调度备用机:用于调度服务器出现宕机时进行替代并与信道重新联接;
若干负载与信道通信联接,若干负载在统一的通信协议下自组牵引动力模型并通过信道连接调度服务器,调度服务器受到攻击宕机时,实时与调度服务器相连的调度备用机分别与若干个信道通过局域网络协议通信互联。
本发明通过在攻击前对于薄弱的信道进行监控同时针对关键信道的信息配置做适当的冗余调度备用机分配。当调度服务器遇到宕机故障时,信道传输不随控制中心改变为调度备用机而不同,快速构建新的链路的同时提高调度系统的弹性、可靠性。
优选地,所述电力物理层的负载Ⅰ、负载Ⅱ和负载Ⅲ,构建电网拓扑,并以此构建牵引动力模型,将供电站覆盖域作为电网拓扑的传输终点;根据构建的牵引动力模型,确定多目标优化函数,基于A*算法进行信道路径优化,基于优化后的路径进行数据传输。
所述负载Ⅰ、负载Ⅱ和负载Ⅲ依次通过信道Ⅰ、信道Ⅱ、信道Ⅲ与调度服务器相连,并经由组成的牵引动力模型受到调度服务器的三层防攻击保护。
优选地,所述负载Ⅰ、负载Ⅱ和负载Ⅲ均为MESH组网装置,每个负载均通过MESH组网完成对于发电机、变电站、输电线的设备信息采集。
负载承担着采集各个电网设备信息的作用,减少上传终端的数量,集中于负责中进行,利用MESH组网的可恢复的优点,构成无线自组网的网络拓扑结构。
优选地,所述调度服务器获取来自电力物理层的设备信息,设备信息包含恶意的攻击信息,调度服务器针对攻击信息对应的信道进行重建状态检测,并启动与调度备用机的连接;再次根据检测到的信道的状态确定攻击信息是否消失,若是则断开与调度备用机的连接;否则快速切断该信道并启动调度备用机与其他信道的联接,待信道联通后切断电网调度层与信道之间的连接。
本发明的过程集中于调度服务器与调度备用机之间的响应,在攻击信息到来之间进行预判,当预判成功时快速进行信道的切换和重启工作,并尽量减少对于负载和不受影响信道的影响,柔性地完成整个过程,避免调度过程中发生大规模电网失控的情况。
优选地,所述电网调度层与电力物理层建立牵引动力模型,包括负载信息、恶意攻击信息、调度备用机分配三层模型:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
(1)
式中,g是各负载的目标优化函数,h为各负载的约束条件,u指负载信息的约束,s指恶意攻击信息的约束,l指调度服务器的约束,d为调度备用机分配方案,at为攻击信息的策略,其包含两个元素分别是调度服务器和被攻击的信道,f为调度备用机策略,其两个元素分别是断开与调度服务器使调度系统损失最小的信道数量和恢复切断负载所需重新构建的信道数量,上标*为该电网调度层下的最优方案。
利用牵引动力模型,综合整个电网调度层的优势,为调度备用机的调度分配提供最优方案的牵引,并成功构建新的信道为负载的远程调度控制提供新的动力。赋予智能电网调度系统两重含义:冗余调度分配的牵引、新信道构建的动力。
优选地,所述调度服务器提前给每条信道确定可以连接上传的负载数量,根据虚拟机的CPU核数及内存大小;
每条信道进行实时计算:剩余可连接数量=配置的最大连接数量–计算出的上传连接数–统计的下载连接数;
如果某条信道因为流量波峰超过配置的最大连接数量,信道会自动剔除一部分原有连接,让其进行重新分配,确保信道自身的稳定运行;
所有信道的计算结果,会汇总到Redis集群,并有路由调度服务器进行统一管理分配负载。
本发明可减少因为信道分配不均匀引起的调度服务器宕机,并且可以减少为了应对电网攻击需要配置的调度备用机的数量,降低购置调度备用机的成本。
本发明的有益效果是:本发明所述的基于牵引动力模型的电网智能调度系统,在集合电网复杂性、智能化的同时,兼顾了调度过程中的安全问题,当遇到宕机时依然能提高平台负载均衡能力,并且支持横向扩展。
附图说明
图1是本发明使用调度服务器的结构示意图。
图2是本发明切换调度备用机的结构示意图。
图中:1、电网调度层;11、调度服务器;111、信道Ⅰ;112、信道Ⅱ;113、信道Ⅲ;12、调度备用机;2、电力物理层;21、负载Ⅰ;22、负载Ⅱ;23、负载Ⅲ。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
如图1所示,本发明所述的电网智能调度系统,包括:
电网调度层1:用于接收信道传输的消息并进行远程调度;
电力物理层2:用于采集负载的信息并选择空闲的信道进行传递;
调度服务器11:用于接收若干个信道传递的信息并进行调度处理;
调度备用机12:用于调度服务器11出现宕机时进行替代并与信道重新联接;
若干负载与信道通信联接,若干负载在统一的通信协议下自组牵引动力模型并通过信道连接调度服务器11,调度服务器11受到攻击宕机时,实时与调度服务器11相连的调度备用机12分别与若干个信道通过局域网络协议通信互联。
本发明通过在攻击前对于薄弱的信道进行监控同时针对关键信道的信息配置做适当的冗余调度备用机12分配。当调度服务器11遇到宕机故障时,信道传输不随控制中心改变为调度备用机12而不同,快速构建新的链路的同时提高调度系统的弹性、可靠性。
优选地,所述电力物理层2的负载Ⅰ21、负载Ⅱ22和负载Ⅲ23,构建电网拓扑,并以此构建牵引动力模型,将供电站覆盖域作为电网拓扑的传输终点;根据构建的牵引动力模型,确定多目标优化函数,基于A*算法进行信道路径优化,基于优化后的路径进行数据传输。
所述负载Ⅰ21、负载Ⅱ22和负载Ⅲ23依次通过信道Ⅰ111、信道Ⅱ112、信道Ⅲ113与调度服务器11相连,并经由组成的牵引动力模型受到调度服务器11的三层防攻击保护。
优选地,所述负载Ⅰ21、负载Ⅱ22和负载Ⅲ23均为MESH组网装置,每个负载均通过MESH组网完成对于发电机、变电站、输电线的设备信息采集。
负载承担着采集各个电网设备信息的作用,减少上传终端的数量,集中于负责中进行,利用MESH组网的可恢复的优点,构成无线自组网的网络拓扑结构。
优选地,如图2所示,所述调度服务器11获取来自电力物理层2的设备信息,设备信息包含恶意的攻击信息,调度服务器11针对攻击信息对应的信道进行重建状态检测,并启动与调度备用机12的连接;再次根据检测到的信道的状态确定攻击信息是否消失,若是则断开与调度备用机12的连接;否则快速切断该信道并启动调度备用机12与其他信道的联接,待信道联通后切断电网调度层1与信道之间的连接。
本发明的过程集中于调度服务器11与调度备用机12之间的响应,在攻击信息到来之间进行预判,当预判成功时快速进行信道的切换和重启工作,并尽量减少对于负载和不受影响信道的影响,柔性地完成整个过程,避免调度过程中发生大规模电网失控的情况。
优选地,所述电网调度层1与电力物理层2建立牵引动力模型,包括负载信息、恶意攻击信息、调度备用机12分配三层模型:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
(1)
式中,g是各负载的目标优化函数,h为各负载的约束条件,u指负载信息的约束,s指恶意攻击信息的约束,l指调度服务器11的约束,d为调度备用机12分配方案,at为攻击信息的策略,其包含两个元素分别是调度服务器11和被攻击的信道,f为调度备用机12策略,其两个元素分别是断开与调度服务器11使调度系统损失最小的信道数量和恢复切断负载所需重新构建的信道数量,上标*为该电网调度层1下的最优方案。
利用牵引动力模型,综合整个电网调度层1的优势,为调度备用机12的调度分配提供最优方案的牵引,并成功构建新的信道为负载的远程调度控制提供新的动力。赋予智能电网调度系统两重含义:冗余调度分配的牵引、新信道构建的动力。
优选地,所述调度服务器11提前给每条信道确定可以连接上传的负载数量,根据虚拟机的CPU核数及内存大小;
每条信道进行实时计算:剩余可连接数量=配置的最大连接数量–计算出的上传连接数–统计的下载连接数;
如果某条信道因为流量波峰超过配置的最大连接数量,信道会自动剔除一部分原有连接,让其进行重新分配,确保信道自身的稳定运行;
所有信道的计算结果,会汇总到Redis集群,并有路由调度服务器11进行统一管理分配负载。
本发明可减少因为信道分配不均匀引起的调度服务器11宕机,并且可以减少为了应对电网攻击需要配置的调度备用机12的数量,降低购置调度备用机12的成本。
本发明的有益效果是:本发明所述的基于牵引动力模型的电网智能调度系统,在集合电网复杂性、智能化的同时,兼顾了调度过程中的安全问题,当遇到宕机时依然能提高平台负载均衡能力,并且支持横向扩展。
实施例2:
本发明还包括在同一个机房内布置至少两个调度服务器11和一个交换机,每个调度服务器11包括一个微处理器,所述微处理器配置有内存和外存储器;
在每个微处理器中安装操作系统及IPFS软件,使得所有的存储服务器构成一个IPFS私链网络,任意两个调度服务器11之间通过所述交换机且基于IPFS协议进行相互通信。
本发明可广泛运用于电网智能调度场合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于牵引动力模型的电网智能调度系统,其特征在于,包括:
电网调度层(1):用于接收信道传输的消息并进行远程调度;
电力物理层(2):用于采集负载的信息并选择空闲的信道进行传递;
调度服务器(11):用于接收若干个信道传递的信息并进行调度处理;
调度备用机(12):用于调度服务器(11)出现宕机时进行替代并与信道重新联接;
若干负载与信道通信联接,若干负载在统一的通信协议下自组牵引动力模型并通过信道连接调度服务器(11),调度服务器(11)受到攻击宕机时,实时与调度服务器(11)相连的调度备用机(12)分别与若干个信道通过局域网络协议通信互联;
所述电网调度层(1)与电力物理层(2)建立牵引动力模型,包括负载信息、恶意攻击信息、调度备用机(12)分配三层模型:
Figure 311241DEST_PATH_IMAGE002
(1)
式中,g是各负载的目标优化函数,h为各负载的约束条件,u指负载信息的约束,s指恶意攻击信息的约束,l指调度服务器(11)的约束,d为调度备用机(12)分配方案,at为攻击信息的策略,其包含两个元素分别是调度服务器(11)和被攻击的信道,f为调度备用机(12)策略,其两个元素分别是断开与调度服务器(11)使调度系统损失最小的信道数量和恢复切断负载所需重新构建的信道数量,上标*为该电网调度层(1)下的最优方案。
2.根据权利要求1所述的基于牵引动力模型的电网智能调度系统,其特征在于,所述电力物理层(2)的负载Ⅰ(21)、负载Ⅱ(22)和负载Ⅲ(23),构建电网拓扑,并以此构建牵引动力模型,将供电站覆盖域作为电网拓扑的传输终点;根据构建的牵引动力模型,确定多目标优化函数,基于A*算法进行信道路径优化,基于优化后的路径进行数据传输。
3.根据权利要求2所述的基于牵引动力模型的电网智能调度系统,其特征在于,所述负载Ⅰ(21)、负载Ⅱ(22)和负载Ⅲ(23)均为MESH组网装置,每个负载均通过MESH组网完成对于发电机、变电站、输电线的设备信息采集。
4.根据权利要求1所述的基于牵引动力模型的电网智能调度系统,其特征在于,所述调度服务器(11)获取来自电力物理层(2)的设备信息,设备信息包含恶意的攻击信息,调度服务器(11)针对攻击信息对应的信道进行重建状态检测,并启动与调度备用机(12)的连接;再次根据检测到的信道的状态确定攻击信息是否消失,若是则断开与调度备用机(12)的连接;否则快速切断该信道并启动调度备用机(12)与其他信道的联接,待信道联通后切断电网调度层(1)与信道之间的连接。
5.根据权利要求1所述的基于牵引动力模型的电网智能调度系统,其特征在于,所述调度服务器(11)提前给每条信道确定可以连接上传的负载数量,根据虚拟机的CPU核数及内存大小;
每条信道进行实时计算:剩余可连接数量=配置的最大连接数量–计算出的上传连接数–统计的下载连接数;
如果某条信道因为流量波峰超过配置的最大连接数量,信道会自动剔除一部分原有连接,让其进行重新分配,确保信道自身的稳定运行;
所有信道的计算结果,会汇总到Redis集群,并有路由调度服务器(11)进行统一管理分配负载。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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