基于云计算的智能配电系统快速建模与仿真

The implematation of smart grid puts forward more and more requirements for the capbility of power system computation and data storage. As a new arousing super computation mode based on internet,cloud computing has a wide application prospect in smart grid. This project focuses on the application theory and method of cloud computing on fast simulation and modeling of smart distribution grid(FSM-SDG). To meet the property and the requirements of smart distribution grid, on the one hand, the key techniques to apply cloud computing on FSM-SDG are studied. On the other hand,the proper cloud computing platform is studied. The following studies are mainly included: The optimal allocation and dispatching of computing resources in distribution systems; The distributed storage and management of large quantity of data of distribution system operation; Three-phase power flow, three-phase state estimation, photovoltaic system power forecasting and simulation algorithms on cloud computing platform to embody the advantages of cloud computing; The implementation methods of IaaS, PaaS and SaaS on the FSM-SDG platform based on cloud computing. The aim is to realize the fast simulation and modeling of smart distribution system based on cloud computing and provide a reliable and effective tool and platform for FSM-SDG.

智能电网对电力系统的数据存储和分析计算提出了越来越高的要求,云计算作为一种新兴的基于网络的超级计算模式在智能电网中具有广泛的应用前景。项目选取云计算技术在智能配电网快速建模与仿真方面的应用理论与方法进行研究。结合智能配电网的特点和功能要求，一方面研究将云计算应用到智能配电网快速仿真中的关键技术，另一方面研究改进传统智能配电快速仿真算法使之适用于云计算环境的方法。主要研究云计算平台下现有配电系统计算资源的优化配置和调度方法；研究云计算对配网海量运行数据的分布式存储和管理技术；研究针对云计算平台的结合云计算优势的智能配电网三相潮流算法、三相状态估计算法、光伏出力预测算法和仿真算法；研究智能配电网快速仿真云计算平台的基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）的实现方法。最终实现基于云计算的智能配电网快速建模与仿真，为智能配电网提供一个有效的分析工具和应用平台。

随着电力大数据的发展，云计算作为一种重要手段在智能电网越来越收到重视。本项目重点开展了云计算技术在智能配电网快速建模与仿真方面的应用理论与方法研究。首先，提出了智能配用电云计算资源的优化配置和调度方法，通过云平台虚拟化技术在智能配用电硬件平台上构建了Master/Slavers集群的逻辑结构，通过负载均衡完成了智能配用电计算资源的动态分配。然后，研究了云计算对配网海量运行数据的存储和管理技术，构建了适于大数据存储实现的含资源层、元数据层和实际数据层的三层存储框架，利用Hadoop和MapReduce技术，从资源、存储和查询等三个方面设计了智能配用电大数据查询方案。接着，提出了基于云平台的配电网改进前推回代潮流计算方法，并开展了含分布式电源的配电网三相状态估计云平台实现，还提出了一种利用云计算平台的涉及多源数据的基于随机森林算法的台区合理线损率估计方法。最后，研究了智能配电网快速仿真云计算平台的基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)的实现方法，开展了基于模型中心与云计算的统一数据模型应用平台构建，利用云计算技术协调配电网各应用系统服务，将配电网主要应用服务系统进行整合并将其部署在云平台上。同时，设计和实施了智能配用电云平台并进行了相关方法验证，从系统架构、硬件架构和应用架构三个层次详细阐述了智能配用电云平台的架构，对智能配用电云平台进行顶层设计，并利用LuoyunCloud在实验室进行了智能配用电云平台部署，实现了基于云计算的智能配电网快速建模与仿真，为智能配电网提供了一个有效的分析工具和应用平台。