一种网络分析应用服务定制系统的制作方法

本发明涉及自动化领域，具体涉及一种网络分析应用服务定制系统。

背景技术：

网络分析应用分析和评估电网运行情况、分析故障对电网安全运行产生的影响，为其他在线分析应用提供准确的实时数据断面，主要包括状态估计、调度员潮流、灵敏度分析、静态安全分析、短路电流计算、可用输电能力计算、在线外网等值等功能。传统网络分析应用各功能的计算相互独立，且各功能的计算结果独立展示，故其提供的计算结果无法直接支撑各调控业务的工作，导致除状态估计外其他应用在各级调控中心的使用频率越来越低，同时，为适应调控业务的需求，各业务部门根据需求又开发使用了新的应用，但这些新的应用核心算法功能其实仍是以网络分析为基础，这导致了各业务部门应用功能繁杂、计算结果无法共享、应用功能更新维护杂乱等。此外，高维度稠密/稀疏矩阵/向量运算、大型稀疏方程组求解、大规模批量潮流计算等是网络分析各应用的基本或共性计算任务，且其并行算法开发对专业理论要求较高，若不同网络分析应用开发人员都对每个计算任务进行软件实现研究，将浪费大量的人力物力，工作量较大，且计算结果将存在差异性。

因此，需要提供一种技术方案来克服现有技术的不足。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种网络分析应用服务定制系统。

一种网络分析应用服务定制系统，其包括：包括：网络分析关键计算服务、可执行程序原子服务、电网调控业务场景服务和电网调度专业服务；

所述网络分析关键计算服务，用于基于电网调控平台中的数据，根据业务需求将预先设定的关键子任务封装为计算任务，通过标准接口供其他功能模块或服务调用；

所述可执行程序原子服务，用于基于关键计算服务进行封装为可执行程序或api程序提供网络分析功能服务；

所述电网调控业务场景服务，用于根据各种调控业务场景将所述可执行程序原子服务进行组合；

所述电网调度专业服务，用于将所述可执行程序原子服务、调控业务场景服务的结果，针对调度各专业的业务工作内容进行分析、统计，为各调度专业的业务工作提供业务支撑服务。

优选的，所述关键计算服务，具体用于根据算法的适用硬件和问题规模，应用于多核cpu并行计算和/或cpu+gpu异构并行计算。

优选的，所述可执行程序原子服务，包括：

网络分析应用基础服务，用于基于所述关键计算服务将网络分析的各项基础功能服务或分支封装为可执行程序或api；

辅助决策服务，用于基于所述网络分析应用基础服务将网络分析的各项辅助决策服务或分支封装为可执行程序或api。

优选的，所述网络分析应用基础服务，包括：基础功能服务和分支服务；

所述基础功能服务，用于在关键计算任务服务的基础上封装成可执行程序或api；

所述分支服务，用于将所述基础功能服务的子功能的封装为可执行程序。

优选的，所述基础功能服务包括：状态估计、调度员潮流、静态安全分析、灵敏度计算、短路电流、可用输电能力和安全约束调度。

优选的，所述分支服务包括：支路对机组有功灵敏度、支路对负荷有功灵敏度、断面对机组有功灵敏度、母线电压对机组无功灵敏度、母线电压对无功补偿设备灵敏度、母线电压对变压器抽头灵敏度、网损灵敏度、单相故障短路电流、三相故障短路电流、遮断容量扫描。

优选的，所述辅助决策服务，具体用于在所述网络分析应用基础的基础上，通过调控平台服务获取实时事件、调度操作票、实时计划，进而实现网络分析辅助决策服务。

优选的，所述电网调控业务场景服务包括：调度操作校核、实时发电计划校核、电网异常事件分析以及电网停电风险分析。

优选的，所述业务服务包括：自动化处业务服务、调度计划业务服务以及调度业务服务。

优选的，还包括：人机交互展示模块，用于对所述业务应用需求对应的服务进行展示。

优选的，所述电网调控平台包括：网络与数据通信模块和服务管理模块。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的一种网络分析应用服务定制服务，包括网络分析关键计算服务、可执行程序原子服务、电网调控业务场景服务和电网调度专业服务；网络分析关键计算服务，用于基于电网调控平台中的数据，根据业务需求将预先设定的关键子任务封装为计算任务，通过标准接口供其他功能模块或服务调用；可执行程序原子服务，用于基于关键计算服务进行封装为可执行程序或api程序提供网络分析功能服务；电网调控业务场景服务，用于根据各种调控业务场景将所述可执行程序原子服务进行组合；电网调度专业服务，用于将所述可执行程序原子服务、调控业务场景服务的结果，针对调度各专业的业务工作内容进行分析、统计，为各调度专业的业务工作提供业务支撑服务，显著的简化了服务软件的开发过程，提高了开发效率，降低了开发错误率，便于根据业务应用需求实现按需重组和快速构建，满足多级调度多用户的个性化业务应用定制要求，为调控业务提供直观有效的辅助信息。

附图说明

图1为本发明的网络分析应用服务定制系统一实施例的示意图；

图2为本发明网络分析应用服务定制系统另一实施例的示意图；

图3为本发明网络分析应用服务定制中关键计算服务的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示本发明的网络分析应用服务定制系统包括：

电网调控平台服务：为各服务软件提供编译及运行环境、电网模型与数据、网络与数据通信、服务管理等服务，可以是智能电网调度控制系统(简称d5000)基础平台、调控云平台或是新一代调度控制系统基础平台中的一种也可是类似的其他平台。

网络分析关键计算任务服务：当前网络分析应用各功能的开发与应用都相互独立，但各网络分析应用存在部分可共享使用的关键子任务，称为网络分析关键计算任务，首先将各网络分析应用进行较细粒度分解，然后利用服务封装技术，将网络分析应用预先设定的关键计算任务进行封装，这里预先设定的关键计算任务为可共享使用的关键计算任务，通过标准接口供其他功能模块或服务调用，从而简化服务软件的开发过程，提高了开发效率，降低了开发错误率，并便于根据业务应用需求实现按需重组和快速构建。根据算法的适用硬件和问题规模，关键计算服务需可应用于多核cpu并行计算或cpu+gpu异构并行计算，支撑网络分析应用并行算法多样性，主要包括：导纳矩阵生成、雅克比矩阵生成(含cpu并行、cpu+gpu异构并行)、批量雅克比矩阵生成(cpu+gpu异构并行)、矩阵乘(含cpu并行、cpu+gpu异构并行)、矩阵求逆、因子分解、批量矩阵运算(cpu+gpu异构并行)、线性方程组求解(含cpu并行、cpu+gpu异构并行)、大规模批量潮流求解(cpu+gpu异构并行)、拓扑分析等。

网络分析应用基础服务：指网络分析的各项基础功能服务或分支，其中基础功能服务包括状态估计、调度员潮流、静态安全分析、灵敏度计算、短路电流、可用输电能力、安全约束调度等；分支包括支路对机组有功灵敏度、支路对负荷有功灵敏度、断面对机组有功灵敏度、母线电压对机组无功灵敏度、母线电压对无功补偿设备灵敏度、母线电压对变压器抽头灵敏度、网损灵敏度、单相故障短路电流、三相故障短路电流、遮断容量扫描。基础功能服务是传统的网络分析应用功能，在关键计算任务服务的基础上进一步封装成可执行程序和api两种方式。分支是对基础功能服务的某一子功能的封装，是在关键计算任务服务的基础上封装成可执行程序，从而便于具体业务应用的按需重组和快速构建。

辅助决策服务：辅助决策服务是在网络分析应用基础服务的基础上，通过调控平台服务自动获取实时事件、调度操作票、实时计划，进而实现网络分析辅助决策服务封装，如：消除越限调整策略、减缓重载调整策略、调度票滚动模拟等。

电网调控业务场景服务：对网络分析应用基础服务、辅助决策服务根据调控业务场景的不同进行组合，形成一个新的服务即是调控业务场景服服务。例如：调度操作校核，包含调度操作的潮流模拟计算、对模拟结果进行静态安全分析、短路电力扫描、可用输电能力、辅助决策等。

电网调度专业服务：调度专业服务是结合网络分析应用基础服务、辅助决策服务、调控业务场景服务的结果，针对调度各专业处室的业务工作内容进行综合分析、统计，为各调度专业的业务工作提供业务支撑服务。如自动化处业服务需要维护电网的模型及遥信遥测数据，为此自动化处业服务可利用状态估计结果及长期历史数据，统计分析坏数据及其原因，并自动生成统计分析报告。

定制型人机交互服务：定制型人机交互服务为用户提供结果展示画面，且画面不仅提供传统的网络分析应用界面，还可提供自定义的跨应用的综合展示画面。

实施例2：

如图2所示以面向调度业务需求的网络分析应用服务为例，本发明的网络分析应用服务定制系统包括：

电网调控平台：中国国家电网公司正在运行的调控平台是智能电网调度控制系统(简称d5000)基础平台，正在大力推广的是调控云平台，正进行科技攻关研发的是新一代调度控制系统基础平台。上述三种平台都可提供基本的电网模型、编译及运行环境、电网模型与数据、网络与数据通信、服务管理等服务，本实施例适用于任一种调控平台

网络分析关键计算任务服务：实施例应用的硬件包括cpu计算节点和gpu计算节点，故其关键计算服务包括：导纳矩阵生成、雅克比矩阵生成(含cpu并行、cpu+gpu异构并行)、批量雅克比矩阵生成(cpu+gpu异构并行)、矩阵乘(含cpu并行、cpu+gpu异构并行)、矩阵求逆、因子分解、批量矩阵运算(cpu+gpu异构并行)、线性方程组求解(含cpu并行、cpu+gpu异构并行)、大规模批量潮流求解(cpu+gpu异构并行)、拓扑分析等。

网络分析应用基础服务：基础功能服务包括状态估计、调度员潮流、静态安全分析、灵敏度计算、短路电流、可用输电能力、安全约束调度等；分支包括支路对机组有功灵敏度、支路对负荷有功灵敏度、断面对机组有功灵敏度、母线电压对机组无功灵敏度、母线电压对无功补偿设备灵敏度、母线电压对变压器抽头灵敏度、网损灵敏度、单相故障短路电流、三相故障短路电流、遮断容量扫描。

状态估计服务应用的网络分析关键计算任务服务包括拓扑分析、导纳矩阵生成服务、雅克比矩阵生成服务、线性方程组求解服务。

调度员潮流服务应用的网络分析关键计算任务服务包括拓扑分析、导纳矩阵生成服务、雅克比矩阵生成服务、线性方程组求解服务。

静态安全分析服务应用的网络分析关键计算任务服务包括拓扑分析、导纳矩阵生成服务、批量雅克比矩阵生成服务、大规模批量潮流求解服务。

灵敏度计算服务应用的网络分析关键计算任务服务包括拓扑分析、导纳矩阵生成服务、批量雅克比矩阵生成服务、矩阵乘服务、大规模批量潮流求解服务。

短路电流服务应用的网络分析关键计算任务服务包括拓扑分析、导纳矩阵生成服务、线性方程组求解服务。

可用输电能力服务应用的网络分析关键计算任务服务包括拓扑分析、导纳矩阵生成服务、雅克比矩阵生成服务、线性方程组求解服务。

安全约束调度服务应用的网络分析关键计算任务服务包括拓扑分析、导纳矩阵生成服务、雅克比矩阵生成服务、线性方程组求解服务；还需用到网络分析分支中的支路对机组有功灵敏度服务、断面对机组有功灵敏度服务。

网络分析分支中的支路对机组有功灵敏度、支路对负荷有功灵敏度、断面对机组有功灵敏度、母线电压对机组无功灵敏度、母线电压对无功补偿设备灵敏度、母线电压对变压器抽头灵敏度、网损灵敏度均是灵敏度计算服务的某一子功能的封装，故其应用的网络分析关键计算任务服务同灵敏度计算服务。

单相故障短路电流、三相故障短路电流、遮断容量扫描均是短路电流服务的某一子功能的封装，故其应用的网络分析关键计算任务服务同短路电流服务。

辅助决策服务：包括消除越限调整策略、减缓重载调整策略、调度票滚动模拟等。

消除越限调整策略、减缓重载调整策略服务应用到的网络分析应用基础服务包括调度员潮流服务、灵敏度服务、安全约束调度服务。

调度票滚动模拟应用到的网络分析应用基础服务包括调度员潮流服务。

电网调控业务场景服务：包括调度操作校核、实时发电计划校核、电网异常事件分析、电网停电风险分析。其中调度操作校核，包含调度操作的潮流模拟计算、对模拟结果进行静态安全分析、短路电力扫描、可用输电能力、辅助决策等；实时发电计划校核包括未来断面的潮流计算、静态安全分析、辅助决策等；电网异常事件分析包括事件断面的潮流计算、灵敏度计算、消除越限辅助决策、减缓重载辅助决策等；电网停电风险分析包括概率潮流、静态安全分析、辅助决策等。

电网调度专业服务：包括自动化处业务服务、调度处业务服务和调度计划处业务服务。其中自动化处业服务需要维护电网的模型及遥信遥测数据，为此自动化处业服务可利用状态估计结果及长期历史数据，统计分析坏数据及其原因，并自动生成统计分析报告；调度处业务需要关注调控操作效果、电网运行情况等，为此调度处业务服务可利用调度操作校核、调度员潮流等应用，统计分析调控操作有效性、电网运行越限情况等；调度处关注发电计划的合理性，可通过实时发电计划校核统计分析发电计划修正方案等。

定制型人机界面：各用户通过配置界面，可定义需单独运行和按需组合运行的服务，并可配置需输出的结果综合展示信息。

实施例3：

调度员潮流服务是网络分析应用基础服务的基础功能服务，本实施例讲述调度员潮流服务的实现方案，如图3所示，具体如下：

(1)基于调控平台的数据库、文件系统、消息总线等，读取电网模型、遥信遥测、状态估计结果等数据；

(2)将上述数据融合形成调度员潮流计算模型数据断面；

(3)通过标准接口调用拓扑分析服务；

(4)进行节点类型设置，包括pq节点、pv节点和平衡节点；

(5)通过标准接口调用节点导纳矩阵服务；

(6)判断是否最大迭代次数，是则计算失败，并将信息输出至人机界面，否则计算节点注入功率；

(7)判断是否收敛，是则计算支路功率和节点注入功率及电压，并将全网潮流结果信息输出至人机界面；否则进入步骤(8)；

(8)通过标准接口调用雅克比矩阵服务；

(9)通过标准接口调用方程求解服务；

(10)进入步骤(6)。

图中有一些是调度员潮流服务调用的已封装好的服务，包括：步骤(3)的拓扑分析关键计算任务服务、步骤(5)的节点导纳矩阵关键计算服务、步骤(8)的雅克比矩阵关键计算服务、步骤(9)的方程求解关键计算服务，最终结果通过人机界面进行人机交互展示。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。