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华为助力国家电网调度系统安全稳定运行

发布时间:2013-08-23 15:14:00 来源:华为 作者:佚名
关键字:案例 电力行业 电网系统安全 华为

  “华为IT设备在国电调度系统有较长的应用时间,性能出色,表现稳定、可靠,能充分满足我们的业务需求。同时,华为还能提供业界最快捷的售后服务,是值得信赖的供应商。”

  客户简介

  国家电网公司(State Grid),简称国家电网,成立于2002年12月,以建设和运营电网为核心业务。国家电网经营区域覆盖全国26个省(自治区、直辖市),覆盖国土面积的88%,供电人口超过11亿人,是全球最大的电力企业

  业务挑战

  电力系统是国家的重要基础设施,其稳定运行关乎国计民生。电网调度系统是确保整个电力系统安全、可靠、经济运行的重要系统,是电力系统的“神经中枢”。同时,电网调度系统也是一个自动化的系统,随着技术的进步,电网调度自动化系统已经从最初单一功能的数据采集与监控系统(SCADA),发展为“以SCADA为基础、以EMS(能量管理系统)为核心”的多功能系统。

  国家电网采用D5000作为调度自动化系统的基础平台,该平台是一个由服务器存储设备、网络设备、操作系统数据库中间件、应用软件等软硬件组成的复杂系统。D5000承载的电网调度核心业务包括:数据采集与监控(SCADA)、能量管理(EMS)、调度计划(OPS)、安全校核(SCS)、调度管理(OMS)、调度仿真培训(DTS)等。

  在D5000中,国家电网采用x86服务器集群来代替传统的小型机系统(如VAX),提供运行电网调度各核心业务所需的全部计算能力。同时,采用独立的存储设备,用于保存电网调度的所有业务数据(如运行数据、拓扑数据等),并提供配套的数据备份功能。

  作为电力系统的“神经中枢”,D5000的安全与稳定运行对电网的安全与可靠供电有着重大影响。“如果D5000的运行出了问题,那么将对电网的安全运行造成威胁,这不仅会对供电企业本身造成损失,更重要的是会影响到国民经济的运行与社会的稳定”,国家电网公司调度自动化处指出,“因此,我们在进行设备选型时,安全性与可靠性是放在第一位的”。

  首先,服务器作为最基础的计算平台,其安全性自然成为国家电网的关注重点。自2010年以来,“x86服务器+安全的Linux操作系统”的基础架构平台,已经在中国的电网调度自动化系统中得到广泛的应用。之所以选择Linux作为操作系统,是因为Linux便于定制、便于根据电力行业的特点进行针对性的安全改进。这样一来,作为计算平台的服务器,便要求其具有很好的兼容性,以便能够运行经过了重大改进的Linux操作系统。其次,根据中国国家标准的规定,调度自动化设备的可靠性必须满足:年平均可用率大于99.99%、系统平均无故障运行时间(MTBF)大于25000小时。在D5000的系统架构中,所有的业务应用均运行在服务器上,所有的业务数据均保存在存储设备中,作为24小时不间断运行的电网调度自动化系统,服务器和存储设备的可靠性将直接影响到其承载的SCADA、EMS等核心业务的可靠运行,进而影响到整个电网的稳定运行。

  电网调度自动化系统是一个实时处理系统,这种实时性主要体现在D5000要能够对电网中发生的某些紧急事件做出足够快的响应,通常这一要求为“秒级”。例如,当某条500kV的线路因故(如地震、雷击等)发生供电中断时,调度中心需要迅速调整电网中的潮流分布,以确保对用户特别是重要用户的供电安全。此时,调度中心的EMS软件就需要从存储设备中读取大量的电网运行与电网拓扑数据,并进行大量的计算,以迅速做出电网负荷的调整建议、或直接向发电厂(变电站)发出遥控与遥调指令。在这种情况下,IT设备的性能将面临以下挑战。

  对服务器而言。一方面,安装在调度中心的前置通信服务器需要实时处理大量的、由SCADA系统上报的遥测与遥信数据;另一方面,运行有EMS等核心业务的服务器需要对采集上来的数据进行快速的计算与分析,以便及时向各厂站发出遥控与遥调指令。例如,我国规定,变位信息、厂站端工作状态变化信息,必须在1秒内上报到调度中心;而对于高优先级的调度任务而言,调度中心必须在2秒内做出响应。对于大型电网而言,以往多采用小型机才能满足电网调度对计算能力的要求。对存储设备而言。在D5000中,存储设备的一个主要用途是保存由SCADA采集的电网运行数据。SCADA通过安装在发电厂和变电站的远动装置采集遥测与遥信数据,并将其实时(秒级)保存到存储设备中。由于大型电网中的电气设备数量成千上万,每时每刻更新的各种数据量也十分庞大,SCADA在实时保存这些数据时,IOPS往往高达数十万。同时,为确保运行数据的安全,SCADA还将对实时数据启动“分钟级”、“15分钟级”的定期备份机制。这样,电网的规模越大、运行的应用越多,D5000需要保存的业务数据量就越大,其对存储设备的读取就越频繁。

  “D5000是一个复杂的系统,涉及到多种设备及软硬件的配合使用。除安全性与可靠性之外,我们对每种设备的性能及相关的兼容性都很关注。只有通过严格技术测试和兼容性测试的设备,才能正式应用到D5000中”,国家电网公司调度自动化处说。

  解决方案

  针对国家电网D5000调度系统对IT设备的特殊需求,华为加大了与北京四方继保自动化股份有限公司、南京南瑞继保电气有限公司等行业伙伴的合作,并成立了专项工作组进行需求澄清与方案设计。在充分理解D5000特殊需求的基础上,华为提出了“RH2485 V2四路服务器 + E6000刀片服务器 + S5600T统一存储”的组合解决方案,并按照国家电网的要求进行了技术测试。

  首先,针对电网调度系统“x86服务器 + 安全的Linux操作系统”的基础架构平台,华为服务器均支持现场调整与优化,很好的解决了客户定制Linux操作系统对计算平台的兼容性问题,有力的保障了其上层业务应用的安全性。同时,华为与行业合作伙伴联合成立兼容性实验室,确保服务器、存储设备对最新调度软件的版本兼容性。

  在可靠性方面,华为服务器和存储设备对关键部件(如电源、风扇、控制器等)均采用冗余架构设计,确保系统无单点故障。特别的,华为S5600T还支持数据保险箱、文件系统镜像、存储多路径、硬盘数据预拷贝等软件技术,进一步保障了存储设备的可靠运行。

  凭借着对客户需求的深刻理解,以及与各行业伙伴良好而深入的合作,华为IT设备在国家电网组织的技术测试中,以优异的性能、良好的兼容性和可靠性,在众多厂商中脱颖而出,并在D5000调度系统中获得关键应用:

  RH2485 V2四路服务器。针对电网调度的SCADA、EMS、WAMS等在线运行的业务,采用华为RH2485 V2服务器部署,由多台RH2485 V2组成服务器集群为D5000提供计算能力。RH2485 V2为2U高度,最大支持4个Intel E5-4600系列CPU、1.5TB内存,可为上层的业务应用提供高性能、高可靠的计算能力。E6000刀片服务器。针对电网调度仿真培训DTS的离线应用,采用华为E6000刀片服务器部署。E6000采用8U/10刀片架构,单框最大支持40个CPU,可为DTS提供超大计算能力。同时,E6000还集成了GE、FC交换模块,组网灵活,简化了系统架构,提供完全满足DTS要求的“计算、网络一体化”的应用方案。S5600T统一存储。在调度系统的I区、II区部署1台S5600T,为前端计算集群的SCADA、EMS、DTS等核心应用提供共享存储功能。S5600T采用新一代PCI-E 2.0总线技术及SAS2.0高速IO通道技术,系统内部交换带宽高达36GB/s,可提供20万IOPS的吞吐能力。如果未来业务压力增大,可支持通过SmartCache技术将热点数据智能迁移到SSD存储资源池当中进行加速,以满足D5000对吞吐能力的要求。

  客户收益

  目前,华为服务器和存储设备在国家电网公司及其下属省级电力公司的D5000调度系统中获得了批量应用。

  “华为服务器与存储设备在国电调度系统有较长的应用时间,性能出色,表现稳定、可靠,能充分满足我们的业务需求。同时,华为还能提供业界最快捷的售后服务,是值得信赖的供应商”,国家电网公司调度自动化处评价道。


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