華為助力國家電網調度系統安全穩定運行
“華為IT設備在國電調度系統有較長的應用時間,性能出色,表現穩定、可靠,能充分滿足我們的業務需求。同時,華為還能提供業界最快捷的售后服務,是值得信賴的供應商。”
客戶簡介
國家電網公司(State Grid),簡稱國家電網,成立于2002年12月,以建設和運營電網為核心業務。國家電網經營區域覆蓋全國26個省(自治區、直轄市),覆蓋國土面積的88%,供電人口超過11億人,是全球***的電力企業。
業務挑戰
電力系統是國家的重要基礎設施,其穩定運行關乎國計民生。電網調度系統是確保整個電力系統安全、可靠、經濟運行的重要系統,是電力系統的“神經中樞”。同時,電網調度系統也是一個自動化的系統,隨著技術的進步,電網調度自動化系統已經從最初單一功能的數據采集與監控系統(SCADA),發展為“以SCADA為基礎、以EMS(能量管理系統)為核心”的多功能系統。
國家電網采用D5000作為調度自動化系統的基礎平臺,該平臺是一個由服務器、存儲設備、網絡設備、操作系統、數據庫、中間件、應用軟件等軟硬件組成的復雜系統。D5000承載的電網調度核心業務包括:數據采集與監控(SCADA)、能量管理(EMS)、調度計劃(OPS)、安全校核(SCS)、調度管理(OMS)、調度仿真培訓(DTS)等。
在D5000中,國家電網采用x86服務器集群來代替傳統的小型機系統(如VAX),提供運行電網調度各核心業務所需的全部計算能力。同時,采用獨立的存儲設備,用于保存電網調度的所有業務數據(如運行數據、拓撲數據等),并提供配套的數據備份功能。
作為電力系統的“神經中樞”,D5000的安全與穩定運行對電網的安全與可靠供電有著重大影響。“如果D5000的運行出了問題,那么將對電網的安全運行造成威脅,這不僅會對供電企業本身造成損失,更重要的是會影響到國民經濟的運行與社會的穩定”,國家電網公司調度自動化處指出,“因此,我們在進行設備選型時,安全性與可靠性是放在***位的”。
首先,服務器作為最基礎的計算平臺,其安全性自然成為國家電網的關注重點。自2010年以來,“x86服務器+安全的Linux操作系統”的基礎架構平臺,已經在中國的電網調度自動化系統中得到廣泛的應用。之所以選擇Linux作為操作系統,是因為Linux便于定制、便于根據電力行業的特點進行針對性的安全改進。這樣一來,作為計算平臺的服務器,便要求其具有很好的兼容性,以便能夠運行經過了重大改進的Linux操作系統。
其次,根據中國國家標準的規定,調度自動化設備的可靠性必須滿足:年平均可用率大于99.99%、系統平均無故障運行時間(MTBF)大于 25000小時。在D5000的系統架構中,所有的業務應用均運行在服務器上,所有的業務數據均保存在存儲設備中,作為24小時不間斷運行的電網調度自動化系統,服務器和存儲設備的可靠性將直接影響到其承載的SCADA、EMS等核心業務的可靠運行,進而影響到整個電網的穩定運行。
電網調度自動化系統是一個實時處理系統,這種實時性主要體現在D5000要能夠對電網中發生的某些緊急事件做出足夠快的響應,通常這一要求為“秒級”。例如,當某條500kV的線路因故(如地震、雷擊等)發生供電中斷時,調度中心需要迅速調整電網中的潮流分布,以確保對用戶特別是重要用戶的供電安全。此時,調度中心的EMS軟件就需要從存儲設備中讀取大量的電網運行與電網拓撲數據,并進行大量的計算,以迅速做出電網負荷的調整建議、或直接向發電廠(變電站)發出遙控與遙調指令。在這種情況下,IT設備的性能將面臨以下挑戰。
對服務器而言。一方面,安裝在調度中心的前置通信服務器需要實時處理大量的、由SCADA系統上報的遙測與遙信數據;另一方面,運行有EMS等核心業務的服務器需要對采集上來的數據進行快速的計算與分析,以便及時向各廠站發出遙控與遙調指令。例如,我國規定,變位信息、廠站端工作狀態變化信息,必須在1秒內上報到調度中心;而對于高優先級的調度任務而言,調度中心必須在2秒內做出響應。對于大型電網而言,以往多采用小型機才能滿足電網調度對計算能力的要求。
對存儲設備而言。在D5000中,存儲設備的一個主要用途是保存由SCADA采集的電網運行數據。SCADA通過安裝在發電廠和變電站的遠動裝置采集遙測與遙信數據,并將其實時(秒級)保存到存儲設備中。由于大型電網中的電氣設備數量成千上萬,每時每刻更新的各種數據量也十分龐大,SCADA在實時保存這些數據時,IOPS往往高達數十萬。同時,為確保運行數據的安全,SCADA還將對實時數據啟動“分鐘級”、“15分鐘級”的定期備份機制。這樣,電網的規模越大、運行的應用越多,D5000需要保存的業務數據量就越大,其對存儲設備的讀取就越頻繁。
“D5000是一個復雜的系統,涉及到多種設備及軟硬件的配合使用。除安全性與可靠性之外,我們對每種設備的性能及相關的兼容性都很關注。只有通過嚴格技術測試和兼容性測試的設備,才能正式應用到D5000中”,國家電網公司調度自動化處說。
解決方案
針對國家電網D5000調度系統對IT設備的特殊需求,華為加大了與北京四方繼保自動化股份有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司等行業伙伴的合作,并成立了專項工作組進行需求澄清與方案設計。在充分理解D5000特殊需求的基礎上,華為提出了“RH2485 V2四路服務器 + E6000刀片服務器 + S5600T統一存儲”的組合解決方案,并按照國家電網的要求進行了技術測試。
首先,針對電網調度系統“x86服務器 + 安全的Linux操作系統”的基礎架構平臺,華為服務器均支持現場調整與優化,很好的解決了客戶定制Linux操作系統對計算平臺的兼容性問題,有力的保障了其上層業務應用的安全性。同時,華為與行業合作伙伴聯合成立兼容性實驗室,確保服務器、存儲設備對***調度軟件的版本兼容性。
在可靠性方面,華為服務器和存儲設備對關鍵部件(如電源、風扇、控制器等)均采用冗余架構設計,確保系統無單點故障。特別的,華為S5600T還支持數據保險箱、文件系統鏡像、存儲多路徑、硬盤數據預拷貝等軟件技術,進一步保障了存儲設備的可靠運行。
憑借著對客戶需求的深刻理解,以及與各行業伙伴良好而深入的合作,華為IT設備在國家電網組織的技術測試中,以優異的性能、良好的兼容性和可靠性,在眾多廠商中脫穎而出,并在D5000調度系統中獲得關鍵應用:
RH2485 V2四路服務器。針對電網調度的SCADA、EMS、WAMS等在線運行的業務,采用華為RH2485 V2服務器部署,由多臺RH2485 V2組成服務器集群為D5000提供計算能力。RH2485 V2為2U高度,***支持4個Intel E5-4600系列CPU、1.5TB內存,可為上層的業務應用提供高性能、高可靠的計算能力。
E6000刀片服務器。針對電網調度仿真培訓DTS的離線應用,采用華為E6000刀片服務器部署。E6000采用8U/10刀片架構,單框***支持40個CPU,可為DTS提供超大計算能力。同時,E6000還集成了GE、FC交換模塊,組網靈活,簡化了系統架構,提供完全滿足DTS要求的“計算、網絡一體化”的應用方案。
S5600T統一存儲。在調度系統的I區、II區部署1臺S5600T,為前端計算集群的SCADA、EMS、DTS等核心應用提供共享存儲功能。S5600T采用新一代PCI-E 2.0總線技術及SAS2.0高速IO通道技術,系統內部交換帶寬高達36GB/s,可提供20萬IOPS的吞吐能力。如果未來業務壓力增大,可支持通過 SmartCache技術將熱點數據智能遷移到SSD存儲資源池當中進行加速,以滿足D5000對吞吐能力的要求。
客戶收益
目前,華為服務器和存儲設備在國家電網公司及其下屬省級電力公司的D5000調度系統中獲得了批量應用。
“華為服務器與存儲設備在國電調度系統有較長的應用時間,性能出色,表現穩定、可靠,能充分滿足我們的業務需求。同時,華為還能提供業界最快捷的售后服務,是值得信賴的供應商”,國家電網公司調度自動化處評價道。