一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法及系统技术方案

一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法及系统，方法包括：系统初始化后更新计算任务作业时长期望和计算资源状态；更新计算任务双等待队列的状态；向继电保护整定计算云平台提交计算任务，由计算资源调度服务根据计算任务的数据依赖情况，将其添加到等待队列；由计算资源调度服务根据计算资源的可用情况和计算资源等待队列中计算任务的执行优先级进行计算资源分配并执行计算；计算任务执行完成后，由计算资源调度服务采集该计算任务的作业时长。本发明专利技术在满足数据依赖约束的基础上，调节不同类计算任务的等候时长，改善继电保护整定计算系统的使用体验，有利于提升系统运行效率。运行效率。运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统继电保护
，更具体地，涉及一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法及系统。

技术介绍

[0002]继电保护装置是电力系统安全稳定运行的重要保证。为了满足电力系统对继电保护装置提出的灵敏性和选择性要求，需要对继电保护装置的定值进行准确合理的整定计算。电网规模扩张、新能源大量并网、交直流电网混连等电网新特征对继电保护整定计算提出了更高的要求，基于云平台的继电保护整定计算系统的应用，提高了全网电力系统整定计算工作的数字化、智能化水平。云计算平台承载了全部用户的数据计算负荷，需要通过合理的资源调度方法控制计算任务有序执行。
[0003]现有技术中，计算资源调度算法有：先到先服务调度算法、最短作业优先调度算法、优先级调度算法等。先到先服务调度算法根据计算任务提交的先后顺序作为计算资源分配的优先级参考因素，是最为简单的调度策略，可能导致计算简单的任务出现较长的响应时间。最短作业优先调度算法则总是将计算资源分配给执行时间最短的计算任务，因此可能使计算时间较长的任务长时间处于等待状态。优先级调度算法根据计算任务提交时设定的优先级指标分配计算资源，分为抢占式的和非抢占式的，在继电保护整定计算系统中，难以进行不同用户或不同计算任务的优先级划分。
[0004]继电保护整定计算中的整定参数计算需要考虑电网的多种运行方式和检修状态，包括大量的计算工作。同时，不同计算任务之前存在数据依赖，如计算保护定值需要短路电流计算结果，计算短路电流需要节点阻抗矩阵，等。
[0005]近年来，云计算成为现代信息技术的关键，将云计算引入到继电保护整定计算中，是当前继电保护发展的趋势和必然。现有技术1(CN112163734A)“基于云平台整定计算资源动态调整方法及装置”，根据当前电网的用户任务确定计算资源，并判断雾服务器的当前计算资源是否满足所述计算资源；若满足所述计算资源，则利用所述雾服务器处理所述用户任务，否则利用云服务器处理所述用户任务。通过将雾计算与云计算方法相结合，应用于整定计算云平台中，利用雾计算与云计算的各自的优势，动态调用云平台计算资源，提高整定计算资源调用效率。但是，现有技术1中未考虑存在大量计算任务时的执行排序问题，因此不能充分利用云计算资源，甚至还会影响继电保护整定计算系统的响应速度和运行稳定性。
[0006]现有技术2(CN110633085A)“基于微服务架构的继电保护整定计算方法及装置”，检测微服务架构的每个微服务的当前运行性能及当前状态，以监控各服务运行是否正常；若异常，则查找运行异常的服务，并重启运行异常的服务；若正常，则根据预设需求确定运行参数，并依托于订阅管理服务、权限管理服务为用户提供相应的可视化界面，基于每个功能的颗粒化服务，并根据订阅的服务配置相应的功能，生成整定计算结果。基于虚拟化的微服务组件、统一的微系统平台，实现继电保护整定计算系统功能的逻辑独立、操作系统的精
简化以及各功能模块灵活订阅；但是，现有技术2侧重于解决继电保护整定计算服务分解和运行监管问题，未涉及继电保护整定计算服务或构成其整体的微服务运行过程中必不可少的大量计算任务的资源调度问题，因此并未从系统运行效率和用户使用体验方面有所提升。
[0007]现有技术3(CN111522869A)“适用于多租户的整定计算云数据管理方法和整定计算系统”，创建租户表；抽取各级电网租户公共数据部分作为公共数据库，并创建公共租户表数据，以形成共享数据库；将各租户差异化数据部分作为独立数据库，并选取独立数据库中的租户，以根据租户ID创建虚拟租户表；根据租户ID对独立数据库中的数据进行隔离。由此，不仅能够保证系统资源的充分利用，减少资源占有成本，而且能够保证各租户之间数据的安全性、共享性以及相对独立性，有效地管理了多租户在云环境中产生的大量数据，同时，也满足了租户个性化的需求；但是，现有技术3未考虑多租户场景下，继电保护整定计算系统面临的大量计算任务的调度方法，可能导致部分用户的使用体验存在差异。
[0008]综上，基于云平台的继电保护整定计算系统包含模型交互、检查评价、整定计算、数据管理等各类应用模块，不同应用之间的计算资源消耗存在差异；在云计算资源负载较高时，应用提交的计算任务在执行前需经过一定的等待时间，常用的先到先服务调度算法，面对相同计算任务的响应时长变化范围较大，给用户带来系统运行不稳定的主观感受。因此，研究一种云平台计算资源调度方法，通过记录不同类计算任务的时间消耗，使任务等待时长与作业时长期望值呈正相关，从而使计算任务从提交到完成的总响应时长更为稳定。

技术实现思路

[0009]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提出一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法及系统，在满足数据依赖约束的基础上，调节不同类计算任务的等候时长，改善继电保护整定计算系统的使用体验。
[0010]本专利技术采用如下的技术方案。
[0011]一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，包括：
[0012]步骤1，系统初始化；
[0013]步骤2，更新计算任务作业时长期望和计算资源状态；
[0014]步骤3，更新计算任务双等待队列的状态；其中，计算任务双等待队列包括计算资源等待队列和计算数据等待队列；
[0015]步骤4，向继电保护整定计算云平台提交计算任务，由计算资源调度服务根据计算任务的数据依赖情况，将其添加到等待队列；
[0016]步骤5，由计算资源调度服务根据计算资源的可用情况和计算资源等待队列中计算任务的执行优先级进行计算资源分配并执行计算；
[0017]步骤6，计算任务执行完成后，由计算资源调度服务采集该计算任务的作业时长。
[0018]优选地，步骤1中，系统初始化包括：设置计算任务作业时长期望的初始值。
[0019]优选地，步骤2中，基于各类计算任务的历史作业时长，采用指数加权移动平均的方法，以如下关系式更新该类计算任务的作业时长期望E
n
：
[0020]E
n
＝αE
n
‑1+(1
‑
α)t
n
[0021]式中，t
n
为某类计算任务第n次执行的作业时长，E
n
‑1为某类计算任务执行第n
‑
1次
后的作业时长期望，E
n
为某类计算任务执行第n次后的作业时长期望，α为加权系数，且α∈(0,1)。
[0022]优选地，步骤2中，计算资源状态为所有计算单元的可用状态，包括空闲和忙碌；更新计算资源状态，即更新每个计算单元的可用状态，当计算单元中没有计算任务或计算任务已执行完成时，该计算单元的状态设置为空闲；当计算单元中有正在执行的计算任务，该计算单元的状态设置为忙碌。
[0023]优选地，步骤3中，计算任务双等待队列，用于对已提交的计算任务进行优先级排序，其中优先级更高的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，系统初始化；步骤2，更新计算任务作业时长期望和计算资源状态；步骤3，更新计算任务双等待队列的状态；其中，计算任务双等待队列包括计算资源等待队列和计算数据等待队列；步骤4，向继电保护整定计算云平台提交计算任务，由计算资源调度服务根据计算任务的数据依赖情况，将其添加到等待队列；步骤5，由计算资源调度服务根据计算资源的可用情况和计算资源等待队列中计算任务的执行优先级进行计算资源分配并执行计算；步骤6，计算任务执行完成后，由计算资源调度服务采集该计算任务的作业时长。2.根据权利要求1所述的一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，其特征在于，步骤1中，系统初始化包括：设置计算任务作业时长期望的初始值。3.根据权利要求1所述的一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，其特征在于，步骤2中，基于各类计算任务的历史作业时长，采用指数加权移动平均的方法，以如下关系式更新该类计算任务的作业时长期望E
n
：E
n
＝αE
n
‑1+(1
‑
α)t
n
式中，t
n
为某类计算任务第n次执行的作业时长，E
n
‑1为某类计算任务执行第n
‑
1次后的作业时长期望，E
n
为某类计算任务执行第n次后的作业时长期望，α为加权系数，且α∈(0,1)。4.根据权利要求1所述的一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，其特征在于，步骤2中，计算资源状态为所有计算单元的可用状态，包括空闲和忙碌；更新计算资源状态，即更新每个计算单元的可用状态，当计算单元中没有计算任务或计算任务已执行完成时，该计算单元的状态设置为空闲；当计算单元中有正在执行的计算任务，该计算单元的状态设置为忙碌。5.根据权利要求1所述的一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，其特征在于，步骤3中，计算任务双等待队列，用于对已提交的计算任务进行优先级排序，其中优先级更高的计算任务先获得计算资源；更新计算任务双等待队列的状态包括：对计算数据等待队列和计算资源等待队列的任务增减及任务等待时长的更新。6.根据权利要求5所述的一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，其特征在于，更新计算数据等待队列包括：当计算数据等待队列中的计算任务所需计算数据全部就绪时，将该任务从计算数据等待队列中移除；
当新的且存在未就绪计算数据的任务被提交后，将该计算任务添加到计算数据等待队列中；当经过一段时候时间Δt后，所有处于计算数据等待队列中的计算任务等待时间增加Δt。7.根据权利要求5所述的一种面向继电保护整定的云平台计算资源调度方法，其特征在于，更新资源等待队列包括：当有新的不存在计算数据依赖的任务被提交时，将该计算任务放置在计算资源等待队列中；当计算数据等待队列中的计算任务所需计算数据全部就绪时，将该计算任务添加到计算资源等待队列中；当存在空闲计算资源时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋闯，韩伟，杜兴伟，李仲青，刘磊，王晓阳，张浩，刘尧，郭培，崔屹峰，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司北京中恒博瑞数字电力科技有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：