一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法技术

本发明专利技术公开了一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法，属于电力能源领域，包括如下步骤：获取网络拓扑和链路容量信息，初始化链路的负载权值和风险权值；计算当前需转移电力负荷所对应的数据任务量，并采用加权Dijkstra算法搜索出K条最优的转移路径；从K条最优路径中选择最优的一条作为下一数据任务传输的路径，或在不满足传输所需带宽时寻找下一时刻的最优路径；所有任务都已转移完毕后，计算所有数据任务转移的总用时。可通过数据中心网络改变数据中心电力负荷在城市电网的接入点，实现跨片区转移电力负荷，使城市电网负荷分布相对合理，减少因信息物理扰动而造成的负荷削减量。负荷削减量。负荷削减量。

【技术实现步骤摘要】
一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法


[0001]本专利技术属于电力能源领域，具体来说，涉及一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法。

技术介绍

[0002]随着我国城市化进程加快，城市电网于城市发展而言相对滞后。受制于城市有限的通道资源、落点缺乏、工期受阻等原因，电网建设缓慢且投资巨大。输变电容量不足且负荷分布不均导致局部城市电网运行容量不足。尤其在负荷多变、天气因素等信息物理扰动发生的情况下，城市电网局部阻塞状况更加频繁发生，运行控制难度也愈来愈大。
[0003]然而数据中心作为电网信息物理耦合的节点，具有以下特点可作为电网应对信息物理扰动的依据：其一，数据中心为城市网络的大型负荷，其容量与城市网络负荷匹配。其二，数据中心具备数据负载的时空迁移特性，由于数据中心通常分布在城市的不同地区，且数据中心间通过光缆互联使数据负荷具有时间、空间尺度上的迁移能力。其三，数据负荷具有峰值高、峰谷差大的特性。其四，数据负载与数据中心能耗有其关联关系。
[0004]目前，国内外对数据中心负荷空间转移研究主要集中在转移终点的选择，而考虑光网络链路的拥挤度与风险状况的数据任务转移链路选择的研究涉及较少。因此，如何利用数据中心的空间转移特性，考虑光网络链路的拥挤度与风险状况，通过能源和信息的协同控制以应对信息物理扰动是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法，用于缓解因信息物理扰动而造成的电网负荷削减问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法，包括如下步骤：步骤S1，获取网络拓扑和链路容量信息，初始化链路的负载权值和风险权值；步骤S2，计算当前需转移电力负荷所对应的数据任务量，安排任务转移队伍；步骤S3，采用加权Dijkstra算法搜索出K条最优的转移路径，判断所选的K条最优路径中是否存在满足下一数据任务传输所需带宽的路径，若满足，分配该任务一条最优路径进行传输；若K条路径都不满足，则初始化链路的负载权值和风险权值，并将该任务分配至下一时段进行传输，t=t+1；步骤S4，如果所有任务都已转移完毕，则计算所有数据任务转移的总用时，否则转入步骤S3。
[0007]上述负载权值用来表示光网络链路上转移数据任务的多少，若该链路的空闲容量越大，则其权值应越小，此时该链路被选为最优路径的概率更大，具体表示为：
其中，C0(x,y)为链路x
‑
y的初始权值，f(x,y)和W(x,y)分别为链路x
‑
y上的空闲容量和总容量，λ(x)为节点x的流量接纳值，即x所相连所有链路的空闲带宽与总带宽之比，λ(y)为节点y的流量接纳值，即y所相连所有链路的空闲带宽与总带宽之比，其中，λ(x)具体表示为：其中，L表示所有链路的集合。
[0008]上述的风险权值用来表示任务负载在传输过程中受到风险事件干扰而发生丢包、延时的可能性，具体表示为：其中，D(x,y)为链路x
‑
y之间的距离，A为光纤链路的可用率，R (x,y)为链路(x,y)的可靠性指标(p.u.)，N为链路上转移的任务数量，r
i
为第i个业务的重要度，r
M
为所有转移任务重要度的最大值。
[0009]上述的转移电力负荷所对应的数据任务量β计算方法具体为：其中，P
dm
为当前需转移的电力负荷量，μ为服务器的处理容量，PUE为数据中心的电能利用率，M为数据中心的服务器个数，k为常系数，f为CPU的工作频率。
[0010]上述的加权Dijkstra算法表示为将光网络所有链路长度乘上一个与之对应的动态系数，从而获得加权距离再进行最短距离寻优，此系数可描述链路当前承担的任务量以及风险情况，具体表示为：其中，α为均衡系数，C
*Load
(x,y)与C
*Risk
(x,y)分别表示负载权值与风险权值均一化处理后的结果，具体计算过程为：其中，C
max
(x, y)和C
min
(x, y)分别表示分配过程中权值的最大值和最小值。
[0011]上述的数据任务转移的总用时T计算方法具体为：其中，S为所用任务转移的批次数，t为单批次传输所用时间。
[0012]上述的均衡系数α用来权衡负载权值与风险权值所占的比重，α越大则链路分配时
更看重负载均衡，使得整个转移过程的风险性更高，采用各链路风险值的标准差S
L
作为风险均衡效果的评价指标，具体表示为：其中，|L|为光网络所有的链路数，S(x,y)为链路x
‑
y的风险度，μ为链路风险均值，具体计算过程为：具体计算过程为：。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.此信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法通过利用数据中心这个信息物理耦合节点，通过数据中心光网络实现跨片区转移电力负荷，使城市电网负荷分布相对合理，减少因信息物理扰动而造成的负荷削减量；2.在进行数据任务转移时考虑光网络链路的拥挤度与风险状况，从而为不同重要度的数据任务合理分配转移路径，从而降低光网络的阻塞率和数据任务传输风险，均衡链路负载流量和风险值；3.所设计的加权Dijkstra算法将光网络所有链路长度乘上一个与之对应的动态系数，从而获得加权距离再进行最短距离寻优，此系数可描述链路当前承担的任务量以及风险情况，使光网络达到最佳性能。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法流程图；图2为本专利技术中某区域电力光缆路由图示意图；图3为本专利技术中信息物理扰动场景示意图。
具体实施方式
[0015]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]如图1所示，信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法，应用在电力能源领域，包括如下步骤：步骤S1，获取网络拓扑和链路容量信息，初始化链路的负载权值和风险权值；步骤S2，计算当前需转移电力负荷所对应的数据任务量，安排任务转移队伍；步骤S3，采用加权Dijkstra算法搜索出K条最优的转移路径，判断所选的K条最优
路径中是否存在满足下一数据任务传输所需带宽的路径，若满足，分配该任务一条最优路径进行传输；若K条路径都不满足，则初始化链路的负载权值和风险权值，并将该任务分配至下一时段进行传输；步骤S4，如果所有任务都已转移完毕，则计算所有数据任务转移的总用时，否则转入步骤S3。
[0017]上述负载权值用来表示光网络链路上转移数据任务的多少，若该链路的空闲容量越大，则其权本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.获取网络拓扑和链路容量信息，初始化链路的负载权值和风险权值；S2.计算当前需转移电力负荷所对应的数据任务量，安排任务转移队伍；S3.采用加权Dijkstra算法搜索出K条最优的转移路径，判断所选的K条最优路径中是否存在满足下一数据任务传输所需带宽的路径，若满足，分配该任务一条最优路径进行传输；若K条路径都不满足，则初始化链路的负载权值和风险权值，并将该任务分配至下一时段进行传输；S4.如果所有任务都已转移完毕，则计算所有数据任务转移的总用时，否则转入步骤S3。2.根据权利要求1所述的一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，负载权值用来表示光网络链路上转移数据任务的多少，若该链路的空闲容量越大，则其权值应越小，此时该链路被选为最优路径的概率更大，具体表示为：其中，C0(x,y)为链路x
‑
y的初始权值，f(x,y)和W(x,y)分别为链路x
‑
y上的空闲容量和总容量，为节点x的流量接纳值，即x所相连所有链路的空闲带宽与总带宽之比，为节点y的流量接纳值，即y所相连所有链路的空闲带宽与总带宽之比，其中，具体表示为：其中，L表示所有链路的集合。3.根据权利要求2所述的一种信息物理扰动下能源和信息资源协同控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，风险权值用来表示任务负载在传输过程中受到风险事件干扰而发生丢包、延时的可能性，具体表示为：其中，D(x,y)为链路x
‑
y之间的距离，A为光纤链路的可用率，R (x,y)为链路(x,y)的可靠性指标(p.u.)，N为链路上转移的任务数量，r
i
为第i个业务的重要度，r
M
为所有转移任务重要度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，刘昊宇，汤奕，周吉，
申请(专利权)人：东南大学溧阳研究院，
类型：发明
国别省市：