基于微服务架构和云计算的电力系统调控软件任务调度关键技术研究

来源 :宁明超 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hongmei61
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目前,云计算技术已经广泛应用于电力系统中,各种电网调控软件陆续部署上云,以实现计算资源的弹性伸缩。然而,随着云环境中调控软件的数量不断增加,云内计算任务的数量也在不断增加,而处理任务的计算资源通常有限,一些任务由于不能获得资源而被延迟处理。尤其是在电网发生故障时,大量与故障处理相关的重要任务涌入云环境,导致一些重要任务无法按时完成,从而造成经济损失甚至安全事故。因此,设计一种高效的任务调度机制,使云环境中的海量任务得到合理的资源分配,对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。本文针对云计算模式下电力系统调控软件的任务调度问题,着重探讨能解决这一问题的任务调度模型、在线调度算法及调度性能提升方法。主要研究工作如下:(1)提出一种考虑调控任务多重属性的调度模型。具体包括建立考虑独立任务和工作流的任务模型;建立考虑服务实例与物理机资源约束的资源模型;建立考虑固有重要程度、松弛度和是否处于关键路径三项因素的任务重要程度模型,设计用于评估任务重要程度的效用函数。此外,设计了针对任务处理时长和资源使用量两类数据的数据收集方法,为任务调度提供数据支撑。(2)基于(1)中的任务调度模型和调控业务的需求,提出一种考虑任务重要程度动态变化的在线调度算法。首先,提出一种适用于电力系统调控软件的调度器框架;然后,提出了一种包含正常分配、资源预留、抢占式调度三种调度机制的在线调度算法;接着,提出了用于评估算法性能的五项指标;最后,提出一种基于统计学习的效用函数权重初值选取方法。通过一个电力系统调控软件对所提算法进行了验证,仿真结果表明,与先来先服务算法、最早截止时间优先算法、最小松弛度优先算法、固定优先级调度算法四种在线调度算法相比,所提算法在各项性能指标上均表现出显著优势,可以实现高效任务调度。(3)为提升(2)中所提调度算法的性能,提出一种基于Q学习的调度性能提升方法,其中Q学习是强化学习中的一种时序差分方法,适用于实时性较高且环境模型未知的场景。建立任务调度问题的强化学习模型,具体包括将效用函数的权重系数选取表示为动作,将当前待处理任务的特征表示为状态,建立了用于评估动作效果的回报函数。设计了基于Q学习的动作迭代过程,提出了可以实现权重系数离线学习与在线更新的调度器架构。通过一个电力系统调控软件对所提调度性能提升方法进行了验证,仿真结果表明,该方法可以有效提升调度性能,各项性能指标均得到一定程度的提高。
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