面臨挑戰(zhàn)

 

• 增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。以滿足不斷增長(zhǎng)和持續(xù)變化的國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)和教學(xué)科研需求。

 

• 恒定的低延遲。國(guó)家電網(wǎng)需要確保在特定的時(shí)間延遲內(nèi)，實(shí)現(xiàn)精確、實(shí)時(shí)的電網(wǎng)仿真。

 

• 優(yōu)化平臺(tái)性能。針對(duì)國(guó)家電網(wǎng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件優(yōu)化，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

 

解決方案

 

• 部署基于英特爾®架構(gòu)的硬件平臺(tái)。部署英特爾®至強(qiáng)™處理器E5-2600系列和英特爾®以太網(wǎng)千兆位服務(wù)器適配器I350的服務(wù)器做為ADPSS的運(yùn)行平臺(tái)。

 

• 部署基于英特爾架構(gòu)硬件優(yōu)化的風(fēng)河*Linux*實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)采用風(fēng)河Linux，同時(shí)利用英特爾®編譯器和軟件庫等進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

 

影響

 

• 提高模擬能力。國(guó)家電網(wǎng)ADPSS可支持對(duì)3000臺(tái)發(fā)電機(jī)、30000條母線的大規(guī)模復(fù)雜交直流(AC/DC)電力系統(tǒng)實(shí)施全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真模擬。

 

• 增強(qiáng)的可擴(kuò)展性。國(guó)家電網(wǎng)高性能計(jì)算集群，支持上萬個(gè)處理器內(nèi)核的擴(kuò)展，滿足了國(guó)家電網(wǎng)面向未來的擴(kuò)展需求。

 

• 優(yōu)化的性能。英特爾針對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的需求進(jìn)行了平臺(tái)的性能測(cè)試，為國(guó)家電網(wǎng)選擇了更適合的軟硬件平臺(tái)，確保精確的國(guó)家電網(wǎng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真。

 

伴隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，電網(wǎng)負(fù)荷的需求急劇增長(zhǎng)、電源裝機(jī)也逐年增加，同時(shí)，特高壓線路、智能變電站等設(shè)備相繼投入運(yùn)營(yíng)，電網(wǎng)中各種裝置使得電網(wǎng)的運(yùn)行控制變得越來越復(fù)雜。對(duì)國(guó)家電網(wǎng)而言，不斷利用更新的技術(shù)手段改進(jìn)或優(yōu)化電網(wǎng)ADPSS，以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)的電力保障，變得越來越重要。

 

增強(qiáng)系統(tǒng)可擴(kuò)展性，保持計(jì)算周期內(nèi)恒定的低延遲和整體性能優(yōu)化

 

國(guó)家電網(wǎng)ADPSS首先遇到的是系統(tǒng)可擴(kuò)展性的挑戰(zhàn)，因?yàn)榘殡S供電設(shè)備、線路等等的增多，需要不斷的增加計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)的仿真。國(guó)家電網(wǎng)電科院電力系統(tǒng)研究所張星說到：“在現(xiàn)有的平臺(tái)下，我們發(fā)現(xiàn)，在為集群增加一個(gè)或多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算周期內(nèi)數(shù)據(jù)延遲增加，這不但會(huì)直接影響仿真性能，嚴(yán)重時(shí)還導(dǎo)致錯(cuò)誤的仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)而影響電網(wǎng)運(yùn)行決策。”

 

除了擴(kuò)展性的需求，國(guó)家電網(wǎng)ADPSS對(duì)系統(tǒng)的仿真延遲有著嚴(yán)格的需求。仿真系統(tǒng)從被測(cè)設(shè)備獲得輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模電網(wǎng)仿真計(jì)算后輸出的過程稱為一個(gè)仿真步長(zhǎng)。國(guó)家電網(wǎng)ADPSS要求每一個(gè)仿真步長(zhǎng)都是精確的50微秒，仿真系統(tǒng)的低延遲和硬件平臺(tái)以及軟件環(huán)境息息相關(guān)，例如處理器、網(wǎng)卡、操作系統(tǒng)、編譯器、集群消息傳遞接口等等。

 

“國(guó)家電網(wǎng)ADPSS不但要求7*24不間斷安全穩(wěn)定的運(yùn)行，而且要求實(shí)時(shí)仿真的數(shù)據(jù)延遲保持較低和恒定的狀態(tài)。高延遲無法實(shí)現(xiàn)在線的實(shí)時(shí)電網(wǎng)仿真，延遲的抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致在故障發(fā)生時(shí)無法確定是系統(tǒng)故障還是設(shè)備故障。因此，我們迫切需要一套硬件軟件一體化的完整解決方案解決這些難題，以保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。” 國(guó)家電網(wǎng)電科院電力系統(tǒng)研究所張星說。

 

此外，國(guó)家電網(wǎng)還需要對(duì)ADPSS實(shí)現(xiàn)整體性能優(yōu)化。讓多方硬件、軟件能夠協(xié)同的穩(wěn)定運(yùn)行已經(jīng)非常困難，此外還存在系統(tǒng)的更新，例如，驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)之間的兼容性等難題。國(guó)家電網(wǎng)電科院電力系統(tǒng)研究所張星談到：“我們期望找到一套硬軟件一體化的解決方案，并針對(duì)國(guó)家電網(wǎng)ADPSS的需求進(jìn)行整體性能優(yōu)化，同時(shí)能夠避免后顧之憂，讓技術(shù)人員從軟件的更新部署、兼容性排查等繁重的工作中解脫出來，將更多的時(shí)間專注在研究ADPSS的功能優(yōu)化或其它系統(tǒng)開發(fā)上。”面對(duì)這些難題，國(guó)家電網(wǎng)和英特爾和風(fēng)河公司緊密合作，完成了英特爾硬件軟件一體化解決方案的概念驗(yàn)證和詳細(xì)測(cè)試，最終，國(guó)家電網(wǎng)決定為其ADPSS系統(tǒng)部署基于英特爾技術(shù)的軟硬件一體化解決方案。

 

選擇英特爾硬軟件一體化解決方案

 

確保國(guó)家電網(wǎng)ADPSS計(jì)算周期內(nèi)的延遲需要硬件平臺(tái)和軟件環(huán)境的緊密集成。國(guó)家電網(wǎng)為其ADPSS選擇了基于英特爾至強(qiáng)處理器E5-2600系列的服務(wù)器，網(wǎng)卡采用英特爾®以太網(wǎng)千兆位服務(wù)器適配器I350，運(yùn)行環(huán)境為風(fēng)河Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，部署英特爾®數(shù)據(jù)面開發(fā)套件，并選用英特爾®Cluster Studio進(jìn)行編譯，集群之間的通訊統(tǒng)一采用英特爾消息傳遞界面庫。這些軟件和開發(fā)工具全部針對(duì)英特爾架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，提供最好的硬件和軟件集成。

 

“當(dāng)英特爾公司為我們介紹包括處理器、網(wǎng)卡、操作系統(tǒng)、編譯器、軟件開發(fā)平臺(tái)等等在內(nèi)的一體化解決方案時(shí)，我們立刻意識(shí)到，這正是國(guó)家電網(wǎng)一直期望并一直在尋覓的理想的國(guó)家電網(wǎng)ADPSS方案。” 國(guó)家電網(wǎng)電科院電力系統(tǒng)研究所張星說到。“另外，測(cè)試過程也表明了基于英特爾技術(shù)的ADPSS系統(tǒng)集群，并沒有因加入更多的計(jì)算節(jié)點(diǎn)而導(dǎo)致延遲增加，這滿足了國(guó)家電網(wǎng)ADPSS對(duì)擴(kuò)展性的需求。”

 

接下來，國(guó)家電網(wǎng)將繼續(xù)和英特爾公司在其它技術(shù)上緊密合作，不斷提升國(guó)家電網(wǎng)ADPSS的穩(wěn)定性和可靠性，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。

 

經(jīng)驗(yàn)

 

• 英特爾公司不僅僅可提供技術(shù)領(lǐng)先的硬件平臺(tái)，而且提供風(fēng)河實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)以及針對(duì)英特爾硬件優(yōu)化的包括編譯器、Cluster Studio以數(shù)據(jù)面開發(fā)套件等相關(guān)軟件。

 

• 國(guó)家電網(wǎng)利用英特爾公司提供的硬件平臺(tái)以及針對(duì)硬件而優(yōu)化的軟件開發(fā)平臺(tái)和工具不但提高了ADPSS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)和精確特性，而且獲得了包括針對(duì)性的性能優(yōu)化等附加服務(wù)。

 

• 針對(duì)特定應(yīng)用的性能測(cè)試從而確保硬件和軟件發(fā)揮最佳性能至關(guān)重要。