電網中也存在著典型的簇集網狀網絡，如省間聯絡線及其連接的外省網絡，以及閉環結構開環運行的配電網網絡。以省間聯絡線為例，在計算輸電網潮流時，省間聯絡線及其連接的外省網絡通常被等效成單節點，該節點負荷為聯絡線上計劃流過的潮流。

除去省間聯絡線和配電網，如果能夠在輸電網中找到更多的簇集網狀網絡，那么母線負荷預測和靜態安全校核的問題都將得到簡化。然而，為了電網運行可靠性的考慮，輸電網多為環狀結構，很難找到這樣的簇集網狀網絡。

基于以上分析，雖然在輸電網中難以找到對所有外部網絡支路GSDF相同的簇集網狀網絡，但如果將外部網絡定義為電網的關鍵斷面，將GSDF相同條件削弱為相似，就可以找到對關鍵斷面具有基態和斷態特性的“類簇集網狀網絡”，稱為“虛擬母線”。 此外，為了提高虛擬母線負荷的可預測性，還進一步要求各成員節點所掛接負荷的負荷曲線需要具有相似性，這將有利于提高虛擬母線負荷配比因子的規律性，降低配比誤差。2虛擬母線及其特性分析

虛擬母線技術簇集網狀網絡的概念

簇集網狀網絡是電力網絡中一種具有特殊性質的拓撲結構，其特點是擁有一個簇頭節點，其他節點均通過此簇頭節點與外部網絡相連，簇頭節點起到匯聚簇內能量流的作用。這樣的網絡存在有利于負荷預測以及靜態安全校核的基態特性和斷態特J陛。然而，輸電網絡中簇集網狀網絡并不常見，但是卻存在同樣具有基態特性和斷態特性的“類簇集網狀網絡”，即“虛擬母線”。下文將首先闡述簇集網狀網絡及其基態、斷態特性，然后引出虛擬母線。 簇集網狀網絡是指內部節點網狀連接，并只能通過唯一的簇頭節點與外部網絡相連通的網絡。如 潮流分布反映了電網的能量流分布，描述了電網運行最基本的特征。簇集網狀網絡概念的應用，可以在很大程度上簡化電網的潮流計算(為了簡化問題的復雜度，本文將主要以直流潮流計算作為研究對象)。這種簡化主要體現在簇集網狀網絡的基態和斷態特性上。

虛擬母線技術斷態特性

斷態特性是指簇集網狀網絡成員節點之間連接關系的變化，如支路開斷、支路重構等，不會改變簇頭節點的虛擬負荷，也不會改變外部網絡的潮流分布。這是因為簇集網狀網絡成員節點之間為網狀連接，支路連接關系變化后，只要簇集網狀網絡仍保持連通，節點負荷就可以通過其他支路流向外部網絡，虛擬負荷Po維持不變，外部網絡的潮流自然也就不會改變。

這一特性在電網安全分析中具有重要應用。以靜態安全校核為例，對于一個具有簇集網狀網絡特征的局部電網，當其內部支路發生開斷故障時，可以不必對其外部網絡的潮流分布進行校驗，而只需關注其內部支路的潮流變化。如此，簇集網狀網絡內部故障所帶來的安全約束數目將被大幅度削減，安全校核的速度將得以提升。

虛擬母線是在電網中存在一些緊密聯系的連通的局部網絡，其內部各母線對關鍵斷面具有相同或相近的GSDF，同時其內部母線的負荷曲線具有一定的相似性，即定義這些母線所組成的連通局部母線組為虛擬母線。

虛擬母線內部各母線對關鍵斷面GSDF的相似J陛使虛擬母線對關鍵斷面具有簇集網狀網絡的基態特性和斷態特性。

子母線(child bus, CB)是指組成虛擬母線的成員節點 。

虛擬母線基數(virtual bus cardinality)是指虛擬母線中所含有的子母線數量。

虛擬母線負荷(virtual bus load)是指虛擬母線中所有子母線的負荷總和。

若線路兩端節點均屬于同一個虛擬母線，則該線路為該虛擬母線的內部線路。 線路兩端節點不屬于相同的虛擬母線，則該線路為任意虛擬母線的外部線路。

根據虛擬母線的定義，虛擬母線應滿足下列聚合判據:1>虛擬母線的子母線對關鍵斷面具有相同或相近的GSDF; 2子母線掛接的負荷曲線具有相似性;3>子母線之間滿足拓撲連通性。除此之外，存在負荷轉供關系的母線也應被劃分到同一個虛擬母線，這樣能降低負荷轉供對預測帶來的影響。本節將提出一個高效的虛擬母線辨識算法，實現上述目標。

該虛擬母線的辨識算法主要包括2個步驟 :

第1個階段是粗辨識階段，采用層次聚類法.將GSDF相似的母線初步篩選出來。

第2個階段則采用差異距離衡量粗辨識虛擬母線內子母線的負荷曲線的相似程度，利用最小生成樹聚類法.使得具有相似負荷特性且拓撲上連通的母線被聚為一類，以確保虛擬母線滿足負荷相似性、拓撲連通性，并避免了轉供母線被分在不同的虛擬母線之中。

基于虛擬母線技術的負荷預測方法(virtual busload forecasting, VBLF)，本質上是對其內部子母線的歷史負荷進行加總，以生成虛擬母線歷史負荷樣本，據此對虛擬母線未來時段的負荷進行預測;并將預測值代入子母線的配比模型，求解各個子母線的負荷預測值。其實施步驟如下 。

1)虛擬母線辨識。

虛擬母線是滿足下列聚合判據的母線組:①虛擬母線的子母線對關鍵斷面具有相同或相近的GSDF;②子母線掛接的負荷曲線具有相似性;③子母線之間滿足拓撲連通性。通過這些聚類判據，將全網的所有母線劃分成N個虛擬母線。

2)生成虛擬母線的歷史負荷數據。

針對每個虛擬母線Uk，將虛擬母線內所有子母線的歷史負荷進行加總，得到虛擬母線歷史負荷集。

3)虛擬母線負荷預測。

基于歷史負荷集，構造一定的負荷預測方法對虛擬母線k=1 -N負荷進行預測，得到預測結果

4)配比模型。

維護“虛擬母線一子母線”配比模型，根據虛擬母線預測結果，得到子母線的預測值。配比因子可通過平滑近日配比因子得到。

基于虛擬母線技術的母線負荷預測方法，通過深入分析負荷預測誤差的形成機理，將誤差分為建模誤差、外推誤差與配比誤差3類，并分別提煉出面向不同類別預測誤差的數學表征;分析了虛擬母線技術對于各類預測誤差的作用方式，證明了虛擬母線技術有利于削減建模誤差和外推誤差;通過對負荷曲線相似母線的聚類，有效降低了配比誤差，從而全面提高了母線負荷預測精度。

虛擬母線是眾多相似特性母線的組合，因而天然地具有局域負荷特性，更適合引入地區氣象等相關因素進行建模;另一方面，由于虛擬母線內子母線對關鍵斷面的GSDF相似，因而不同子母線負荷對關鍵斷面的潮流影響是相近的，通過對虛擬母線負荷的預測，能夠快速掌控關鍵斷面的潮流變化趨勢。2100433B

服務器簡介

虛擬化是指通過虛擬化技術將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機，它是一個廣義的術語，目的是將IT基礎設施簡單化。虛擬化的對象可以包括服務器、Internet、桌面以及存檔空間的虛擬化。自從虛擬化這個概念的提出，其優點被大多數人所熟知，服務器虛擬也變得流行，在過去很長一段時間，世界有一半的服務器都被虛擬化過。它自身存在的一些問題也逐漸袒露在大家面前，例如:服務器虛擬化的過程中顛覆了原有的一些基本結構，使虛擬后的服務器的安全性問題沒有辦法得到保障，在此基礎上訪問一些軟件可能會產生個人隱私流出的危害，這也將連累被共同虛擬的服務器，而其保存方式也大大增加了信息被盜的幾率。由此可見，虛擬化帶來的弊端亟需人們解決，根據一項系統的研究表明，大部分的虛擬服務器都比物理服務器更容易被攻擊。

服務器優點

1、整合資源

完成資源整合是服務器虛擬化的主要工作，在信息時代，各行各業在發展過程中，產生的數據呈現爆炸式增長，如何實現對這些數據和資源的綜合利用，是各大行業亟需解決的問題。計算機服務器虛擬化技術的研發和應用，為實現資源整合提供技術支持和應用平臺。尤其是近年來，云計算技術的不斷普及，集中化資源管理愈發先進，為云技術的發展和推廣提供了條件，目前各大企業對計算機硬件資源的利用率不足20%，資源浪費現象依然非常嚴重，通過服務器虛擬化技術可在原應用保持不變的基礎上，集中在某一計算機服務器中，可促使企業的物力資源調利用率大大提升，從而降低了各項硬件的投入，節約了成本。

2、低能耗

在信息時代，技術革新的重中之重，也是降低資源消耗的主要途徑，云計算技術備受推廣，在IT界大量推廣云計算技術。計算機服務器虛擬化是提升資源利用率的主要途徑，也可以對能耗進行合理的管理。虛擬化技術則可以模擬出不同場景，從而實現對計算機系統中各種硬件及軟件進行全面系統的檢查，發現問題立即顯示在界面上，提醒相關人員及時處理，從而達到降低能耗，實現綠色發展的目的。

3、降低運營成本

在信息化服務商不斷經營轉型的背景下，集約化對成本控制提出了更高的要求，投資愈發精細化，而企業實現IT化運行的關鍵自傲與集中對數據中心的投資，此項內容主要涉及到兩方面內容；①計算機硬件和許可服務支持的投資。②計算機系統運維承的成本投資，通過計算機服務器虛擬化技術，能充分發揮服務器應的性能。

4、應用更加平坦化

通過服務器虛擬化技術可促使計算機服務器應用平臺更加平坦化和透明化，在信息時代，數據中心平臺逐年增加，計算機服務器的應用愈發復雜，不同平臺在具體運行過程中，需要充分考慮不同操作系統和中間件的層面問題。通過服務器虛擬化技術可有效解決此類問題，將應用和硬件平臺相互隔離，實現了跨越平臺的限制。

服務器關鍵技術

1、CPU虛擬化技術

將計算機服務器中的物理CPU虛擬成為一個虛擬的CPU，系統操作可同時使用一個或者多個虛擬CPU，在計算機服務器系統虛擬化CPU可實現相互隔離。目前很多計算機操作系統都是基于X86架構組建起來的，在系統研發設計中，CPU在運行過程中主要涉及到四個層級，分別是Ring0、Ring1、Ring2、Ring3。其中Ring0屬于指令層級，可有效執行任何指令，比如；CPU運行的修改都是在Ring0中完成的。虛擬化X86系統，在運行需要在操作系統和硬件之間同時設置虛擬層，Ring0通常情況下，只能在虛擬層中運行，使得一些比較特殊的指令，無法直接作用在硬件上。虛擬化技術則能對各種指令進行有效執行，在計算機服務器虛擬中采用了先進的二進制代碼動態翻譯機，無論是普通指令，還是特權指令都能有效執行。應用比較先進的前插陷入指令，直接作用在虛擬機上，由虛擬機進行指令翻譯，再執行相關操作，此種做法和傳統虛擬技術相比，從而實現多系統操作，是目前實現CPU虛擬化的關鍵技術。

2、內存虛擬化技術

內存虛擬化是實現計算機服務器虛擬化的核心，眾所周知，計算機的內存決定了計算機系統的運行效率和穩定性，內存虛擬化的主要原理對服務器中的所有內存都進行統一管理，然后通過虛擬化的封裝技術，讓內存能夠在虛擬機中良好運行。進而促使每個虛擬機都能良好運行。在實現計算機服務器虛擬化過程中，內存虛擬技術和CPU虛擬技術同等重要，訪問次數的頻率也相互一致。實現虛擬化內存的關鍵在于實現對物理內存的合理管理，并實現對內存的合理劃分，構建起和虛擬層所需內存地址及計算機服務器內存地址相互一致的映射關系，從而確保整個虛擬層的內存訪問能夠在虛擬化內存和物理內存中的一致性。

3、設備、I/O和網口虛擬化技術

在計算機服務器虛擬化實現過程中，設備和I/O也是計算機系統的主要組成部門，也需要實現虛擬化，才能促使服務器也實現虛擬化。和內存虛擬化相比，設備、I/O和網口虛擬化主要通過專業的封裝技術來實現，為虛擬機的運行提供技術支持。經常滿足虛擬機進行設備訪問和I/O請求的需求，在計算機服務器虛擬化平臺中，為設備和I/O的虛擬化實現奠定了堅實基礎。在具體運行中，各設備型號、配置、參數等在計算機服務器中存在一定的差異，但具體實現計算機服務器中，虛擬機和實體機之間數據和信息的互換，展現出服務器虛擬化技術應用的效果。此項技術的合理應用，既能拓展計算機服務器虛擬化技術的應用范圍，也可以大幅度降低信息時代對計算機底層硬件的依賴程度。只要搭設虛擬平臺，就可以實現在不同物理機上的相互遷移。

4、實時虛擬遷移技術

此種虛擬技術和基站軟切換的機理基本相同，在計算機服務器中構建了2條鏈路，虛擬機在實際運行過程中，能夠把相對完整的運行環境從原宿機快速遷移到新宿機中，整個遷移過程所需的時間非常短，用戶技術幾乎察覺不到任何變化。簡而言之，實時虛擬遷移技術就是數據拷貝、傳送、切換的過程，對計算機服務器硬件維護有非常重要的意義。

服務器風險

1、虛擬化項目最初并未涉及信息安全。

有一項權威的研究發現，在最初創建以及策劃時，少于一半的科研項目是不符合安全規定的。有時團體工作時會刻意地把安全問題忘記，可是虛擬化過程中帶來的問題是不容忽視的，多個虛擬化服務器工作時帶來的弊端比未被虛擬化時帶來的問題更為嚴重。所以研究這些問題時也更為繁瑣。

2、底層虛擬化平臺的隱患影響所有托管虛擬機。

將服務器虛擬化就像在電腦上運行程序一樣，都需要借助一個平臺。而該平臺或多或少會有一些bug而被人們疏忽。最近一些大型虛擬化廠商多次傳出虛擬化生產線存在安全隱患，這些隱患尚未得到解決。所以一些人想要攻擊時都會選擇進攻底層虛擬化平臺，通過控制住中樞系統，逃脫安全檢測。進而將病毒帶入各個服務器中，攻擊其弊端，獲得了閱覽所有信息的權限，導致信息的泄露。

3、虛擬機之間的虛擬網絡使現有的安全策略失效。

一些知名的虛擬化生產廠商使用建立虛擬機和虛擬網卡的辦法使各虛擬機之間能相互關聯以此來實現信息發送與接受的能力。一些主流的保護系統的保護范圍都只能保護常規服務器的進出流量，卻無法看到各個虛擬機之間的流量傳輸，無法對虛擬化的流量傳輸提供保障。

4、將不同安全等級的虛擬機未進行有效隔離。

一些虛擬化生產廠商正在嘗試將服務器全部虛擬化，這樣既減少了經費又加快了生產速度。這些服務器包括許多隱私等級較高的系統，所以就要求虛擬機足夠安全。而如果未將安全指數不同的服務器分離開，它們由相同的服務器支配，高等級的虛擬機的安全性也會降低并被較低的所控制。

5、缺乏對虛擬機管理程序的安全訪問控制。

虛擬機管理程序就像人腦的中樞神經系統，它支配著虛擬機的一切活動，對各個步驟下發指令，并監督更正兩端的功能，因此必須設立權限防止被隨意更改。如果沒有這種訪問權限，HK們就會通過地址連接到中樞神經上，就算他們無法輕易進入程序也可以通過創建多個服務器進而使管理程序滿載，迫使管理程序崩潰進而摧毀所有的虛擬機。

在建立虛擬基礎架構時,有許多設計要素會有助于形成穩健的最終部署，確保虛擬基礎架構長期穩定運行。

虛擬基礎架構從底層硬件直到上層的虛擬化軟件，有太多因素都需要在規劃虛擬基礎架構時認真考慮。探討怎樣運用虛擬基礎架構逐層分析的方法實現一個新的虛擬基礎架構部署，同時提出產品選型、環境規劃戰略。

需要作出的關鍵決策之一就是：選定虛擬基礎架構平臺。虛擬基礎架構層負責協調每個運行在您的虛擬基礎架構中的虛擬的工作負荷。在為您的虛擬基礎架構方案選擇一個虛擬基礎架構平臺之前，請基于您當前和未來的IT工作負載評估擴展性：這些負載如何裝載到軟件空間來提供軟件定義的服務，虛擬基礎架構是否能被管理層平臺操控，是否能提供足夠的計算功能，是否有足夠的性能來支持您的應用在虛擬基礎架構環境中運作。

由于虛擬基礎架構主機需要物理硬件，您當然總會期望能在每個物理主機上盡可能合理地放置最高數量的虛擬機。

您可能會想要了解您的虛擬基礎架構組織的歷史增長率，以及任何虛擬基礎架構擴張計劃。例如，如果您的公司計劃啟用另一個分支機構，通過向虛擬基礎架構層中新增一臺虛擬化主機，您應該能輕松搞定。相反，如果您打算關閉一個業務部門，您也應該能夠輕松地縮減規模。在虛擬基礎架構管理程序層向上和向下擴展的靈活程度是選擇虛擬基礎架構管理工具時需要考慮的重要因素。

此外，這也是為虛擬基礎架構方案提升工作負載可用性的好思路。當您的虛擬基礎架構平臺有更新發布時，當前的虛擬基礎架構主機將需要進行升級。在虛擬基礎架構主機升級期間，保障運行中的虛擬基礎架構的工作負載的可用性至關重要。物理主機必須組成集群來實現高可用性，虛擬基礎架構平臺必須提供提供故障轉移功能以確保工作負載可以在升級之前遷移到另一臺主機。

注意不要被（供應商）鎖定。市場上的虛擬基礎架構供應商并不算少。雖然VMware繼續維持虛擬基礎架構主導地位，但許多組織計劃將VMware vSphere和Microsoft HYPER-V混合部署。

但這是一個好辦法嗎？某些虛擬基礎架構計算功能只有只有特定的虛擬化廠商能夠實現。例如，VMware 和 HYPER-V 有 SR-IOV 功能，提高了虛擬基礎架構資源密集型應用程序的性能。但是VMware不支持實時遷移虛擬機，而 HYPER-V 不支持為 Linux虛擬機啟用SR-IOV 功能。

另一個要考慮的虛擬基礎架構設計問題是應用程序的支持。您的業務流程應用程序可能會在您當前部署的虛擬基礎架構主機上成功運行，但如果軟件需要升級怎么辦？您可能需要跟您的虛擬基礎架構應用程序供應商溝通，了解他們的虛擬基礎架構升級細節，虛擬基礎架構升級變化是否會影響到您托管的特定的應用程序。

許多虛擬基礎架構應用程序供應商開始采用新的集裝箱化開發方法。因此，您可能希望虛擬基礎架構部署支持應用集裝箱化的虛擬化服務器/主機。

利用不同虛擬基礎架構供應商的軟件部署虛擬化主機的一個附帶好處是，如果在未來某一時刻您的組織決定實施虛擬基礎架構私有云，您將擁有更多選擇余地。

并非所有虛擬基礎架構公共云提供商都能支持源自每一家虛擬基礎架構上的工作負載。例如，如果您在HYPER-V 虛擬機上承載您的虛擬基礎架構應用程序，并打算遷移到亞馬遜EC2公共云，您就需要對這些虛擬機進行轉換，才能被基于 Xen 的亞馬遜 EC2支持。

由虛擬基礎架構主機提供的兩個最重要的服務是：存儲和網絡。

虛擬基礎架構存儲服務為存儲協議、存儲陣列和存儲網絡提供必要的支持。您對虛擬基礎架構的選擇會直接影響到物理存儲層。例如，如果虛擬基礎架構部署在一個虛擬化主機上的存儲服務程序對存儲協議和存儲陣列缺乏支持，您就無法訪問和利用虛擬基礎架構底層物理存儲基礎設施——您的整個基礎架構可能需要進行升級。

您應該選擇具備以下特征的虛擬基礎架構主機，可以不停機在線擴展存儲，整合的物理存儲層同時支持數據塊存儲和文件的存儲、更大的虛擬化負載容量。別擔心虛擬基礎架構空間耗盡。您可以在隨時為虛擬基礎架構工作負載增加存儲資源，但虛擬基礎架構物理主機是否支持存儲擴展是個問題。如果物理主機不支持存儲動態擴展，虛擬基礎架構管理將會很艱難。

同時，網絡服務層必須提供必要的協議才能支持對物理網絡基礎設施的管理，同時對虛擬基礎架構主機上運行的虛擬機提供網絡隔離。

融合的虛擬基礎架構具有成本效益并能提供靈活的管理。傳統的方法是，通過規劃每個虛擬基礎架構網絡部件的冗余來組建一個高可用和冗余的網絡。例如，許多組織使用單獨的交換機、網絡路徑和線纜來部署專用的以太網網絡。雖然這辦法能有效解決當前虛擬基礎架構問題，卻難以有效地適應未來虛擬基礎架構網絡的變化。冗余控制由物理網絡層完成，這就增加了在網絡組件管理方面的開銷。

大多數虛擬基礎架構供應商支持融合網絡架構，此場景下存儲和網絡的流量將共用相同的交換機和線路。虛擬基礎架構要求您用單個網絡適配器來承載各種流量，如群集、虛擬機、管理，等等。

另外，對于虛擬基礎架構的場景中，不同的流量需要隔離，理解這一點很重要。這是虛擬基礎架構提供某些服務質量功能的必要方法。

母線使用條件

環境溫度

上限： 40℃

下限：-25℃

海拔：2000m以下

濕度：相對濕度在最高溫度為 40℃時不超過50%；溫度較低時允許有較高的相對濕度

凝露條件：有

地震基本烈度：6度設防

母線安裝地點

戶內、戶外

母線絕緣電阻

每一段封閉母線單元絕緣電阻值應大于或等于100MΩ 2500V兆歐表)。

母線介電強度

每一段封閉母線出廠前均經受1分鐘工頻干試耐壓試驗。

工頻耐壓及雷電沖擊耐壓數值，符合國家標準。

母線接地系統

符合IEC364-5-54對接地系統的要求。

母線防護等級

戶內型：IP40；戶外型：IP43、IP55。

母線負載性能

在額定電流下，外殼的溫升符合GB763-90《交流高壓電器長期工作時的發熱》標準要求。

母線短路性能

動熱穩定試驗符合GB2706-89《交流高壓電器動熱穩定試驗方法》標準要求。