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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2010/1/12 16:13:32
随着电力系统自动化程度的提高，为及时掌握电能量在电网发电侧和配电网中的动态负荷分配，充分利用电力系统中专用通信网络来承载电能量信息，必须建立电力调度数据信息网络，同时要求电力调度数据信息与其它管理信息从第二层进行隔离，以确保电力调度数据网络稳定运行。为满足这样的要求，对广东省广电集团有限公司（以下简称广电集团）的异步传输模式（ATM）网络进行了研究，并规划了电力调度数据业务接入和实施应用。
1广东省电力调度数据系统的规划
1.1网络现状
广电集团广域骨干数据网络是依托裸光纤、同步数字系列准同步数字系列(SDH/PDH)提供的传输链路而建立起来的ATM网络，主要由北方电信网络公司Passport 15000/7400系列多业务交换机组成。核心层和骨干汇接层由Passport 15000系列交换机组成，边缘交换层由Passport 7400系列交换机组成。
核心层以2台ATM核心交换机为核心交换节点，广州区域信息网利用其中1台核心交换机。骨干汇接层有5个汇接区，以6个地区电力分公司为骨干汇接节点。边缘交换层以环网状结构接入骨干汇接节点。
1.2业务接入网络的规划
电力调度数据网络属电力系统企业内部专用业务网，为调度机构、调度范围内的厂站传递与调度业务相关的控制信息和数据提供业务平台。根据用户要求，广东省电力调度数据网络的覆盖范围包括21个地调站点和31个电厂站点，数据业务主要是广东省电力调度中心(以下简称调度中心)与21个地调站点、31个电厂之间的数据传输。
根据电力调度数据网络的特点和要求，利用省网已建成的广电集团ATM网络来组建调度数据网，部分未安装ATM设备的电厂按“就近接入”的原则接入到已有ATM设备的地调站点或电厂站点。
根据现有通信和数据网络的特点，采用ATM永久虚拟连接(PVC)组建电力调度数据网络，再接入ATM Passport设备上的虚拟路由器(VR)。对于部分没有ATM接入设备的电厂，端到端的ATM PVC无法实现，则采用接入点Passport VR的功能临时终结和发起ATM PVC的方案。为了保证安全、可靠，网络设计采用双星形网络结构，每个节点通过2条ATM PVC路径与调度中心连接，互为备份。
为了保证电力调度数据网络的正常运行，及时发现和排除故障，调度中心配置专用网际协议(IP)网络监控系统NetMonitor软件。该软件能够实时监视调度数据网络的拓扑结构、链路状态、协议状态、连通状态和稳定性等，并具有故障报警和记录功能。
1.3广东省电力调度数据网的配置
广东省电力调度数据网的系统结构如图1所示。在图1中，2台Cisco 7507路由器分别通过ATM接口与通信中心的2台Passport 15000系列交换机连接，2台Cisco 7507路由器之间通过100BaseTX以太网连接。电厂和地调站点上不同的VR(PP 7480或PP 7440)各自通过两条不同路径以PVC方式与调度中心的2台Cisco 7507路由器连接。
在电厂或地调的站点上，为每个电厂或地调设置各自独立的、专用的VR，电厂或地调通过VR接入调度网络，如发1、发2和发3连接到同一台Passport交换机上，在此交换机上必须设置3个不同的VR，即VR1，VR2和VR3。
在调度中心的2台Cisco 7507路由器上分别运用访问控制列表的功能控制不同电厂和供电公司之间的访问。这是因为在电力调度数据网络中，调度中心为控制站点，地调和各电厂为辅助站点，只允许控制站点和辅助站点间的通信，不允许辅助站点之间的通信。
1.3.1ATM 虚信道连接(VCC)配置
以各地调或电厂的VR作为PVC的发起端，调度中心2台Cisco 7507系列交换机作为PVC的终结端，通过不同物理链路分别建立2条互为备份的ATM VCC。根据电力调度数据网的业务需要，将ATM服务类别定义为固定比特率(CBR)。
1.3.2IP的选择
IP采用开放式最短路径优先(OSPF)动态路由协议，通过OSPF动态路由协议的链路状态发现机制，随时监控整个网络的拓扑变化，当一条PVC路径中断时，OSPF动态路由协议根据链路状态的变化自动选择另一条PVC路径，从而保证了网络的不中断运行。
1.3.3ATM 层和IP层的结合
ATM层和IP层的结合点位于 PVC的发起端和终结端。PVC发起端是ATM交换机，采用ATM多协议封装(multiprotocol encapsulation，MPE)服务方式，允许在ATM网络上发送IP信息。通过定义ATM MPE接口，并将其分别与VR的协议端口、ATM VCC关联，以实现ATM网络上的IP业务。PVC终结端是Cisco 7507路由器。从物理上看，每台Cisco 7507路由器只需采用一个ATM接口与各调度站点互连，由各调度站点发起的PVC全部终结在该端口上，这些PVC在二层是相互隔离的，不能互访。
2实施应用
2.1实施方案
根据不同的情况，各节点有3种接入方式。
2.1.1光纤加光收发器接入方式
对于已经安装了ATM设备的站点，在与之相连的调度所或者电厂间能提供光纤的前提下，可以考虑光纤加光收发器的接入方式。光纤加光收发器的接入方式如图2所示。
该方案结构简单，只用2个光收发器。此外，充分利用了现有的10BaseTX以太网接口，没有增加其它设备。在21个地调连到地区电力分公司的ATM交换机的情况下，采用该接入方式是较为适宜的。由于地调与地区电力分公司ATM交换机相距较近，有的甚至在同一栋大楼，因此其间以光纤连接。
2.1.2E1电路加转换器接入方式
除21个地调与地区电力分公司间是光纤连接外，其余的绝大多数情况下接入通道是SDH或者PDH的E1电路，例如大多数未安装ATM设备的电厂就近接入到地区电力分公司就属于这种情况。解决办法是利用ATM设备的光接口或者E1接口，通过增加终端设备达到将19个无ATM设备的电厂接入到目标设备，也可以利用ATM设备的以太网接口做各种转换，通过E1电路将19个无ATM设备的电厂接入。通过分析，采用后一种办法更经济，其接入方式如图3所示。
与光纤加光收发器接入方式相比，该接入方式增加了2个转换器，以太网接口为现有的10BaseTX以太网接口中的一个。
2.1.364 Kbps接入方式
未安装ATM设备且无E1通道的站点，采用64 Kbps接入方式。它是将ATM上现有的10BaseTX以太网接口转换为64 Kbps数据接口，然后与SDH或者PDH传输设备相接，到电厂端作相反转换，再进行电-光及光-电转换后转换为以太网接口，接入方式如图4所示。该方式在2.048 Mbps通道资源无法安排的情况下采用。
2.2接入方式的安全要求
电力调度数据网为电力生产专用网络，网络的设计必须符合安全性高的要求，例如不得利用第三方IP网络组网，不得与因特网及其它外部网络(包括企业其它内部网络)互联等。在网络的所有站点中，调度中心为控制站点用户，其它为辅助站点用户。控制站点发出的信息为辅助站点接收，任何一个辅助站点发出的信息都为控制站点接收，辅助站点之间没有信息通路。
电力调度数据网满足关键性业务的高可靠性要求，每天24 h不停顿运行，主要通路应有备份路由。网络点到点的带宽应不小于2.048 Mbps，个别未满足条件的可采用64 Kbps带宽。
网络必须满足实时性业务要求，时延小于50 ms，并且网络具备运行状态监视功能。
3结束语
广东省电力调度中心能量管理系统(EMS)与地调EMS、发电厂监控系统、变电站自动化系统间互联，以实现实时数据和其它电网调度信息的传输，是提高广东省电力调度自动化水平的一项重要工作。广东省电力调度中心实现EMS备用调度实时数据源、地方电源管理、发电计划考核、自动发电控制(AGC)、负荷预测和地调EMS应用需要电力调度数据网的支撑。基于电力调度的业务需求，在广东省电力调度数据网的组建实施方案中，以ATM网络来承载21个地调和31个电厂的调度数据业务。同时，为满足电力调度生产信息实时性、安全性和可靠性的要求，电力调度数据网还应该既能连接电力系统监视和控制系统，又能对办公自动化系统和公共信息网络进行有效的隔离。
电力调度数据网络的实施，使广东省电力调度自动化水平大大提高。电力调度数据网络的安全稳定运行，为广东省电力调度信息传递提供了高速、可靠的保证，为广东电网通信及自动化技术的发展奠定了坚实的基础。
参考文献
［1］张宏科，裘正定.ATM网络互连原理与工程[M].北京：清华大学出版社，1997
［2］RONALD W M.Cisco广域网组网技术[M].惠琳，谭星，史宗海，等译.北京：电子工业出版社，2001. 广东电力
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