李承松，梁炯光，陳業(yè)釗，蔣康明
（廣東省電力通信有限公司，廣東 廣州 510600）
摘 要：闡述了利用電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)、可靠的異步傳輸模式（ATM）技術(shù)組建廣東省電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)施方案，介紹了該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施方案中，根據(jù)不同的情況，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)邊緣采用不同的接入方式，在匯聚層配備了相應(yīng)的存取隔離安全機(jī)制，以確保電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全運(yùn)行和有效訪問。
關(guān)鍵詞：電力調(diào)度；數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡(luò)；ATM
Application of asynchronous transfer mode in power dispatching data network
LI Chengsong,LIANG Jiongguang,CHEN Yezhao,JIANGKangming
(Guangdong Electric Power Communication Co.,Ltd.,Guangzhou 510600,China)
Abstract:This paper describes the planning and implementation of constructing Guangdong's electric power dispatching data network by using electric power communication network and the advanced, reliable asynchronous transfer mode(ATM)technique. Some different accessing methods are adopted in this system. Meanwhile, an isolated security method is applied to ensure the safety and accessibility of the power dispatching data network.
Keywords:electric power dispatching;data transfer;network;ATM
隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，為及時(shí)掌握電能量在電網(wǎng)發(fā)電側(cè)和配電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)負(fù)荷分配，充分利用電力系統(tǒng)中專用通信網(wǎng)絡(luò)來承載電能量信息，必須建立電力調(diào)度數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)要求電力調(diào)度數(shù)據(jù)信息與其它管理信息從第二層進(jìn)行隔離，以確保電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。為滿足這樣的要求，對(duì)廣東省廣電集團(tuán)有限公司（以下簡稱廣電集團(tuán)）的異步傳輸模式（ATM）網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究，并規(guī)劃了電力調(diào)度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入和實(shí)施應(yīng)用。
1廣東省電力調(diào)度數(shù)據(jù)系統(tǒng)的規(guī)劃
1.1網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
廣電集團(tuán)廣域骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是依托裸光纖、同步數(shù)字系列準(zhǔn)同步數(shù)字系列(SDH/PDH)提供的傳輸鏈路而建立起來的ATM網(wǎng)絡(luò)，主要由北方電信網(wǎng)絡(luò)公司Passport 15000/7400系列多業(yè)務(wù)交換機(jī)組成。核心層和骨干匯接層由Passport 15000系列交換機(jī)組成，邊緣交換層由Passport 7400系列交換機(jī)組成。
核心層以2臺(tái)ATM核心交換機(jī)為核心交換節(jié)點(diǎn)，廣州區(qū)域信息網(wǎng)利用其中1臺(tái)核心交換機(jī)。骨干匯接層有5個(gè)匯接區(qū)，以6個(gè)地區(qū)電力分公司為骨干匯接節(jié)點(diǎn)。邊緣交換層以環(huán)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)接入骨干匯接節(jié)點(diǎn)。
1.2業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃
電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)屬電力系統(tǒng)企業(yè)內(nèi)部專用業(yè)務(wù)網(wǎng)，為調(diào)度機(jī)構(gòu)、調(diào)度范圍內(nèi)的廠站傳遞與調(diào)度業(yè)務(wù)相關(guān)的控制信息和數(shù)據(jù)提供業(yè)務(wù)平臺(tái)。根據(jù)用戶要求，廣東省電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍包括21個(gè)地調(diào)站點(diǎn)和31個(gè)電廠站點(diǎn)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要是廣東省電力調(diào)度中心(以下簡稱調(diào)度中心)與21個(gè)地調(diào)站點(diǎn)、31個(gè)電廠之間的數(shù)據(jù)傳輸。
根據(jù)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和要求，利用省網(wǎng)已建成的廣電集團(tuán)ATM網(wǎng)絡(luò)來組建調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，部分未安裝ATM設(shè)備的電廠按“就近接入”的原則接入到已有ATM設(shè)備的地調(diào)站點(diǎn)或電廠站點(diǎn)。
根據(jù)現(xiàn)有通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，采用ATM永久虛擬連接(PVC)組建電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，再接入ATM Passport設(shè)備上的虛擬路由器(VR)。對(duì)于部分沒有ATM接入設(shè)備的電廠，端到端的ATM PVC無法實(shí)現(xiàn)，則采用接入點(diǎn)Passport VR的功能臨時(shí)終結(jié)和發(fā)起ATM PVC的方案。為了保證安全、可靠，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用雙星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過2條ATM PVC路徑與調(diào)度中心連接，互為備份。
為了保證電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，調(diào)度中心配置專用網(wǎng)際協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)NetMonitor軟件。該軟件能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鏈路狀態(tài)、協(xié)議狀態(tài)、連通狀態(tài)和穩(wěn)定性等，并具有故障報(bào)警和記錄功能。
1.3廣東省電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的配置
廣東省電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在圖1中，2臺(tái)Cisco 7507路由器分別通過ATM接口與通信中心的2臺(tái)Passport 15000系列交換機(jī)連接，2臺(tái)Cisco 7507路由器之間通過100BaseTX以太網(wǎng)連接。電廠和地調(diào)站點(diǎn)上不同的VR(PP 7480或PP 7440)各自通過兩條不同路徑以PVC方式與調(diào)度中心的2臺(tái)Cisco 7507路由器連接。
在電廠或地調(diào)的站點(diǎn)上，為每個(gè)電廠或地調(diào)設(shè)置各自獨(dú)立的、專用的VR，電廠或地調(diào)通過VR接入調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，如發(fā)1、發(fā)2和發(fā)3連接到同一臺(tái)Passport交換機(jī)上，在此交換機(jī)上必須設(shè)置3個(gè)不同的VR，即VR1，VR2和VR3。
在調(diào)度中心的2臺(tái)Cisco 7507路由器上分別運(yùn)用訪問控制列表的功能控制不同電廠和供電公司之間的訪問。這是因?yàn)樵陔娏φ{(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，調(diào)度中心為控制站點(diǎn)，地調(diào)和各電廠為輔助站點(diǎn)，只允許控制站點(diǎn)和輔助站點(diǎn)間的通信，不允許輔助站點(diǎn)之間的通信。
1.3.1ATM 虛信道連接(VCC)配置
以各地調(diào)或電廠的VR作為PVC的發(fā)起端，調(diào)度中心2臺(tái)Cisco 7507系列交換機(jī)作為PVC的終結(jié)端，通過不同物理鏈路分別建立2條互為備份的ATM VCC。根據(jù)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需要，將ATM服務(wù)類別定義為固定比特率(CBR)。
1.3.2IP的選擇
IP采用開放式最短路徑優(yōu)先(OSPF)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，通過OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的鏈路狀態(tài)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，隨時(shí)監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓?dāng)一條PVC路徑中斷時(shí)，OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議根據(jù)鏈路狀態(tài)的變化自動(dòng)選擇另一條PVC路徑，從而保證了網(wǎng)絡(luò)的不中斷運(yùn)行。
1.3.3ATM 層和IP層的結(jié)合
ATM層和IP層的結(jié)合點(diǎn)位于 PVC的發(fā)起端和終結(jié)端。PVC發(fā)起端是ATM交換機(jī)，采用ATM多協(xié)議封裝(multiprotocol encapsulation，MPE)服務(wù)方式，允許在ATM網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送IP信息。通過定義ATM MPE接口，并將其分別與VR的協(xié)議端口、ATM VCC關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)ATM網(wǎng)絡(luò)上的IP業(yè)務(wù)。PVC終結(jié)端是Cisco 7507路由器。從物理上看，每臺(tái)Cisco 7507路由器只需采用一個(gè)ATM接口與各調(diào)度站點(diǎn)互連，由各調(diào)度站點(diǎn)發(fā)起的PVC全部終結(jié)在該端口上，這些PVC在二層是相互隔離的，不能互訪。
2實(shí)施應(yīng)用
2.1實(shí)施方案
根據(jù)不同的情況，各節(jié)點(diǎn)有3種接入方式。
2.1.1光纖加光收發(fā)器接入方式
對(duì)于已經(jīng)安裝了ATM設(shè)備的站點(diǎn)，在與之相連的調(diào)度所或者電廠間能提供光纖的前提下，可以考慮光纖加光收發(fā)器的接入方式。光纖加光收發(fā)器的接入方式如圖2所示。‘
該方案結(jié)構(gòu)簡單，只用2個(gè)光收發(fā)器。此外，充分利用了現(xiàn)有的10BaseTX以太網(wǎng)接口，沒有增加其它設(shè)備。在21個(gè)地調(diào)連到地區(qū)電力分公司的ATM交換機(jī)的情況下，采用該接入方式是較為適宜的。由于地調(diào)與地區(qū)電力分公司ATM交換機(jī)相距較近，有的甚至在同一棟大樓，因此其間以光纖連接。
2.1.2E1電路加轉(zhuǎn)換器接入方式
除21個(gè)地調(diào)與地區(qū)電力分公司間是光纖連接外，其余的絕大多數(shù)情況下接入通道是SDH或者PDH的E1電路，例如大多數(shù)未安裝ATM設(shè)備的電廠就近接入到地區(qū)電力分公司就屬于這種情況。解決辦法是利用ATM設(shè)備的光接口或者E1接口，通過增加終端設(shè)備達(dá)到將19個(gè)無ATM設(shè)備的電廠接入到目標(biāo)設(shè)備，也可以利用ATM設(shè)備的以太網(wǎng)接口做各種轉(zhuǎn)換，通過E1電路將19個(gè)無ATM設(shè)備的電廠接入。通過分析，采用后一種辦法更經(jīng)濟(jì)，其接入方式如圖3所示。
與光纖加光收發(fā)器接入方式相比，該接入方式增加了2個(gè)轉(zhuǎn)換器，以太網(wǎng)接口為現(xiàn)有的10BaseTX以太網(wǎng)接口中的一個(gè)。
2.1.364 Kbps接入方式
未安裝ATM設(shè)備且無E1通道的站點(diǎn)，采用64 Kbps接入方式。它是將ATM上現(xiàn)有的10BaseTX以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換為64 Kbps數(shù)據(jù)接口，然后與SDH或者PDH傳輸設(shè)備相接，到電廠端作相反轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行電-光及光-電轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接口，接入方式如圖4所示。該方式在2.048 Mbps通道資源無法安排的情況下采用。
2.2接入方式的安全要求
電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)為電力生產(chǎn)專用網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須符合安全性高的要求，例如不得利用第三方IP網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，不得與因特網(wǎng)及其它外部網(wǎng)絡(luò)(包括企業(yè)其它內(nèi)部網(wǎng)絡(luò))互聯(lián)等。在網(wǎng)絡(luò)的所有站點(diǎn)中，調(diào)度中心為控制站點(diǎn)用戶，其它為輔助站點(diǎn)用戶。控制站點(diǎn)發(fā)出的信息為輔助站點(diǎn)接收，任何一個(gè)輔助站點(diǎn)發(fā)出的信息都為控制站點(diǎn)接收，輔助站點(diǎn)之間沒有信息通路。
電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)滿足關(guān)鍵性業(yè)務(wù)的高可靠性要求，每天24 h不停頓運(yùn)行，主要通路應(yīng)有備份路由。網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到點(diǎn)的帶寬應(yīng)不小于2.048 Mbps，個(gè)別未滿足條件的可采用64 Kbps帶寬。
網(wǎng)絡(luò)必須滿足實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)要求，時(shí)延小于50 ms，并且網(wǎng)絡(luò)具備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視功能。
3結(jié)束語
廣東省電力調(diào)度中心能量管理系統(tǒng)(EMS)與地調(diào)EMS、發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)間互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和其它電網(wǎng)調(diào)度信息的傳輸，是提高廣東省電力調(diào)度自動(dòng)化水平的一項(xiàng)重要工作。廣東省電力調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)EMS備用調(diào)度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源、地方電源管理、發(fā)電計(jì)劃考核、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、負(fù)荷預(yù)測和地調(diào)EMS應(yīng)用需要電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的支撐。基于電力調(diào)度的業(yè)務(wù)需求，在廣東省電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的組建實(shí)施方案中，以ATM網(wǎng)絡(luò)來承載21個(gè)地調(diào)和31個(gè)電廠的調(diào)度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。同時(shí)，為滿足電力調(diào)度生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性的要求，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)還應(yīng)該既能連接電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)，又能對(duì)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)和公共信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的隔離。
電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施，使廣東省電力調(diào)度自動(dòng)化水平大大提高。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為廣東省電力調(diào)度信息傳遞提供了高速、可靠的保證，為廣東電網(wǎng)通信及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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