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)通信網絡和先進、可靠的異步傳輸模式（ATM）技術組建廣東省電力調度數(shù)據網絡的規(guī)劃設計和實施方案，介紹了該數(shù)據網絡的結構。在實施方案中，根據不同的情況，網絡系統(tǒng)邊緣采用不同的接入方式，在匯聚層配備了相應的存取隔離安全機制，以確保電力調度數(shù)據網的安全運行和有效訪問。
關鍵詞：電力調度；數(shù)據傳輸；網絡；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)自動化程度的提高，為及時掌握電能量在電網發(fā)電側和配電網中的動態(tài)負荷分配，充分利用電力系統(tǒng)中專用通信網絡來承載電能量信息，必須建立電力調度數(shù)據信息網絡，同時要求電力調度數(shù)據信息與其它管理信息從第二層進行隔離，以確保電力調度數(shù)據網絡穩(wěn)定運行。為滿足這樣的要求，對廣東省廣電集團有限公司（以下簡稱廣電集團）的異步傳輸模式（ATM）網絡進行了研究，并規(guī)劃了電力調度數(shù)據業(yè)務接入和實施應用。
1廣東省電力調度數(shù)據系統(tǒng)的規(guī)劃
1.1網絡現(xiàn)狀
廣電集團廣域骨干數(shù)據網絡是依托裸光纖、同步數(shù)字系列準同步數(shù)字系列(SDH/PDH)提供的傳輸鏈路而建立起來的ATM網絡，主要由北方電信網絡公司Passport 15000/7400系列多業(yè)務交換機組成。核心層和骨干匯接層由Passport 15000系列交換機組成，邊緣交換層由Passport 7400系列交換機組成。
核心層以2臺ATM核心交換機為核心交換節(jié)點，廣州區(qū)域信息網利用其中1臺核心交換機。骨干匯接層有5個匯接區(qū)，以6個地區(qū)電力分公司為骨干匯接節(jié)點。邊緣交換層以環(huán)網狀結構接入骨干匯接節(jié)點。
1.2業(yè)務接入網絡的規(guī)劃
電力調度數(shù)據網絡屬電力系統(tǒng)企業(yè)內部專用業(yè)務網，為調度機構、調度范圍內的廠站傳遞與調度業(yè)務相關的控制信息和數(shù)據提供業(yè)務平臺。根據用戶要求，廣東省電力調度數(shù)據網絡的覆蓋范圍包括21個地調站點和31個電廠站點，數(shù)據業(yè)務主要是廣東省電力調度中心(以下簡稱調度中心)與21個地調站點、31個電廠之間的數(shù)據傳輸。
根據電力調度數(shù)據網絡的特點和要求，利用省網已建成的廣電集團ATM網絡來組建調度數(shù)據網，部分未安裝ATM設備的電廠按“就近接入”的原則接入到已有ATM設備的地調站點或電廠站點。
根據現(xiàn)有通信和數(shù)據網絡的特點，采用ATM永久虛擬連接(PVC)組建電力調度數(shù)據網絡，再接入ATM Passport設備上的虛擬路由器(VR)。對于部分沒有ATM接入設備的電廠，端到端的ATM PVC無法實現(xiàn)，則采用接入點Passport VR的功能臨時終結和發(fā)起ATM PVC的方案。為了保證安全、可靠，網絡設計采用雙星形網絡結構，每個節(jié)點通過2條ATM PVC路徑與調度中心連接，互為備份。
為了保證電力調度數(shù)據網絡的正常運行，及時發(fā)現(xiàn)和排除故障，調度中心配置專用網際協(xié)議(IP)網絡監(jiān)控系統(tǒng)NetMonitor軟件。該軟件能夠實時監(jiān)視調度數(shù)據網絡的拓撲結構、鏈路狀態(tài)、協(xié)議狀態(tài)、連通狀態(tài)和穩(wěn)定性等，并具有故障報警和記錄功能。
1.3廣東省電力調度數(shù)據網的配置
廣東省電力調度數(shù)據網的系統(tǒng)結構如圖1所示。在圖1中，2臺Cisco 7507路由器分別通過ATM接口與通信中心的2臺Passport 15000系列交換機連接，2臺Cisco 7507路由器之間通過100BaseTX以太網連接。電廠和地調站點上不同的VR(PP 7480或PP 7440)各自通過兩條不同路徑以PVC方式與調度中心的2臺Cisco 7507路由器連接。
在電廠或地調的站點上，為每個電廠或地調設置各自獨立的、專用的VR，電廠或地調通過VR接入調度網絡，如發(fā)1、發(fā)2和發(fā)3連接到同一臺Passport交換機上，在此交換機上必須設置3個不同的VR，即VR1，VR2和VR3。
在調度中心的2臺Cisco 7507路由器上分別運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。這是因為在電力調度數(shù)據網絡中，調度中心為控制站點，地調和各電廠為輔助站點，只允許控制站點和輔助站點間的通信，不允許輔助站點之間的通信。
1.3.1ATM 虛信道連接(VCC)配置
以各地調或電廠的VR作為PVC的發(fā)起端，調度中心2臺Cisco 7507系列交換機作為PVC的終結端，通過不同物理鏈路分別建立2條互為備份的ATM VCC。根據電力調度數(shù)據網的業(yè)務需要，將ATM服務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)動態(tài)路由協(xié)議，通過OSPF動態(tài)路由協(xié)議的鏈路狀態(tài)發(fā)現(xiàn)機制，隨時監(jiān)控整個網絡的拓撲變化，當一條PVC路徑中斷時，OSPF動態(tài)路由協(xié)議根據鏈路狀態(tài)的變化自動選擇另一條PVC路徑，從而保證了網絡的不中斷運行。
1.3.3ATM 層和IP層的結合
ATM層和IP層的結合點位于 PVC的發(fā)起端和終結端。PVC發(fā)起端是ATM交換機，采用ATM多協(xié)議封裝(multiprotocol encapsulation，MPE)服務方式，允許在ATM網絡上發(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關聯(lián)，以實現(xiàn)ATM網絡上的IP業(yè)務。PVC終結端是Cisco 7507路由器。從物理上看，每臺Cisco 7507路由器只需采用一個ATM接口與各調度站點互連，由各調度站點發(fā)起的PVC全部終結在該端口上，這些PVC在二層是相互隔離的，不能互訪。
2實施應用
2.1實施方案
根據不同的情況，各節(jié)點有3種接入方式。
2.1.1光纖加光收發(fā)器接入方式
對于已經安裝了ATM設備的站點，在與之相連的調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。‘
該方案結構簡單，只用2個光收發(fā)器。此外，充分利用了現(xiàn)有的10BaseTX以太網接口，沒有增加其它設備。在21個地調連到地區(qū)電力分公司的ATM交換機的情況下，采用該接入方式是較為適宜的。由于地調與地區(qū)電力分公司ATM交換機相距較近，有的甚至在同一棟大樓，因此其間以光纖連接。
2.1.2E1電路加轉換器接入方式
除21個地調與地區(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設備的光接口或者E1接口，通過增加終端設備達到將19個無ATM設備的電廠接入到目標設備，也可以利用ATM設備的以太網接口做各種轉換，通過E1電路將19個無ATM設備的電廠接入。通過分析，采用后一種辦法更經濟，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個轉換器，以太網接口為現(xiàn)有的10BaseTX以太網接口中的一個。
2.1.364 Kbps接入方式
未安裝ATM設備且無E1通道的站點，采用64 Kbps接入方式。它是將ATM上現(xiàn)有的10BaseTX以太網接口轉換為64 Kbps數(shù)據接口，然后與SDH或者PDH傳輸設備相接，到電廠端作相反轉換，再進行電-光及光-電轉換后轉換為以太網接口，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
電力調度數(shù)據網為電力生產專用網絡，網絡的設計必須符合安全性高的要求，例如不得利用第三方IP網絡組網，不得與因特網及其它外部網絡(包括企業(yè)其它內部網絡)互聯(lián)等。在網絡的所有站點中，調度中心為控制站點用戶，其它為輔助站點用戶。控制站點發(fā)出的信息為輔助站點接收，任何一個輔助站點發(fā)出的信息都為控制站點接收，輔助站點之間沒有信息通路。
電力調度數(shù)據網滿足關鍵性業(yè)務的高可靠性要求，每天24 h不停頓運行，主要通路應有備份路由。網絡點到點的帶寬應不小于2.048 Mbps，個別未滿足條件的可采用64 Kbps帶寬。
網絡必須滿足實時性業(yè)務要求，時延小于50 ms，并且網絡具備運行狀態(tài)監(jiān)視功能。
3結束語
廣東省電力調度中心能量管理系統(tǒng)(EMS)與地調EMS、發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)、變電站自動化系統(tǒng)間互聯(lián)，以實現(xiàn)實時數(shù)據和其它電網調度信息的傳輸，是提高廣東省電力調度自動化水平的一項重要工作。廣東省電力調度中心實現(xiàn)EMS備用調度實時數(shù)據源、地方電源管理、發(fā)電計劃考核、自動發(fā)電控制(AGC)、負荷預測和地調EMS應用需要電力調度數(shù)據網的支撐。基于電力調度的業(yè)務需求，在廣東省電力調度數(shù)據網的組建實施方案中，以ATM網絡來承載21個地調和31個電廠的調度數(shù)據業(yè)務。同時，為滿足電力調度生產信息實時性、安全性和可靠性的要求，電力調度數(shù)據網還應該既能連接電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)，又能對辦公自動化系統(tǒng)和公共信息網絡進行有效的隔離。
電力調度數(shù)據網絡的實施，使廣東省電力調度自動化水平大大提高。電力調度數(shù)據網絡的安全穩(wěn)定運行，為廣東省電力調度信息傳遞提供了高速、可靠的保證，為廣東電網通信及自動化技術的發(fā)展奠定了堅實的基礎。
參考文獻
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