李文芳 徐偉剛 喬惠

【摘要】 ? ?在我國信息技術(shù)發(fā)展進程中，電力調(diào)度數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性、安全性受到了相關(guān)部門的高度關(guān)注。究其原因，主要是由于電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)承載了海量關(guān)鍵電力調(diào)度信息，一旦出現(xiàn)問題，就會對整個電力數(shù)據(jù)庫造成無法設(shè)想的危害。因此，文章以電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)為對象，結(jié)合電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳輸特性，分析了電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)及優(yōu)化方案。

【關(guān)鍵詞】 ? ?電力調(diào)度 ? ?數(shù)據(jù)網(wǎng) ? ?傳輸特性

前言：

在電力事業(yè)不斷發(fā)展的進程中，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)逐漸成為保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全運行的關(guān)鍵，也是電力系統(tǒng)自動化運行的支撐，可為電力調(diào)度、電網(wǎng)管理提供一種新的方式。而電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸特性分析，是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化的電力數(shù)據(jù)傳輸方式的前提，將為區(qū)域電網(wǎng)中發(fā)電、輸電、變電、配電等業(yè)務(wù)開展提供充足支持。基于此，探究電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳輸特性就具有非常重要的意義。

一、計量庫房電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳輸特性

1.1數(shù)據(jù)傳輸量大

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量較大，且存在較大的不確定性。特別是在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的隨機信息流模式下，數(shù)據(jù)包擁塞率、節(jié)點產(chǎn)數(shù)據(jù)包的節(jié)點介質(zhì)基尼系數(shù)概率無限接近于10，表明電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸量是一個較大的數(shù)值[1]。

1.2數(shù)據(jù)傳輸安全

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)作為一個完整的通信網(wǎng)絡(luò)，可以從物理層面、網(wǎng)絡(luò)使用層面實施專用性安全策略。前者可以控制調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、其他公用網(wǎng)絡(luò)在物理傳輸介質(zhì)方面的相互獨立性;后者則可以運用驗證、防火墻加密手段，保證數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸安全性[2]。

1.3數(shù)據(jù)傳輸實時

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個實時運行的系統(tǒng)，其可以通過QoS服務(wù)保證二次系統(tǒng)傳輸實時性。QoS服務(wù)可為不同數(shù)據(jù)報文提供不同等級傳輸優(yōu)先級，在復(fù)雜故障情況下信息量急劇增加造成網(wǎng)絡(luò)擁塞時，仍然依據(jù)規(guī)定的傳輸優(yōu)先級傳輸數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)傳輸實時性。

1.4數(shù)據(jù)傳輸可管理性高

當前，各地已經(jīng)建立了相對完整的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)管理平臺，可以完成對整個電力調(diào)度網(wǎng)的管理任務(wù)。比如，網(wǎng)絡(luò)流量檢測、網(wǎng)絡(luò)流量控制、網(wǎng)絡(luò)運行故障定位排查、網(wǎng)絡(luò)日常運行維護、網(wǎng)絡(luò)合理優(yōu)化等，可以在一定程度上提高電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸安全性。

二、計量庫房電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)方案

2.1項目概述

合肥計量中心建設(shè)規(guī)模為8.00×103m2。在計算機技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力系統(tǒng)深層次交融的背景下，當前該項目初步實現(xiàn)了功能完善的電能計量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子與監(jiān)控系統(tǒng)、電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)集成，但是在底層數(shù)據(jù)傳輸方面仍然存在較大的缺陷，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)沒有形成完整的全局結(jié)構(gòu)，立庫WCS（倉儲控制系統(tǒng)軟件）沒有與上層MDS系統(tǒng)（物資管理系統(tǒng)）、SG186系統(tǒng)（國家電網(wǎng)公司一體化企業(yè)級信息集成平臺）有效對接，對各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)實時傳輸、共享造成了較大的限制。因此，針對合肥計量中心電力調(diào)度系統(tǒng)中存在的問題，構(gòu)建一個具有通信實時性、可靠性、安全性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)就非常必要。

2.2調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)目標需求

電能計量中心電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)目標主要是實現(xiàn)任務(wù)分解調(diào)度、優(yōu)化，完成執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測、動作控制。即由監(jiān)控調(diào)度層經(jīng)PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)，將作業(yè)命令傳達給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)傳達給輸送機、堆垛機、提升機等設(shè)備，對整個執(zhí)行機構(gòu)進行控制。具體調(diào)度任務(wù)表現(xiàn)為接收任務(wù)、優(yōu)化任務(wù)、下達任務(wù)。其中接收任務(wù)主要是調(diào)度系統(tǒng)以中間表的方式，獲取任務(wù)指令并將其分解為設(shè)備動作指令;優(yōu)化任務(wù)主要是調(diào)度系統(tǒng)對指令隊列進行優(yōu)化組合。

比如，以任務(wù)的分段執(zhí)行跟蹤為主線，結(jié)合系統(tǒng)定義的路徑及調(diào)度參數(shù)、設(shè)備屬性、優(yōu)先級，選擇最早優(yōu)先、最短路徑、任務(wù)優(yōu)先級、平衡負載、阻塞就近策略，動態(tài)調(diào)度資源;下達任務(wù)主要是將優(yōu)化處理的調(diào)度任務(wù)指令下達給執(zhí)行層的設(shè)備控制器。

2.3網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

合肥計量中心電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)為信息管理層、監(jiān)控調(diào)度層、設(shè)備控制層三層結(jié)構(gòu)。其中信息管理層主要為任務(wù)和數(shù)據(jù)管理，監(jiān)控調(diào)度層主要為集中監(jiān)控和設(shè)備調(diào)度，設(shè)備控制層主要為多種任務(wù)執(zhí)行設(shè)備。整個系統(tǒng)經(jīng)以太網(wǎng)交換機，在TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）的約束下，實現(xiàn)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)之間的相互通信[3]。

在信息管理層，可以在同一臺服務(wù)器設(shè)備中布置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、控制服務(wù)器，負責(zé)存儲數(shù)據(jù)信息、運行服務(wù)程序。而在中央，則經(jīng)TCP/IP協(xié)議，在以太網(wǎng)交換機的支持下實現(xiàn)系統(tǒng)之間的信息交互。

在監(jiān)控調(diào)度層，部署管理終端、調(diào)度監(jiān)控終端以及手持終端、無線接入點，完菜數(shù)據(jù)采集、出入庫計劃等一系列業(yè)務(wù)處理。

在設(shè)備控制層，經(jīng)PROFINET工業(yè)場地總線，下達指令到設(shè)備控制系統(tǒng)，按物流系統(tǒng)要求，統(tǒng)一控制設(shè)備。需要注意的是，在接入設(shè)備選擇時，應(yīng)依據(jù)具備關(guān)鍵E1通信接入能力、滿足遠程IP-KVM（帶有遠程管理功能的KVM切換器）通信擴展能力、在視頻與語音通信拓展能力的要求，選擇恰當?shù)慕尤朐O(shè)備型號。

2.4網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備配置

系統(tǒng)總體建構(gòu)主要采用C/S/S（客戶端/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器模式）與C/S（客戶端/服務(wù)器模式）混合模式作為基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)建模式，技術(shù)開發(fā)工具為C語言，數(shù)據(jù)庫采用當前成熟的SQL Server數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)接入設(shè)備選擇雙機配置方式，部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路以太網(wǎng)交換機、路由器、縱向加密裝置各兩臺，經(jīng)一條2M鏈路、一條3x2M鏈路分解就近接入設(shè)備控制層，便于滿足系統(tǒng)對直調(diào)采集要求，并減少電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入網(wǎng)數(shù)量，實現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)平面與MDS網(wǎng)絡(luò)平面交叉連接的路由控制。而對于每一個堆垛機、輸送帶接入設(shè)備布置時，則采用雙機配置方式，貫徹加密部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)原則，各選擇兩臺路由器、縱向加密裝置、交換機，就近經(jīng)鏈路接入設(shè)備控制層，便于實現(xiàn)系統(tǒng)對中心設(shè)備的遠程監(jiān)控。

遠程終端模式是電力計量中心調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)最基本接入模式。根據(jù)電力計量中心智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)要求，可以采用101規(guī)約、104規(guī)約，建設(shè)以電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)為主、2M專線通道為輔的分層級通道模式[4]。遠程終端模式下，中心調(diào)度主系統(tǒng)運行模式較為簡單清晰，運行維護成本較低;而在分層分級采集模式下，設(shè)備控制調(diào)同時配置了遠程終端與前置服務(wù)器、相關(guān)采集裝置，設(shè)備用電調(diào)度數(shù)據(jù)可以集中匯總到主系統(tǒng)后臺處理，降低專線通道投資及主系統(tǒng)采集負擔(dān)，且具有較強的擴展性、可靠性。同時為避免傳統(tǒng)模擬與數(shù)字通道速率低、多協(xié)議并存、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)、數(shù)字通道抗干擾性差等問題的存在，可以采用雙覆蓋的方式，將電力計量中心調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)置兩個匯聚節(jié)點，第一個匯聚節(jié)點位于設(shè)備控制層，第二個匯聚節(jié)點位于設(shè)備控制層所轄電站，經(jīng)8×2M鏈路互聯(lián)。同時在第二個匯聚節(jié)點位置進行一臺骨干路由器的配置，并在站端配置縱向認證加密裝置，保證數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行安全性。

三、計量庫房電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)資源分配

3.1路由協(xié)議規(guī)劃

在電能計量中心調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中，根據(jù)實際區(qū)位差異，可以劃分出不同的網(wǎng)絡(luò)通信層次，而不同的通信區(qū)域之間可以通過路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。其連接的不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)⑹芫W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包解析結(jié)果的影響，以IP地址尋址的方式轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，最終形成路由協(xié)議[5]。路由協(xié)議的任務(wù)是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際拓撲結(jié)構(gòu)，進行最為恰當?shù)穆酚杀韯?chuàng)建，促使IP數(shù)據(jù)包可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)依據(jù)前期規(guī)定的標準實時傳遞，與實際路由器設(shè)備存在無法分割的關(guān)系。對于電能計量中心調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)而言，可以依據(jù)協(xié)議正確性、路由計算收斂快、路由協(xié)議開銷低、網(wǎng)絡(luò)安全機制良好、協(xié)議兼容性良好等原則，進行路由協(xié)議的選擇。比如，根據(jù)電能計量中心生產(chǎn)業(yè)務(wù)實時性、可靠性要求，可以選擇OSPF鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，其可適應(yīng)多類網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

3.2網(wǎng)絡(luò)資源命名規(guī)劃

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)命名方式應(yīng)遵循國網(wǎng)要求，采用字母縮寫的方式;設(shè)備命名則需要遵循國網(wǎng)統(tǒng)一標準，采用字母+數(shù)字的形式，一般為[安裝城市]-[站點名稱]-[設(shè)備型號]-[設(shè)備序號];接口命名標識主要采用字母+數(shù)字的方式，單詞首字母大寫。比如，快速以太網(wǎng)接口簡寫為FE;業(yè)務(wù)VLAN劃分主要是在新建站點路由器、以太網(wǎng)交換機之間開展數(shù)據(jù)交換時，選擇統(tǒng)一規(guī)劃的VLAN，進行實時業(yè)務(wù)、非實時業(yè)務(wù)、應(yīng)急業(yè)務(wù)的VLAN ID劃分。

3.3 IP技術(shù)體制資源規(guī)劃

作為整個電力計量中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理樞紐，中控室需要為電力計量中心提供任務(wù)管理、設(shè)備監(jiān)控調(diào)度、單據(jù)打印、信息存儲等服務(wù)。為保證上述功能正常發(fā)揮，可以為其配置獨立IP的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器，經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)與終端進行調(diào)度信息交互[6]。IP技術(shù)體制與電力調(diào)度業(yè)務(wù)相對單一的應(yīng)用需求相符，具有運營成本小、復(fù)雜度低、傳輸效率高的優(yōu)良特點。為保證不同類型調(diào)度業(yè)務(wù)之間獨立運行，可以選擇劃分區(qū)域的方式，進行業(yè)務(wù)傳輸墨線設(shè)置。即利用內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP，進行IP地址規(guī)劃。

需要注意的是，在IP地址分配時應(yīng)考慮調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)拓撲，依據(jù)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各主機IP地址不同、預(yù)留備用可擴展空間充足、適應(yīng)復(fù)雜拓撲結(jié)構(gòu)、相同業(yè)務(wù)分配地址空間連續(xù)要求，進行互聯(lián)鏈路地址、業(yè)務(wù)地址、網(wǎng)絡(luò)標識地址的逐一配置。比如，在業(yè)務(wù)地址分配時，可以將地址分配在13.10.0.0后的地址空間，每一模塊均按4位分配。

四、總結(jié)：

綜上所述，相較于以往單一數(shù)據(jù)監(jiān)測、管理而言，新時期的計量庫房電力數(shù)據(jù)網(wǎng)將電力系統(tǒng)自動化水平提升到了一個新的層級，電網(wǎng)調(diào)度、運行均實現(xiàn)了綜合自動化。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)以提高電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)運行穩(wěn)定性為目標，對調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由資源、網(wǎng)絡(luò)資源、IP地址等資源進行科學(xué)規(guī)劃，提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信容量，滿足電力調(diào)度系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實時傳輸要求。

參 ?考 ?文 ?獻

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