利用SG186網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬專網(wǎng)遠(yuǎn)動容災(zāi)通道

李壽松賀順興周和

(1,東方電子股份有限公司 264000；2,華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 102206）

利用SG186網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬專網(wǎng)遠(yuǎn)動容災(zāi)通道

李壽松1賀順興1周和2

(1,東方電子股份有限公司 264000；2,華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 102206）

隨著電網(wǎng)及通訊技術(shù)的發(fā)展，對調(diào)度自動化系統(tǒng)也提出了更高的要求。本文針對電網(wǎng)自動化現(xiàn)狀與需求，遵循國家電力二次設(shè)備安全規(guī)范，提出了利用“SG186網(wǎng)絡(luò)”構(gòu)建虛擬專網(wǎng)遠(yuǎn)動容災(zāi)通道。備用網(wǎng)絡(luò)通道系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)的整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

SG186；遠(yuǎn)動；DSC

引言

“S G 186網(wǎng)絡(luò)”是根據(jù)國家電網(wǎng)公司在全系統(tǒng)實(shí)施“SG186工程”規(guī)劃的要求，構(gòu)建的“縱向貫通、橫向集成”的一體化企業(yè)級信息集成平臺，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)公司上下信息暢通和數(shù)據(jù)共享，提高公司各項(xiàng)業(yè)務(wù)的管理能力，建立健全規(guī)范有效的信息化保障體系，推動信息化健康、快速、可持續(xù)發(fā)展；初步構(gòu)建數(shù)字化電網(wǎng)、信息化企業(yè)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

S G 186接入如（圖1）（圖2）所示:子站設(shè)備為嵌入式通訊系統(tǒng)，可通過RS232或RS485串口或以太網(wǎng)口通過路由器接入SG186網(wǎng)絡(luò)；另一側(cè)則由SG 186網(wǎng)絡(luò)通過總路由器接入DSC數(shù)據(jù)服務(wù)中心，DSC數(shù)據(jù)中心有兩臺服務(wù)器構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)冗余備用。在DSC數(shù)據(jù)服務(wù)中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，通過串口方式接入調(diào)度自動化系統(tǒng)一區(qū)前置設(shè)備。

以上接入方式，符合國家二次防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 數(shù)據(jù)服務(wù)中心(DSC)設(shè)計(jì)

DSC數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)軟件支撐平臺采用CORBA技術(shù)，為上層提供了標(biāo)準(zhǔn)化的異構(gòu)環(huán)境，無論何種計(jì)算機(jī)硬件平臺（RISC/CISC）、操作系統(tǒng)平臺(Unix/ W i n d o w s)、數(shù)據(jù)庫平臺(O r a c l e/ Sybase)，也無論何種開發(fā)語言（目前指C、C++、Java），系統(tǒng)均能提供良好的可移植性、可擴(kuò)展性和互操作性，為適應(yīng)用戶的一體化綜合解決方案奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，使整個系統(tǒng)的跨平臺能力提升到一個新的檔次。

圖1

圖2

2.1 遵循IEC 61970的數(shù)據(jù)庫中間件平臺設(shè)計(jì)

IEC TC57技術(shù)委員會WG13工作組推出IEC 61970系列標(biāo)準(zhǔn)以來，各國的EMS開發(fā)商都在按照該標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和改造E M S系統(tǒng)。數(shù)據(jù)服務(wù)中心（D S C）系統(tǒng)遵循了IEC 61970CIM/CIS的標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了基于CIM的統(tǒng)一的電力設(shè)備對象數(shù)據(jù)模型和基于CIS的數(shù)據(jù)庫訪問接口（中間件CDA），使得數(shù)據(jù)庫平臺既具有數(shù)據(jù)模型的廣泛包容性，又具有異構(gòu)數(shù)據(jù)庫操作的透明性，為用戶的功能擴(kuò)展和軟件“即插即用”提供了開放的、強(qiáng)大的底層支持功能。

2.2 基于IEC 61970 CIM的圖模庫一體化

所謂圖模庫一體化，就是以繪圖為先導(dǎo)，自動建立電力設(shè)備庫和一次設(shè)備拓?fù)淠Ｐ汀Ｏ到y(tǒng)的圖模庫一體化全面遵循了IEC 61970 CIM標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)定義，建立了集繪圖、測試、瀏覽于一體的圖模庫一體化建模工具包，使得SCADA/ EMS等用戶可以從各自的應(yīng)用需求出發(fā)，在維護(hù)一套圖形系統(tǒng)和設(shè)備參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立滿足各自應(yīng)用的圖形顯示風(fēng)格，做到所見所得。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的差異性與維護(hù)的統(tǒng)一性的完美結(jié)合。

2.3 基于總裁選舉協(xié)議的高可用機(jī)制

系統(tǒng)必須具有每天24小時連續(xù)運(yùn)行的高可靠性能，而高可用性設(shè)計(jì)是提高系統(tǒng)可靠性的最有效途徑。系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)上的所有資源，包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)庫、進(jìn)程、內(nèi)存、存儲、文件等，都納入了分布式對象管理（D O M S）范疇，為系統(tǒng)的高可用性設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保證。

根據(jù)SCADA/EMS分布式應(yīng)用的特點(diǎn)，系統(tǒng)提出了總裁選舉協(xié)議（P E P）的機(jī)制，即任意時刻在一組分布式應(yīng)用中只存在一個主應(yīng)用，而其他應(yīng)用為備應(yīng)用，為系統(tǒng)各種關(guān)鍵應(yīng)用可超出兩個節(jié)點(diǎn)的冗余方式提供了根本保證，并可以在節(jié)點(diǎn)配置適當(dāng)?shù)那闆r下實(shí)現(xiàn)“N+1”功能，為用戶實(shí)現(xiàn)更高的可用性解決方案提供了技術(shù)保證。

2.4 基于通信路徑的前置系統(tǒng)集群化模式

基于通道的主備前置工作模式由于資源利用率低，難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展要求而成為EMS系統(tǒng)的瓶頸。系統(tǒng)前置通信子系統(tǒng)將通道管理代之以通信路徑管理，將主備工作模式代之以多機(jī)集群工作模式，使得前置系的冗余性和可靠性大大提高。

2.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫是SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫已在SCADA/EMS系統(tǒng)中得到越來越廣泛的使用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)包括商用歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時數(shù)據(jù)庫兩大部分。系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫采用O R A C L E數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，支持標(biāo)準(zhǔn)SQL和ODBC，實(shí)時庫采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)遵循IEC 61970 CIM設(shè)計(jì)進(jìn)行。同時，系統(tǒng)開發(fā)了專用平臺實(shí)現(xiàn)對關(guān)系庫和實(shí)時庫的統(tǒng)一編輯訪問接口，方便了上層應(yīng)用對數(shù)據(jù)的訪問。

2.6 人機(jī)界面管理

DSC數(shù)據(jù)中心主要完成數(shù)據(jù)的打包處理工作。而根據(jù)子站的數(shù)量與終端服務(wù)器的數(shù)量關(guān)系，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了靈活方便的界面配置工具，可靈活調(diào)整子站打包模式。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 遠(yuǎn)動規(guī)約

系統(tǒng)規(guī)約接入方式靈活，根據(jù)子站接入方式不同與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)需要，系統(tǒng)可支持循環(huán)式、問答式規(guī)約，如C D T、IEC101；全網(wǎng)絡(luò)的情況下支持IEC104規(guī)約接入。

3.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

子站路由器必需滿足網(wǎng)絡(luò)方式接入的需要；由于SG186數(shù)據(jù)網(wǎng)為全網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，子站路由器能通過網(wǎng)絡(luò)口接入SG186網(wǎng)。

主站側(cè)路由器應(yīng)能滿足SG186網(wǎng)絡(luò)的接入，同時可以接入千兆網(wǎng)交換機(jī)。

千兆交換機(jī)數(shù)量為兩個，組成DSC數(shù)據(jù)中心冗余雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。可接入終端服務(wù)器、D S C中心服務(wù)器及路由器。

終端服務(wù)器實(shí)現(xiàn)將DSC中心服務(wù)器的打包數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)接入調(diào)度自動化前置系統(tǒng)。

3.3 DSC數(shù)據(jù)中心

DSC數(shù)據(jù)服務(wù)中心有兩臺x86架構(gòu)服務(wù)器組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余備份，保證運(yùn)行安全。DSC通過串口隔離同SCADA系統(tǒng)進(jìn)行通訊。D S C相當(dāng)于一套獨(dú)立系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的模式同內(nèi)網(wǎng)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行通訊。配置靈活，功能強(qiáng)大，程序穩(wěn)定。

此種方式為在硬件上實(shí)現(xiàn)完全的隔離，內(nèi)外網(wǎng)都需要增加終端服務(wù)器等設(shè)備，如設(shè)計(jì)的子站最大數(shù)量X，每Y個子站的數(shù)據(jù)通過終端服務(wù)器的一個端口傳輸，則外網(wǎng)所需增加的16口終端服務(wù)器數(shù)據(jù)為N = ((X+Y-1)/Y + 15)/16，而內(nèi)網(wǎng)在SINGLE模式下也需要增加N臺終端服務(wù)器，在DOUBLE模式下需要增加N套QH機(jī)箱和2*N臺終端服務(wù)器（若終端服務(wù)器具有雙網(wǎng)功能所需可同SINGLE模式）。

如果子站數(shù)量較少，可以在外網(wǎng)上運(yùn)行一個獨(dú)立程序，只進(jìn)行解包和打包的工作，而不進(jìn)行遠(yuǎn)動規(guī)約的解釋。但這種情況下，由于未對遠(yuǎn)動規(guī)約進(jìn)行處理，只能在一個串口傳輸一個終端的報文，在終端數(shù)量較多的情況下，所需要的終端服務(wù)器數(shù)量較多。

3.4 安全性

系統(tǒng)充分考慮了調(diào)度自動化系統(tǒng)的二次防護(hù)要求。主站側(cè)在內(nèi)外網(wǎng)都需要增加終端服務(wù)器等設(shè)備，將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串口數(shù)據(jù)，硬件上實(shí)現(xiàn)完全地隔離。

在子站側(cè)由于R T U均為嵌入式設(shè)備，在不增加網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備的情況下，RTU通過路由器直接接入SG186網(wǎng)。符合安全要求。

4 結(jié)束語

利用“SG186網(wǎng)絡(luò)”構(gòu)建虛擬專網(wǎng)遠(yuǎn)動容災(zāi)通道，在利用現(xiàn)有資源減少投資的前提下，可實(shí)現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)的整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。本文對數(shù)據(jù)服務(wù)中心的軟件架構(gòu)、功能要求的論述，以及對整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的構(gòu)思，對進(jìn)行工程實(shí)施有指導(dǎo)意義。

[1] 電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定［S］.2008

[2] 地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化功能規(guī)范［S］.2005

[3] 地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定［S］.2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.038

李壽松（1982-），男，本科，工程師，主要從事電力系統(tǒng)調(diào)度自動化方向的研究工作；

賀順興（1980-），男，本科，工程師，主要從事電力系統(tǒng)調(diào)度自動化方向的研究工作；

周和（1983-），男，本科，工程師，從事變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化工作。