電力通信系統(tǒng)中綜合監(jiān)控研究與系統(tǒng)設(shè)計

孟 巍，李 煜，孟 琦，劉宏宇

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司 黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引 言

當(dāng)前社會，對電力通信系統(tǒng)的綜合管理水平又提出了更高的要求。對于電力企業(yè)而言，確實有必要通過完善電力通信系統(tǒng)，提高供電網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量與運行效率，確保供電過程中的安全穩(wěn)定性。在這個過程當(dāng)中，企業(yè)需要結(jié)合自身管理需求及發(fā)展規(guī)劃，不斷完善、拓展以及細(xì)化電力通信系統(tǒng)的功能，確保系統(tǒng)內(nèi)所有電力通信干線和通信設(shè)備都能夠得到及時有效的管理，以促進(jìn)用戶滿意度和企業(yè)核心競爭力的整體提升[1]。

1 電力通信系統(tǒng)的綜合監(jiān)控功能

1.1 日報報表管理

電力通信系統(tǒng)可以自動采集日報表中所需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成日報表。操作人員還可以對報表內(nèi)容進(jìn)行修改、保存以及打印，為數(shù)據(jù)統(tǒng)計和工作交接等環(huán)節(jié)提供便利條件。在電力通信系統(tǒng)所生成的日志報表當(dāng)中，除了記錄系統(tǒng)故障監(jiān)控、故障預(yù)警以及故障統(tǒng)計等信息，還記錄了相關(guān)調(diào)度指令和其他重要數(shù)據(jù)，為電力通信系統(tǒng)實施綜合監(jiān)控提供了數(shù)據(jù)支持[2]。

1.2 實時監(jiān)控管理

在電力通信系統(tǒng)運行的過程中，可以隨時針對所有監(jiān)控對象、運行數(shù)據(jù)以及子系統(tǒng)運行情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。與此同時，所有監(jiān)測對象的性能參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)也可以在系統(tǒng)當(dāng)中得到反饋。具體的說，電力通信系統(tǒng)的監(jiān)控管理功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面。第一，系統(tǒng)可以在一個圖像化界面當(dāng)中對所有被監(jiān)控電路、設(shè)備以及電源進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，隨時了解被監(jiān)控對象的運行狀態(tài)。整個操控過程不僅方便快捷、精準(zhǔn)高效，而且還可以針對操控信息進(jìn)行自動記錄與存儲，方便以后進(jìn)行查閱。第二，當(dāng)電力通信系統(tǒng)監(jiān)測到故障信息時，會第一時間發(fā)出警報，并且在系統(tǒng)界面上顯示監(jiān)控對象的實際情況，以便于檢修人員及時開展故障搶修，將故障問題控制在可控范圍之內(nèi)[3]。

1.3 通信資源管理

在電力通信系統(tǒng)運行的過程中，必然會在接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)以及交換網(wǎng)中生成大量數(shù)據(jù)信息，如交換資源信息、傳輸資源信息、動力資源信息等。而電力通信系統(tǒng)不僅可以針對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面整合，而且可以提煉出數(shù)據(jù)中所蘊含的關(guān)聯(lián)性與規(guī)律性。這樣一來，電力通信系統(tǒng)在實施綜合監(jiān)控時，便可以針對不同層次提供相應(yīng)的服務(wù)。

1.4 光纜傳輸監(jiān)測

電力通信系統(tǒng)可以通過光纜監(jiān)測達(dá)到遠(yuǎn)程實時監(jiān)測的目的。一旦在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)便會立即針對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速判斷與分析，如果判定監(jiān)測光纖存在故障問題，系統(tǒng)會第一時間鎖定故障位置，同時發(fā)出故障告警，以便于故障維修人員快速進(jìn)行故障處理[4]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

在針對電力通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，主要運用了MSTP以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)。在系統(tǒng)功能方面，主要包含監(jiān)控中心、監(jiān)控子站、轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)等功能模塊。但是，相對于綜合監(jiān)控而言，其功能作用的發(fā)揮主要依托于數(shù)據(jù)傳輸模塊和監(jiān)控中心模塊這兩大核心要素。

2.1 數(shù)據(jù)傳輸模塊

在設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)模塊時，需要設(shè)計人員優(yōu)先考慮如何在滿足系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)與新配置功能模塊之間的相互耦合。目前，很多電力通信系統(tǒng)設(shè)計人員都是基于MSTP以太網(wǎng)技術(shù)的運用達(dá)到這一設(shè)計目的。MSTP是SDH、以太網(wǎng)以及ATM等多種先進(jìn)技術(shù)的綜合體，可同時適配于多種業(yè)務(wù)，為其提供綜合技術(shù)支持。另外，MSTP可針對不同類型和數(shù)量的接入設(shè)備進(jìn)行高效整合，簡化邊緣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而大大減少電力通信系統(tǒng)的設(shè)備接入數(shù)量、配置需求以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)需求。此外，由于MSTP通信設(shè)備可為以太網(wǎng)二層交換技術(shù)提供相應(yīng)的支持，通道接口可以結(jié)合變電站數(shù)量進(jìn)行一點對多點配置。MSTP還可以提供一個最佳的SDH和以太網(wǎng)相結(jié)合方案，并且借助以太網(wǎng)和ATM業(yè)務(wù)的支持，使帶寬分配能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬以及帶寬利用率均獲得全面提升[5]。

2.2 監(jiān)控中心模塊

在設(shè)計監(jiān)控中心模塊時，一方面需要設(shè)計人員合理運用雙網(wǎng)雙機冗余技術(shù)，另一方面需要采取有效措施提高網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)與主機負(fù)載之間的均衡性。一般情況下，雙網(wǎng)雙機冗余配置的監(jiān)控中心由一個主網(wǎng)絡(luò)和一個備用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，當(dāng)主網(wǎng)絡(luò)和主機節(jié)點出現(xiàn)運行故障時，便會啟用備用網(wǎng)絡(luò)和備機節(jié)點。這種設(shè)計方式看似合理，但卻容易造成資源浪費，因此在針對監(jiān)控中心進(jìn)行設(shè)計時建議引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)分層和虛擬IP地址綁定等更加先進(jìn)科學(xué)的技術(shù)，這樣不僅可以達(dá)到減少網(wǎng)絡(luò)擁塞、均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的目的，還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源與主機資源的高效利用。

在運用網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)時，先將監(jiān)控網(wǎng)劃分成監(jiān)控子網(wǎng)和采集子網(wǎng)。監(jiān)控子站信息依靠采集子網(wǎng)得以匯集，之后再將這些信息發(fā)送到監(jiān)控子網(wǎng)上，達(dá)到數(shù)據(jù)監(jiān)控的目的。通過運用虛擬IP地址綁定技術(shù)，可將原有的主備雙網(wǎng)“合并”成一個IP地址。這樣一來，外部系統(tǒng)僅需通過一個網(wǎng)段，便可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的均衡分配。不僅如此，還可以針對子網(wǎng)主機進(jìn)行合理分組，進(jìn)一步降低主機負(fù)荷。通過這一設(shè)計思路，還可以保證數(shù)據(jù)服務(wù)器與子網(wǎng)主機之間的相互配合，徹底改變了以往那種主備工作方式，確保主機負(fù)載達(dá)到最合理狀態(tài)[6]。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

電力通信系統(tǒng)是基于MSTP以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)所構(gòu)建起來的，拓?fù)湫问椒譃楸O(jiān)控主站和監(jiān)控子站兩級。當(dāng)監(jiān)控主站和各監(jiān)控子站完成當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)信息的采集工作以后，便將所有信息傳至站內(nèi)綜合監(jiān)控系統(tǒng)中。電力通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由監(jiān)控主站與220 kV及以上變電站、省網(wǎng)微波站點相結(jié)合構(gòu)成[7]。

3.2 信息采集

目前，電源和交換系統(tǒng)檢測存在兩種方式，一是通過自身智能檢測模塊設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)在線監(jiān)測，二是通過數(shù)據(jù)采集單元完成設(shè)備總告警或者干節(jié)點信息的采集。在電力通信系統(tǒng)當(dāng)中，電源主要通過RS232口接入。完成接入之后，便可以將不具備網(wǎng)管及智能接口的接入設(shè)備直接采集機架告警信息發(fā)送至監(jiān)控主站，使這一部分信息得到有效監(jiān)控。對于地網(wǎng)SDH、華為以及烽火PCM等具備網(wǎng)管的智能接口設(shè)備，主要通過協(xié)議轉(zhuǎn)換獲取設(shè)備告警信息、配置信息和性能信息。而對于省網(wǎng)ECI及華為SDH設(shè)備的告警信息、配置信息與性能信息，則通過網(wǎng)管CORBA接口接入。通過這種方式，可以消除網(wǎng)管軟硬件環(huán)境不同所帶來的弊端問題，進(jìn)而采用統(tǒng)一CORBA接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)接入，成功實現(xiàn)了監(jiān)控軟件與設(shè)備網(wǎng)管程序的相互分離，在無需通知對方的情況下，便可以開展軟件修改與運行維護(hù)[8]。

3.3 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

在系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方面，以太網(wǎng)的解決方案是將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)卡（EIS卡）插入XDM（ECIMSTP）設(shè)備當(dāng)中，此后為其提供以太網(wǎng)的點對點業(yè)務(wù)。由于每一塊EIS卡可以同時提供多個接口，具備多個連接用戶端，如果所有EIS卡均通過SDH電路實現(xiàn)相互串聯(lián)，不僅可以獲得太網(wǎng)所提供的點對點業(yè)務(wù)，還可以同時享受其他共享業(yè)務(wù)。另外，當(dāng)EIS卡與XDM的交叉矩陣卡相連接時，可以使帶寬在1個VC到GE滿帶寬間進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。

3.4 電 源

利用電源信息采集終端設(shè)備對電源實時運行數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)采集，其工作流程如圖1所示。在電力通信系統(tǒng)中接入電源時，來自于不同生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的蓄電池和整流電源，在型號與性能等方面均存在一定差異性。通過協(xié)議轉(zhuǎn)換可以化解這一問題，提高電源的兼容性，使電源統(tǒng)一納入到電力系統(tǒng)監(jiān)控體系中，得到協(xié)調(diào)統(tǒng)一的管理[9]。

圖1 電力通信系統(tǒng)電源工作流程

3.5 軟件結(jié)構(gòu)

電力通信系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示，電力通信系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)采集層、應(yīng)用服務(wù)層以及用戶表示層。

圖2 電力通信系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)對各項實時信息進(jìn)行全面采集；應(yīng)用服務(wù)層主要服務(wù)于所有應(yīng)用邏輯；用戶表示層負(fù)責(zé)展示用戶交互界面。電力通信系統(tǒng)的綜合監(jiān)控功能主要由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視子系統(tǒng)、資源管理子系統(tǒng)以及業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)共同承載。其中，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視子系統(tǒng)負(fù)責(zé)針對所有性能數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，立即發(fā)出警報，協(xié)助管理人員對故障問題進(jìn)行快速處理。資源管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對全網(wǎng)信息進(jìn)行存儲、處理、統(tǒng)計、查詢以及分析。業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)可以生成工單、值班日志以及統(tǒng)計分析報表[10]。

4 結(jié) 論

電力通信系統(tǒng)具有非常強大的綜合監(jiān)控管理功能。通過系統(tǒng)運行，可使各條網(wǎng)絡(luò)線路和通信設(shè)備的運行情況得到全面有效的保障。一旦發(fā)生運行故障或者設(shè)備異常，系統(tǒng)會第一時間向管理人員發(fā)出警示，并且在系統(tǒng)界面當(dāng)中顯示出故障點，幫助管理人員快速開展故障搶修。同時，該系統(tǒng)還可以實時采集并整理分析各項電力通信數(shù)據(jù)，為管理部門更加科學(xué)高效地開展各項工作提供數(shù)據(jù)支持，從根本上推動我國電力通信領(lǐng)域的健康發(fā)展。