計(jì)量庫(kù)房電力數(shù)據(jù)網(wǎng)調(diào)度傳輸特性分析

李文芳 徐偉剛 喬惠

【摘要】 ? ?在我國(guó)信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，電力調(diào)度數(shù)據(jù)庫(kù)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(wèn)題，就會(huì)對(duì)整個(gè)電力數(shù)據(jù)庫(kù)造成無(wú)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(duì)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(jìn)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(yùn)行的關(guān)鍵，也是電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)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(jì)量庫(kù)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(jī)信息流模式下，數(shù)據(jù)包擁塞率、節(jié)點(diǎn)產(chǎn)數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)介質(zhì)基尼系數(shù)概率無(wú)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(gè)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(gè)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(shí)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(dú)立性;后者則可以運(yùn)用驗(yàn)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(shí)時(shí)

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行的系統(tǒng)，其可以通過(guò)QoS服務(wù)保證二次系統(tǒng)傳輸實(shí)時(shí)性。QoS服務(wù)可為不同數(shù)據(jù)報(bào)文提供不同等級(jí)傳輸優(yōu)先級(jí)，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(shí)，仍然依據(jù)規(guī)定的傳輸優(yōu)先級(jí)傳輸數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性。

1.4數(shù)據(jù)傳輸可管理性高

當(dāng)前，各地已經(jīng)建立了相對(duì)完整的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)管理平臺(tái)，可以完成對(duì)整個(gè)電力調(diào)度網(wǎng)的管理任務(wù)。比如，網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)流量控制、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行故障定位排查、網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行維護(hù)、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(jì)量庫(kù)房電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)方案

2.1項(xiàng)目概述

合肥計(jì)量中心建設(shè)規(guī)模為8.00×103m2。在計(jì)算機(jī)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(dāng)前該項(xiàng)目初步實(shí)現(xiàn)了功能完善的電能計(jì)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(méi)有形成完整的全局結(jié)構(gòu)，立庫(kù)WCS（倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)軟件）沒(méi)有與上層MDS系統(tǒng)（物資管理系統(tǒng)）、SG186系統(tǒng)（國(guó)家電網(wǎng)公司一體化企業(yè)級(jí)信息集成平臺(tái)）有效對(duì)接，對(duì)各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、共享造成了較大的限制。因此，針對(duì)合肥計(jì)量中心電力調(diào)度系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，構(gòu)建一個(gè)具有通信實(shí)時(shí)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(biāo)需求

電能計(jì)量中心電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)主要是實(shí)現(xiàn)任務(wù)分解調(diào)度、優(yōu)化，完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、動(dòng)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(dá)給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)傳達(dá)給輸送機(jī)、堆垛機(jī)、提升機(jī)等設(shè)備，對(duì)整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)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(dá)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(dòng)作指令;優(yōu)化任務(wù)主要是調(diào)度系統(tǒng)對(duì)指令隊(duì)列進(jìn)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(jí)，選擇最早優(yōu)先、最短路徑、任務(wù)優(yōu)先級(jí)、平衡負(fù)載、阻塞就近策略，動(dòng)態(tài)調(diào)度資源;下達(dá)任務(wù)主要是將優(yōu)化處理的調(diào)度任務(wù)指令下達(dá)給執(zhí)行層的設(shè)備控制器。

2.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

合肥計(jì)量中心電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)拓?fù)浣Y(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(gè)系統(tǒng)經(jīng)以太網(wǎng)交換機(jī)，在TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）的約束下，實(shí)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(tái)服務(wù)器設(shè)備中布置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、控制服務(wù)器，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息、運(yùn)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(jī)的支持下實(shí)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(wú)線接入點(diǎn)，完菜數(shù)據(jù)采集、出入庫(kù)計(jì)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(chǎng)地總線，下達(dá)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(shí)，應(yīng)依據(jù)具備關(guān)鍵E1通信接入能力、滿足遠(yuǎn)程IP-KVM（帶有遠(yuǎn)程管理功能的KVM切換器）通信擴(kuò)展能力、在視頻與語(yǔ)音通信拓展能力的要求，選擇恰當(dāng)?shù)慕尤朐O(shè)備型號(hào)。

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(kù)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(yǔ)言，數(shù)據(jù)庫(kù)采用當(dāng)前成熟的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)接入設(shè)備選擇雙機(jī)配置方式，部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、縱向加密裝置各兩臺(tái)，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(duì)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(shí)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(duì)于每一個(gè)堆垛機(jī)、輸送帶接入設(shè)備布置時(shí)，則采用雙機(jī)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(tái)路由器、縱向加密裝置、交換機(jī)，就近經(jīng)鏈路接入設(shè)備控制層，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)中心設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

遠(yuǎn)程終端模式是電力計(jì)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(jì)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(jí)通道模式[4]。遠(yuǎn)程終端模式下，中心調(diào)度主系統(tǒng)運(yùn)行模式較為簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行維護(hù)成本較低;而在分層分級(jí)采集模式下，設(shè)備控制調(diào)同時(shí)配置了遠(yuǎn)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(tái)處理，降低專線通道投資及主系統(tǒng)采集負(fù)擔(dān)，且具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性、可靠性。同時(shí)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(wèn)題的存在，可以采用雙覆蓋的方式，將電力計(jì)量中心調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)置兩個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，第一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)位于設(shè)備控制層，第二個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)位于設(shè)備控制層所轄電站，經(jīng)8×2M鏈路互聯(lián)。同時(shí)在第二個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行一臺(tái)骨干路由器的配置，并在站端配置縱向認(rèn)證加密裝置，保證數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全性。

三、計(jì)量庫(kù)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(jì)量中心調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中，根據(jù)實(shí)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(guò)路由器實(shí)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(shí)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行最為恰當(dāng)?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(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳遞，與實(shí)際路由器設(shè)備存在無(wú)法分割的關(guān)系。對(duì)于電能計(jì)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(jì)算收斂快、路由協(xié)議開銷低、網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制良好、協(xié)議兼容性良好等原則，進(jìn)行路由協(xié)議的選擇。比如，根據(jù)電能計(jì)量中心生產(chǎn)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)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?fù)浣Y(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(guó)網(wǎng)要求，采用字母縮寫的方式;設(shè)備命名則需要遵循國(guó)網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用字母+數(shù)字的形式，一般為[安裝城市]-[站點(diǎn)名稱]-[設(shè)備型號(hào)]-[設(shè)備序號(hào)];接口命名標(biāo)識(shí)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(jiǎn)寫為FE;業(yè)務(wù)VLAN劃分主要是在新建站點(diǎn)路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)之間開展數(shù)據(jù)交換時(shí)，選擇統(tǒng)一規(guī)劃的VLAN，進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)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(gè)電力計(jì)量中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理樞紐，中控室需要為電力計(jì)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(chǔ)等服務(wù)。為保證上述功能正常發(fā)揮，可以為其配置獨(dú)立IP的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器，經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)與終端進(jìn)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(duì)單一的應(yīng)用需求相符，具有運(yùn)營(yíng)成本小、復(fù)雜度低、傳輸效率高的優(yōu)良特點(diǎn)。為保證不同類型調(diào)度業(yè)務(wù)之間獨(dú)立運(yùn)行，可以選擇劃分區(qū)域的方式，進(jìn)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(jìn)行IP地址規(guī)劃。

需要注意的是，在IP地址分配時(shí)應(yīng)考慮調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)拓?fù)洌罁?jù)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各主機(jī)IP地址不同、預(yù)留備用可擴(kuò)展空間充足、適應(yīng)復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、相同業(yè)務(wù)分配地址空間連續(xù)要求，進(jìn)行互聯(lián)鏈路地址、業(yè)務(wù)地址、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)地址的逐一配置。比如，在業(yè)務(wù)地址分配時(shí)，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(cè)、管理而言，新時(shí)期的計(jì)量庫(kù)房電力數(shù)據(jù)網(wǎng)將電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平提升到了一個(gè)新的層級(jí)，電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行均實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)以提高電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性為目標(biāo)，對(duì)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(jìn)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(shí)時(shí)傳輸要求。

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