计量库房电力数据网调度传输特性分析

李文芳 徐伟刚 乔惠

【摘要】    在我国信息技术发展进程中，电力调度数据库的稳定性、安全性受到了相关部门的高度关注。究其原因，主要是由于电力调度数据网承载了海量关键电力调度信息，一旦出现问题，就会对整个电力数据库造成无法设想的危害。因此，文章以电力调度数据网为对象，结合电力调度数据网的传输特性，分析了电力调度数据网的建设及优化方案。

【关键词】    电力调度    数据网    传输特性

前言：

在电力事业不断发展的进程中，电力调度数据网逐渐成为保障电力系统稳定、高效、安全运行的关键，也是电力系统自动化运行的支撑，可为电力调度、电网管理提供一种新的方式。而电力调度数据网传输特性分析，是建设网络化的电力数据传输方式的前提，将为区域电网中发电、输电、变电、配电等业务开展提供充足支持。基于此，探究电力调度数据网的传输特性就具有非常重要的意义。

一、计量库房电力数据网的传输特性

1.1数据传输量大

电力调度数据网所需传输的数据信息量较大，且存在较大的不确定性。特别是在电力调度数据网的随机信息流模式下，数据包拥塞率、节点产数据包的节点介质基尼系数概率无限接近于10，表明电力调度数据网数据传输量是一个较大的数值[1]。

1.2数据传输安全

电力调度数据网作为一个完整的通信网络，可以从物理层面、网络使用层面实施专用性安全策略。前者可以控制调度数据网络、其他公用网络在物理传输介质方面的相互独立性;后者则可以运用验证、防火墙加密手段，保证数据网传输安全性[2]。

1.3数据传输实时

电力调度数据网是一个实时运行的系统，其可以通过QoS服务保证二次系统传输实时性。QoS服务可为不同数据报文提供不同等级传输优先级，在复杂故障情况下信息量急剧增加造成网络拥塞时，仍然依据规定的传输优先级传输数据，保证数据传输实时性。

1.4数据传输可管理性高

当前，各地已经建立了相对完整的电力调度数据网管理平台，可以完成对整个电力调度网的管理任务。比如，网络流量检测、网络流量控制、网络运行故障定位排查、网络日常运行维护、网络合理优化等，可以在一定程度上提高电力调度数据网数据传输安全性。

二、计量库房电力数据网的建设方案

2.1项目概述

合肥计量中心建设规模为8.00×103m2。在计算机技术、通信网络技术与电力系统深层次交融的背景下，当前该项目初步实现了功能完善的电能计量系统、数据采集子与监控系统、电力系统能量管理系统集成，但是在底层数据传输方面仍然存在较大的缺陷，信息传输网络没有形成完整的全局结构，立库WCS（仓储控制系统软件）没有与上层MDS系统（物资管理系统）、SG186系统（国家电网公司一体化企业级信息集成平台）有效对接，对各种业务数据的数据实时传输、共享造成了较大的限制。因此，针对合肥计量中心电力调度系统中存在的问题，构建一个具有通信实时性、可靠性、安全性的数据网络就非常必要。

2.2调度数据网建设目标需求

电能计量中心电力调度数据网建设目标主要是实现任务分解调度、优化，完成执行机构的状态监测、动作控制。即由监控调度层经PROFINET工业以太网，将作业命令传达给控制系统，由控制系统传达给输送机、堆垛机、提升机等设备，对整个执行机构进行控制。具体调度任务表现为接收任务、优化任务、下达任务。其中接收任务主要是调度系统以中间表的方式，获取任务指令并将其分解为设备动作指令;优化任务主要是调度系统对指令队列进行优化组合。

比如，以任务的分段执行跟踪为主线，结合系统定义的路径及调度参数、设备属性、优先级，选择最早优先、最短路径、任务优先级、平衡负载、阻塞就近策略，动态调度资源;下达任务主要是将优化处理的调度任务指令下达给执行层的设备控制器。

2.3网络拓扑结构

合肥计量中心电力调度数据网拓扑结构为信息管理层、监控调度层、设备控制层三层结构。其中信息管理层主要为任务和數据管理，监控调度层主要为集中监控和设备调度，设备控制层主要为多种任务执行设备。整个系统经以太网交换机，在TCP/IP协议（传输控制协议/网际协议）的约束下，实现调度网络与控制系统之间的相互通信[3]。

在信息管理层，可以在同一台服务器设备中布置数据库服务器、控制服务器，负责存储数据信息、运行服务程序。而在中央，则经TCP/IP协议，在以太网交换机的支持下实现系统之间的信息交互。

在监控调度层，部署管理终端、调度监控终端以及手持终端、无线接入点，完菜数据采集、出入库计划等一系列业务处理。

在设备控制层，经PROFINET工业场地总线，下达指令到设备控制系统，按物流系统要求，统一控制设备。需要注意的是，在接入设备选择时，应依据具备关键E1通信接入能力、满足远程IP-KVM（带有远程管理功能的KVM切换器）通信扩展能力、在视频与语音通信拓展能力的要求，选择恰当的接入设备型号。

2.4网络接入设备配置

系统总体建构主要采用C/S/S（客户端/应用服务器/数据库服务器模式）与C/S（客户端/服务器模式）混合模式作为基础技术构建模式，技术开发工具为C语言，数据库采用当前成熟的SQL Server数据库。系统接入设备选择双机配置方式，部署调度数据网路以太网交换机、路由器、纵向加密装置各两台，经一条2M链路、一条3x2M链路分解就近接入设备控制层，便于满足系统对直调采集要求，并减少电力调度数据网接入网数量，实现接入网络平面与MDS网络平面交叉连接的路由控制。而对于每一个堆垛机、输送带接入设备布置时，则采用双机配置方式，贯彻加密部署调度数据网原则，各选择两台路由器、纵向加密装置、交换机，就近经链路接入设备控制层，便于实现系统对中心设备的远程监控。

远程终端模式是电力计量中心调度数据网最基本接入模式。根据电力计量中心智能调度技术支持系统建设要求，可以采用101规约、104规约，建设以电力调度数据网为主、2M专线通道为辅的分层级通道模式[4]。远程终端模式下，中心调度主系统运行模式较为简单清晰，运行维护成本较低;而在分层分级采集模式下，设备控制调同时配置了远程终端与前置服务器、相关采集装置，设备用电调度数据可以集中汇总到主系统后台处理，降低专线通道投资及主系统采集负担，且具有较强的扩展性、可靠性。同时为避免传统模拟与数字通道速率低、多协议并存、网络异构、数字通道抗干扰性差等问题的存在，可以采用双覆盖的方式，将电力计量中心调度数据网设置两个汇聚节点，第一个汇聚节点位于设备控制层，第二个汇聚节点位于设备控制层所辖电站，经8×2M链路互联。同时在第二个汇聚节点位置进行一台骨干路由器的配置，并在站端配置纵向认证加密装置，保证数据网络运行安全性。

三、计量库房电力数据网的建设资源分配

3.1路由协议规划

在电能计量中心调度数据网中，根据实际区位差异，可以划分出不同的网络通信层次，而不同的通信区域之间可以通过路由器实现网络连接。其连接的不同网络区域将受网络数据包解析结果的影响，以IP地址寻址的方式转发给相关网络，最终形成路由协议[5]。路由协议的任务是根据网络实际拓扑结构，进行最为恰当的路由表创建，促使IP数据包可以在网络内依据前期规定的标准实时传递，与实际路由器设备存在无法分割的关系。对于电能计量中心调度数据网而言，可以依据协议正确性、路由计算收敛快、路由协议开销低、網络安全机制良好、协议兼容性良好等原则，进行路由协议的选择。比如，根据电能计量中心生产业务实时性、可靠性要求，可以选择OSPF链路状态路由选择协议，其可适应多类网络拓扑结构。

3.2网络资源命名规划

电力调度数据网络命名方式应遵循国网要求，采用字母缩写的方式;设备命名则需要遵循国网统一标准，采用字母+数字的形式，一般为[安装城市]-[站点名称]-[设备型号]-[设备序号];接口命名标识主要采用字母+数字的方式，单词首字母大写。比如，快速以太网接口简写为FE;业务VLAN划分主要是在新建站点路由器、以太网交换机之间开展数据交换时，选择统一规划的VLAN，进行实时业务、非实时业务、应急业务的VLAN ID划分。

3.3 IP技术体制资源规划

作为整个电力计量中心网络系统的管理枢纽，中控室需要为电力计量中心提供任务管理、设备监控调度、单据打印、信息存储等服务。为保证上述功能正常发挥，可以为其配置独立IP的内网服务器，经IP网络与终端进行调度信息交互[6]。IP技术体制与电力调度业务相对单一的应用需求相符，具有运营成本小、复杂度低、传输效率高的优良特点。为保证不同类型调度业务之间独立运行，可以选择划分区域的方式，进行业务传输墨线设置。即利用内网网关协议IGP，进行IP地址规划。

需要注意的是，在IP地址分配时应考虑调度数据网拓扑，依据统一网络内各主机IP地址不同、预留备用可扩展空间充足、适应复杂拓扑结构、相同业务分配地址空间连续要求，进行互联链路地址、业务地址、网络标识地址的逐一配置。比如，在业务地址分配时，可以将地址分配在13.10.0.0后的地址空间，每一模块均按4位分配。

四、总结：

综上所述，相较于以往单一数据监测、管理而言，新时期的计量库房电力数据网将电力系统自动化水平提升到了一个新的层级，电网调度、运行均实现了综合自动化。在此基础上，应以提高电力调度数据网运行稳定性为目标，对调度数据网路由资源、网络资源、IP地址等资源进行科学规划，提高网络的数据通信容量，满足电力调度系统不同业务数据的实时传输要求。

参  考  文  献

[1]任杰， 王婷宇. 基于电力通信网的电力调度数据网安全传输[J]. 科技风， 2019（36）：182-182.

[2]吴蔚. 基于电力调度数据网传输特性分析[J]. 通讯世界， 2018（03）：172-173.

[3]霍雯. 贵州兴义地区电力调度数据网络拓扑结构研究[J]. 电工技术， 2018（467）：62-65.

[4]石明. 电力调度数据网关键技术研究[J]. 数字通信世界， 2019（011）：79-79.

[5]郭抒然， 谢超. 地区电力调度数据网中路由器的路由策略及安全策略配置研究[J]. 电子世界， 2019（19）：31-32.

[6]陈献平. IP技术在中国平煤神马集团电力调度系统中的应用[J]. 科技资讯， 2019（07）：22-22.