ATM技术在电力调度数据网络中的应用
日期：2008-11-5 23:11:17 来源：中国自动化网
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摘 要：阐述了利用电力系统通信网络和先进、可靠的异步传输模式（ATM）技术组建广东省电力调度数据网络的规划设计和实施方案，介绍了该数据网络的结构。在实施方案中，根据不同的情况，网络系统边缘采用不同的接入方式，在汇聚层配备了相应的存取隔离安全机制，以确保电力调度数据网的安全运行和有效访问。
关键词：电力调度；数据传输；网络；ATM
Application of asynchronous transfer mode in power dispatching data network
LI Chengsong,LIANG Jiongguang,CHEN Yezhao,JIANGKangming
(Guangdong Electric Power Communication Co.,Ltd.,Guangzhou 510600,China)
Abstract:This paper describes the planning and implementation of constructing Guangdongs electric power dispatching data network by using electric power communication network and the advanced, reliable asynchronous transfer mode(ATM)technique. Some different accessing methods are adopted in this system. Meanwhile, an isolated security method is applied to ensure the safety and accessibility of the power dispatching data network.
Keywords:electric power dispatching;data transfer;network;ATM
随着电力系统自动化程度的提高，为及时掌握电能量在电网发电侧和配电网中的动态负荷分配，充分利用电力系统中专用通信网络来承载电能量信息，必须建立电力调度数据信息网络，同时要求电力调度数据信息与其它管理信息从第二层进行隔离，以确保电力调度数据网络稳定运行。为满足这样的要求，对广东省广电集团有限公司（以下简称广电集团）的异步传输模式（ATM）网络进行了研究，并规划了电力调度数据业务接入和实施应用。
1广东省电力调度数据系统的规划
1.1网络现状
广电集团广域骨干数据网络是依托裸光纤、同步数字系列准同步数字系列(SDH/PDH)提供的传输链路而建立起来的ATM网络，主要由北方电信网络公司Passport 15000/7400系列多业务交换机组成。核心层和骨干汇接层由Passport 15000系列交换机组成，边缘交换层由Passport 7400系列交换机组成。
核心层以2台ATM核心交换机为核心交换节点，广州区域信息网利用其中1台核心交换机。骨干汇接层有5个汇接区，以6个地区电力分公司为骨干汇接节点。边缘交换层以环网状结构接入骨干汇接节点。
1.2业务接入网络的规划
电力调度数据网络属电力系统企业内部专用业务网，为调度机构、调度范围内的厂站传递与调度业务相关的控制信息和数据提供业务平台。根据用户要求，广东省电力调度数据网络的覆盖范围包括21个地调站点和31个电厂站点，数据业务主要是广东省电力调度中心(以下简称调度中心)与21个地调站点、31个电厂之间的数据传输。
根据电力调度数据网络的特点和要求，利用省网已建成的广电集团ATM网络来组建调度数据网，部分未安装ATM设备的电厂按“就近接入”的原则接入到已有ATM设备的地调站点或电厂站点。
根据现有通信和数据网络的特点，采用ATM永久虚拟连接(PVC)组建电力调度数据网络，再接入ATM Passport设备上的虚拟路由器(VR)。对于部分没有ATM接入设备的电厂，端到端的ATM PVC无法实现，则采用接入点Passport VR的功能临时终结和发起ATM PVC的方案。为了保证安全、可靠，网络设计采用双星形网络结构，每个节点通过2条ATM PVC路径与调度中心连接，互为备份。
为了保证电力调度数据网络的正常运行，及时发现和排除故障，调度中心配置专用网际协议(IP)网络监控系统NetMonitor软件。该软件能够实时监视调度数据网络的拓扑结构、链路状态、协议状态、连通状态和稳定性等，并具有故障报警和记录功能。
1.3广东省电力调度数据网的配置
广东省电力调度数据网的系统结构如图1所示。在图1中，2台Cisco 7507路由器分别通过ATM接口与通信中心的2台Passport 15000系列交换机连接，2台Cisco 7507路由器之间通过100BaseTX以太网连接。电厂和地调站点上不同的VR(PP 7480或PP 7440)各自通过两条不同路径以PVC方式与调度中心的2台Cisco 7507路由器连接。
在电厂或地调的站点上，为每个电厂或地调设置各自独立的、专用的VR，电厂或地调通过VR接入调度网络，如发1、发2和发3连接到同一台Passport交换机上，在此交换机上必须设置3个不同的VR，即VR1，VR2和VR3。
在调度中心的2台Cisco 7507路由器上分别运用访问控制列表的功能控制不同电厂和供电公司之间的访问。这是因为在电力调度数据网络中，调度中心为控制站点，地调和各电厂为辅助站点，只允许控制站点和辅助站点间的通信，不允许辅助站点之间的通信。
1.3.1ATM 虚信道连接(VCC)配置
以各地调或电厂的VR作为PVC的发起端，调度中心2台Cisco 7507系列交换机作为PVC的终结端，通过不同物理链路分别建立2条互为备份的ATM VCC。根据电力调度数据网的业务需要，将ATM服务类别定义为固定比特率(CBR)。
1.3.2IP的选择
IP采用开放式最短路径优先(OSPF)动态路由协议，通过OSPF动态路由协议的链路状态发现机制，随时监控整个网络的拓扑变化，当一条PVC路径中断时，OSPF动态路由协议根据链路状态的变化自动选择另一条PVC路径，从而保证了网络的不中断运行。
1.3.3ATM 层和IP层的结合
ATM层和IP层的结合点位于 PVC的发起端和终结端。PVC发起端是ATM交换机，采用ATM多协议封装(multiprotocol encapsulation，MPE)服务方式，允许在ATM网络上发送IP信息。通过定义ATM MPE接口，并将其分别与VR的协议端口、ATM VCC关联，以实现ATM网络上的IP业务。PVC终结端是Cisco 7507路由器。从物理上看，每台Cisco 7507路由器只需采用一个ATM接口与各调度站点互连，由各调度站点发起的PVC全部终结在该端口上，这些PVC在二层是相互隔离的，不能互访。
2实施应用
2.1实施方案
根据不同的情况，各节点有3种接入方式。
2.1.1光纤加光收发器接入方式
对于已经安装了ATM设备的站点，在与之相连的调度所或者电厂间能提供光纤的前提下，可以考虑光纤加光收发器的接入方式。光纤加光收发器的接入方式如图2所示。‘
该方案结构简单，只用2个光收发器。此外，充分利用了现有的10BaseTX以太网接口，没有增加其它设备。在21个地调连到地区电力分公司的ATM交换机的情况下，采用该接入方式是较为适宜的。由于地调与地区电力分公司ATM交换机相距较近，有的甚至在同一栋大楼，因此其间以光纤连接。
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关键词：电力调度；数据传输；网络；ATM
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Abstract:This paper describes the planning and implementation of constructing Guangdongs electric power dispatching data network by using electric power communication network and the advanced, reliable asynchronous transfer mode(ATM)technique. Some different accessing methods are adopted in this system. Meanwhile, an isolated security method is applied to ensure the safety and accessibility of the power dispatching data network.
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Keywords:electric power dispatching;data transfer;network;ATM
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P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
随着电力系统自动化程度的提高，为及时掌握电能量在电网发电侧和配电网中的动态负荷分配，充分利用电力系统中专用通信网络来承载电能量信息，必须建立电力调度数据信息网络，同时要求电力调度数据信息与其它管理信息从第二层进行隔离，以确保电力调度数据网络稳定运行。为满足这样的要求，对广东省广电集团有限公司（以下简称广电集团）的异步传输模式（ATM）网络进行了研究，并规划了电力调度数据业务接入和实施应用。
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1广东省电力调度数据系统的规划
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1.1网络现状
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广电集团广域骨干数据网络是依托裸光纤、同步数字系列准同步数字系列(SDH/PDH)提供的传输链路而建立起来的ATM网络，主要由北方电信网络公司Passport 15000/7400系列多业务交换机组成。核心层和骨干汇接层由Passport 15000系列交换机组成，边缘交换层由Passport 7400系列交换机组成。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
核心层以2台ATM核心交换机为核心交换节点，广州区域信息网利用其中1台核心交换机。骨干汇接层有5个汇接区，以6个地区电力分公司为骨干汇接节点。边缘交换层以环网状结构接入骨干汇接节点。
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1.2业务接入网络的规划
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电力调度数据网络属电力系统企业内部专用业务网，为调度机构、调度范围内的厂站传递与调度业务相关的控制信息和数据提供业务平台。根据用户要求，广东省电力调度数据网络的覆盖范围包括21个地调站点和31个电厂站点，数据业务主要是广东省电力调度中心(以下简称调度中心)与21个地调站点、31个电厂之间的数据传输。
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根据电力调度数据网络的特点和要求，利用省网已建成的广电集团ATM网络来组建调度数据网，部分未安装ATM设备的电厂按“就近接入”的原则接入到已有ATM设备的地调站点或电厂站点。
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根据现有通信和数据网络的特点，采用ATM永久虚拟连接(PVC)组建电力调度数据网络，再接入ATM Passport设备上的虚拟路由器(VR)。对于部分没有ATM接入设备的电厂，端到端的ATM PVC无法实现，则采用接入点Passport VR的功能临时终结和发起ATM PVC的方案。为了保证安全、可靠，网络设计采用双星形网络结构，每个节点通过2条ATM PVC路径与调度中心连接，互为备份。
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为了保证电力调度数据网络的正常运行，及时发现和排除故障，调度中心配置专用网际协议(IP)网络监控系统NetMonitor软件。该软件能够实时监视调度数据网络的拓扑结构、链路状态、协议状态、连通状态和稳定性等，并具有故障报警和记录功能。
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1.3广东省电力调度数据网的配置
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广东省电力调度数据网的系统结构如图1所示。在图1中，2台Cisco 7507路由器分别通过ATM接口与通信中心的2台Passport 15000系列交换机连接，2台Cisco 7507路由器之间通过100BaseTX以太网连接。电厂和地调站点上不同的VR(PP 7480或PP 7440)各自通过两条不同路径以PVC方式与调度中心的2台Cisco 7507路由器连接。
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在电厂或地调的站点上，为每个电厂或地调设置各自独立的、专用的VR，电厂或地调通过VR接入调度网络，如发1、发2和发3连接到同一台Passport交换机上，在此交换机上必须设置3个不同的VR，即VR1，VR2和VR3。
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在调度中心的2台Cisco 7507路由器上分别运用访问控制列表的功能控制不同电厂和供电公司之间的访问。这是因为在电力调度数据网络中，调度中心为控制站点，地调和各电厂为辅助站点，只允许控制站点和辅助站点间的通信，不允许辅助站点之间的通信。
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1.3.1ATM 虚信道连接(VCC)配置
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以各地调或电厂的VR作为PVC的发起端，调度中心2台Cisco 7507系列交换机作为PVC的终结端，通过不同物理链路分别建立2条互为备份的ATM VCC。根据电力调度数据网的业务需要，将ATM服务类别定义为固定比特率(CBR)。
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1.3.2IP的选择
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IP采用开放式最短路径优先(OSPF)动态路由协议，通过OSPF动态路由协议的链路状态发现机制，随时监控整个网络的拓扑变化，当一条PVC路径中断时，OSPF动态路由协议根据链路状态的变化自动选择另一条PVC路径，从而保证了网络的不中断运行。
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1.3.3ATM 层和IP层的结合
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ATM层和IP层的结合点位于 PVC的发起端和终结端。PVC发起端是ATM交换机，采用ATM多协议封装(multiprotocol encapsulation，MPE)服务方式，允许在ATM网络上发送IP信息。通过定义ATM MPE接口，并将其分别与VR的协议端口、ATM VCC关联，以实现ATM网络上的IP业务。PVC终结端是Cisco 7507路由器。从物理上看，每台Cisco 7507路由器只需采用一个ATM接口与各调度站点互连，由各调度站点发起的PVC全部终结在该端口上，这些PVC在二层是相互隔离的，不能互访。
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2实施应用
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2.1实施方案
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根据不同的情况，各节点有3种接入方式。
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2.1.1光纤加光收发器接入方式
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对于已经安装了ATM设备的站点，在与之相连的调度所或者电厂间能提供光纤的前提下，可以考虑光纤加光收发器的接入方式。光纤加光收发器的接入方式如图2所示。‘
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——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
该方案结构简单，只用2个光收发器。此外，充分利用了现有的10BaseTX以太网接口，没有增加其它设备。在21个地调连到地区电力分公司的ATM交换机的情况下，采用该接入方式是较为适宜的。由于地调与地区电力分公司ATM交换机相距较近，有的甚至在同一栋大楼，因此其间以光纤连接。
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