電力通信網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施

吳靜子 劉晟 顏辰凡 姚莉

隨著我國科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，為了電力公司更好的發(fā)展，對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，該文電力公司通信網(wǎng)的特點(diǎn)相結(jié)合，提出了根據(jù)目前的MSTP光傳輸設(shè)備和改進(jìn)監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造等的通信網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建造方案，并細(xì)致的闡述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)思以及系統(tǒng)架構(gòu)，而建成后的運(yùn)行情況表明，大致實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

通信網(wǎng);綜合監(jiān)控系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1數(shù)據(jù)傳輸模塊

對于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)模塊，考慮的重點(diǎn)是如何在滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的前提下把現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)和新配置的功能模塊更好的耦合。本文提出了基于MSTP以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建電力通信網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的概念。

某地區(qū)現(xiàn)有的光纖通信設(shè)備都支持第三代MSTP（Mult-ServiceTransportPlatform）技術(shù)。MSTP是一種SDH、以太網(wǎng)、ATM等多種技術(shù)匯聚、適配的多業(yè)務(wù)綜合傳送平臺(tái)，能對多種技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，提供多種業(yè)務(wù)的綜合支持能力，另外MSTP可以通過整合接入功能層所需的不同設(shè)備的類型和數(shù)量，來簡化邊緣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而減少所需網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的數(shù)量以及安裝、配置和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)所需的資源。由于MSTP設(shè)備既具備技術(shù)的先進(jìn)性，又可以節(jié)約建設(shè)成本和維護(hù)成本，具有良好的投資回報(bào)率，因此如果能夠利用現(xiàn)有的MSTP平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無人通信機(jī)房的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建成，則可以在投資較少的情況下實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

MSTP光通信設(shè)備由于支持以太網(wǎng)二層交換技術(shù)，可以采用一點(diǎn)對多點(diǎn)方式，通道接口按照變電站數(shù)目進(jìn)行1（主站）∶N（變電站）配置。

MSTP提供了一個(gè)最佳的SDH和以太網(wǎng)相結(jié)合的解決方案。該解決方案的主要優(yōu)點(diǎn)是具有更靈活的帶寬分配能力和更有效的帶寬利用率;同時(shí)靈活支持以太網(wǎng)、ATM業(yè)務(wù)，有效利用了網(wǎng)絡(luò)帶寬。

1.2監(jiān)控中心模塊

對于監(jiān)控中心模塊，考慮的重點(diǎn)是在雙網(wǎng)雙機(jī)冗余技術(shù)的基礎(chǔ)上如何均衡網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)負(fù)載。

常規(guī)雙網(wǎng)雙機(jī)冗余配置的監(jiān)控中心，分為A網(wǎng)和B網(wǎng)，并分別配置不同的IP地址段。通常情況下只有主網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)節(jié)點(diǎn)在“值班”，而備網(wǎng)絡(luò)、備機(jī)節(jié)點(diǎn)處于“偵聽”的“備用”狀態(tài)下，只有在主網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)節(jié)點(diǎn)異?；蚬收系那闆r下，備節(jié)點(diǎn)才發(fā)揮作用。這種方式實(shí)際上浪費(fèi)了一半的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)資源。

在監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)中通過網(wǎng)絡(luò)分層、“虛擬IP地址綁定”等技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)擁塞減少到最小，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷均衡的目的。所謂網(wǎng)絡(luò)分層就是將原有監(jiān)控網(wǎng)分為監(jiān)控子網(wǎng)和采集子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息流分層。監(jiān)控子站的所有信息通過采集子網(wǎng)匯集后，變成“熟數(shù)據(jù)”再發(fā)到監(jiān)控子網(wǎng)上，監(jiān)控子網(wǎng)傳輸?shù)闹饕遣杉泳W(wǎng)的“熟數(shù)據(jù)”和其他控制等數(shù)據(jù);通過“虛擬IP地址綁定”技術(shù)，將原有的主

備雙網(wǎng)“虛擬”成一個(gè)外部可見的IP地址和網(wǎng)絡(luò)，對外部系統(tǒng)來說，相當(dāng)于只有一個(gè)網(wǎng)段，對內(nèi)部卻可以通過網(wǎng)絡(luò)“協(xié)同”軟件將其承載的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行均衡分割;通過主機(jī)“協(xié)同”軟件，對采集子網(wǎng)的主機(jī)（稱前置機(jī)）進(jìn)行分組，使每臺(tái)前置機(jī)處理不同的廠站信息，進(jìn)一步降低主機(jī)負(fù)荷。同時(shí)也可以將兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置機(jī)的進(jìn)程進(jìn)行合理均衡，使兩臺(tái)服務(wù)器協(xié)同工作，而不是主備方式工作，進(jìn)一步降低主機(jī)負(fù)載。

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

基于MSTP以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)的電力通信網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浞譃楸O(jiān)控主站和監(jiān)控子站兩級(jí)。其中監(jiān)控主站和各監(jiān)控子站通過MSTP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，同時(shí)各監(jiān)控子站信息通過當(dāng)?shù)夭杉筮€需傳送至站內(nèi)的綜自系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控功能和本地監(jiān)視功能。

通過這種方式建立了以地調(diào)站為監(jiān)控主站、220kV及以上變電站和省網(wǎng)微波站點(diǎn)為監(jiān)控子站的兩級(jí)通信網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2信息采集

電源和交換系統(tǒng)檢測分為兩種方式：一種方式是通過對本身具有智能檢測模塊的設(shè)備做協(xié)議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。協(xié)議轉(zhuǎn)換的內(nèi)容應(yīng)包括智能檢測模塊所能夠做到的所有遙信、遙測數(shù)據(jù)。另一種方式是通過加裝數(shù)據(jù)采集單元，直接采集設(shè)備總告警或干節(jié)點(diǎn)信息。

系統(tǒng)中通信電源通過RS232口接入監(jiān)控，對類似于NOKIAPCM的不具備網(wǎng)管及智能接口的接入設(shè)備直接采集機(jī)架告警信息，送至監(jiān)控主站。對地網(wǎng)SDH或華為、烽火PCM等具備網(wǎng)管或智能接口的設(shè)備，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換獲取設(shè)備告警信息、配置信息、性能信息。

省網(wǎng)ECI及華為SDH設(shè)備告警信息（配置、性能信息）則通過網(wǎng)管CORBA接口接入，這種方式可以忽略網(wǎng)管軟硬件環(huán)境的不同而采用統(tǒng)一CORBA接口接入數(shù)據(jù)，這就使得監(jiān)控軟件和設(shè)備網(wǎng)管程序分離，便于軟件的修改和維護(hù)，而不需要通知對方。

2.3系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

某供電公司現(xiàn)用的MSTP光通信設(shè)備，結(jié)合了以太網(wǎng)與SDH，由不同業(yè)務(wù)的接口卡來提供以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和SDH業(yè)務(wù)。其以太網(wǎng)解決方案是利用EIS（以太網(wǎng)業(yè)務(wù)卡），直接插在XDM（ECIMSTP）設(shè)備上來提供以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，每塊EIS卡可提供多個(gè)以太網(wǎng)接口連接用戶端設(shè)備（直接的或通過CLE），不同的EIS卡通過SDH電路互聯(lián)，可提供點(diǎn)對點(diǎn)或共享的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。EIS卡直接與XDM的交叉矩陣卡連接，帶寬可實(shí)現(xiàn)在1個(gè)VC（VC-12/3/4）到GE滿帶寬可調(diào)。

本系統(tǒng)采用IP協(xié)議組網(wǎng)，利用某地區(qū)現(xiàn)有的河南省電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)。500kV、220kV監(jiān)控子站通過地區(qū)接入網(wǎng)MSTP光傳輸設(shè)備上的以太網(wǎng)接口（FE口）和該監(jiān)控子站上的串口服務(wù)器相連，而各監(jiān)控子站通過光纖通道和地區(qū)監(jiān)控主站進(jìn)行通信。同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將省公司監(jiān)控中心站與地區(qū)監(jiān)控主站系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)和全省通信監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。

2.4電源

本系統(tǒng)子站設(shè)備采用-48V直流電源供電，主站交流供電部分由主站提供220V交流電源。

2.5軟件結(jié)構(gòu)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用三層體系架構(gòu)，從邏輯上分成數(shù)據(jù)采集層、應(yīng)用服務(wù)層和用戶表示層。數(shù)據(jù)采集層完成各種實(shí)時(shí)信息和資源配置信息的采集;應(yīng)用服務(wù)層完成各種實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的應(yīng)用邏輯服務(wù);用戶表示層完成用戶界面展現(xiàn)和用戶交互。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

電力通信網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)通過建立電力通信網(wǎng)統(tǒng)一的信息模型、數(shù)據(jù)庫、軟件框架和數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，然后在此平臺(tái)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視子系統(tǒng)、資源管理子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視子系統(tǒng)提供告警和性能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、處理、存儲(chǔ)、查詢統(tǒng)計(jì)和分析功能;資源管理子系統(tǒng)提供全網(wǎng)資源信息的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、處理、呈現(xiàn)、統(tǒng)計(jì)、查詢和分析功能;業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)提供工單管理、值班日志、統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表等功能。

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