电力通信网综合监控系统设计与实现

3RURALELECTRIFICATION信息系统InformationSystem2010年第03期 总第274期1 系统设计基于MSTP以太网和网络分层技术的电力通信网综合监控系统包括以下主要功能模块：监控中心，监控子站，规约转换器，采集模块，数据传输网。本设计方案主要针对数据传输模块和监控中心模块进行改进。1.1数据传输模块对于数据传输网模块，考虑的重点是如何在满足系统设计目标的前提下把现有的传输网络和新配置的功能模块更好的耦合。本文提出了基于MSTP以太网技术构建电力通信网综合监控系统数据传输网的概念。漯河地区现有的光纤通信设备都支持第三代MSTP（Mult-Service Transport Platform）技术。MSTP是一种SDH、以太网、ATM等多种技术汇聚、适配的多业务综合传送平台，能对多种技术进行优化组合，提供多种业务的综合支持能力，另外MSTP可以通过整合接入功能层所需的不同设备的类型和数量，来简化边缘网络结构，从而减少所需网络管理系统的数量以及安装、配置和维护网络所需的资源。由于MSTP设备既具备技术的先进性，又可以节约建设成本和维护成本，具有良好的投资回报率，因此如果能够利用现有的MSTP平台实现无人通信机房的综合监控系统的建成，则可以在投资较少的情况下实现设计的目标。MSTP光通信设备由于支持以太网二层交换技术，可以采用一点对多点方式，通道接口按照变电站数目进行1（主站）∶N（变电站）配置。MSTP提供了一个最佳的SDH和以太网相结合的解决方案。该解决方案的主要优点是具有更灵活的带宽分配能力和更有效的带宽利用率；同时灵活支持以太网、ATM业务，有效利用了网络带宽。1.2监控中心模块对于监控中心模块，考虑的重点是在双网双机冗余技术的基础上如何均衡网络流量和网络、主机负载。常规双网双机冗余配置的监控中心，分为A网和B网，并分别配置不同的IP地址段。通常情况下只有主网络和主机节点在“值班”，而备网络、备机节点处于“侦听”的“备用”状态下，只有在主网络、主机节点异常或故障的情况下，备节点才发挥作用。这种方式实际上浪费了一半的网络和主机资源。在监控中心的设计中通过网络分层、“虚拟IP地址绑定”等技术可以使网络拥塞减少到最小，同时实现网络负荷均衡的目的。所谓网络分层就是将原有监控网分为监控子网和采集子网，实现信息流分层。监控子站的所有信息通过采集子网汇集后，变成“熟数据”再发到监控子网上，监控子网传输的主要是采集子网的“熟数据”和其他控制等数据；通过“虚拟IP地址绑定”技术，将原有的主备双网“虚拟”成一个外部可见的IP地址和网络，对外部系统来说，相当于只有一个网段，对内部却可以通过网络“协同”软件将其承载的网络流量进行均衡分割；通过主机“协同”软件，对采集子网的主机（称前置机）进行分组，使每台前置机处理不同的厂站信息，进一步降低主机负荷。同时也可以将两台数据服务器、前置机的进程进行合理均衡，使两台服务器协同工作，而不是主备方式工作，进一步降低主机负载。2 系统实现2.1系统架构基于MSTP以太网和网络分层技术的电力通信网综合监控系统拓扑分为监控主站和监控子站两级。其中监控主站和各监控子站通过MSTP网络进行通信，同时各监控子站信息通过当地采集后还需传送至站内的综自系统，实现远端监控功能和本地监视功能。通过这种方式建立了以地调站为监控主站、220 kV及以上变电站和省网微波站点为监控子站的两级通信网综合监控系统。2.2信息采集电源和交换系统检测分为两种方式：一种方式是通过对本身具有智能检测模块的设备做协议转换实现在线监测。协议转换的内容应包括智能检测模块所能够做到的所有遥信、遥测数据。另一种方式是通过加装数据采集单电力通信网综合监控系统设计与实现李自珍，李启林，河南省漯河供电公司摘要：该文结合漯河供电公司通信网的特点，提出了利用现有的MSTP光传输设备及改进监控中心网络结构等的通信网综合监控系统的建设方案，并详细论述了系统的设计思想和系统架构，从建成后的运行情况来看，基本实现了设计的目标。关键词：电力通信网；综合监控系统；MSTP；网络分层中图分类号：TN915 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2010)03-0036-023RURALELECTRIFICATIONInformationSystem信息系统2010年第03期 总第274期元，直接采集设备总告警或干节点信息。系统中通信电源通过RS232口接入监控，对类似于NOKIA PCM的不具备网管及智能接口的接入设备直接采集机架告警信息，送至监控主站。对地网SDH或华为、烽火PCM等具备网管或智能接口的设备，通过协议转换获取设备告警信息、配置信息、性能信息。省网ECI及华为SDH设备告警信息（配置、性能信息）则通过网管CORBA接口接入，这种方式可以忽略网管软硬件环境的不同而采用统一CORBA接口接入数据，这就使得监控软件和设备网管程序分离，便于软件的修改和维护，而不需要通知对方。此外，机房环境通过加装数据采集单元，直接采集机房温湿度信息。在传输机房或变电站，在省网光端机内增加一个温湿度传感器，用于实时监测机架内温湿度。2.3系统联网漯河供电公司现用的MSTP光通信设备，结合了以太网与SDH，由不同业务的接口卡来提供以太网业务和SDH业务。其以太网解决方案是利用EIS（以太网业务卡），直接插在XDM（ECI MSTP）设备上来提供以太网业务，每块EIS卡可提供多个以太网接口连接用户端设备(直接的或通过CLE)，不同的EIS卡通过SDH电路互联，可提供点对点或共享的以太网业务。EIS卡直接与XDM的交叉矩阵卡连接，带宽可实现在1个VC（VC-12/3/4）到GE满带宽可调。本系统采用IP协议组网，利用漯河地区现有的河南省电力光纤通信网络进行组网。500 kV、220 kV监控子站通过地区接入网MSTP光传输设备上的以太网接口（FE口）和该监控子站上的串口服务器相连，而各监控子站通过光纤通道和地区监控主站进行通信。同时通过网络交换机将省公司监控中心站与地区监控主站系统互联，实现和全省通信监控系统的联网。2.4电源本系统子站设备采用-48 V直流电源供电，主站交流供电部分由主站提供220 V交流电源。2.5软件结构综合监控系统软件采用三层体系架构，从逻辑上分成数据采集层、应用服务层和用户表示层。数据采集层完成各种实时信息和资源配置信息的采集；应用服务层完成各种实时和非实时的应用逻辑服务；用户表示层完成用户界面展现和用户交互。系统总体框架如图1所示。电力通信网综合监控系统平台通过建立电力通信网统一的信息模型、数据库、软件框架和数据交换平台，然后在此平台上构建网络监视子系统、资源管理子系统、业务管理子系统。网络监视子系统提供告警和性能数据的实时监控、处理、存储、查询统计和分析功能；资源管理子系统提供全网资源信息的实时存储、处理、呈现、统计、查询和分析功能；业务管理子系统提供工单管理、值班日志、统计分析和报表等功能。3 结束语此系统的建设是利用现有的MSTP光传输设备上提供的FE接口，并在监控中心采用网络分层等技术，以较少的投资实现了对漯河地区500 kV邵陵变、220 kV英章变、漯河变、地调站、巨陵变、乔庄变、汇源变等七个省主干网接入点的通信电源运行状态、主要通信传输设备的运行情况和主要参数、室内环境的集中监控、集中管理和集中运行维护，提高了电力通信网的安全运行水平。同时也实现了通信站运行报表的自动化，使通信调度制作日报、年报更加简单方便。下一步，将把尚未纳入该系统的110 kV变电站参照省网技术标准逐步接入地区通信监控平台。参考文献[1] 陈淑荣. 电力通信网计算机监测系统[M]. 北京：中国电力出版社，1995.[2] 张云峰. 湖州电力局变电站通信监控改造[J]. 电力系统通信， 2007， 180（28）：62-64.[3] ECM-3000电力通信综合监控系统技术手册[Z]. 南京南瑞通信公司. 2008.[4] 唐开宇， 张太镒. MSTP在电力通信网中的应用[J]. 电力系统通信, 2005. (5)：68-70.（责任编辑：张峰亮）图1软件结构资源管理子系统资源数据管理拓扑管理配置信息管理高级应用功能资源统计分析方式调度管理故障智能诊断检修预处理业务管理子系统工单管理值班日志通信安全工作流平台子系统网络监控子系统告警管理告警配置性能信息拓扑图形子系统用户表示层工作流引擎WEB服务业务逻辑数据访问通用业务处理资源属性配置JDBC抽象查询列表配置业务逻辑调度业务规则定义通用业务服务高速通道、通知服务电力分析服务、事件处理存储服务（实时数据库）支撑平台：安全审核、系统管理（日志、参数配置）、可靠性、自管理节点等服务应用服务层协议转换（告警状态、异常、性能数据）配置数据采集模型/数据前置处理适配器（CORBA、Q3、TCP/IP、SNMP、DB、RS232……）数据采集层SKD问：20 kV替代10 kV作为用电的配电系统等级，有什么优点？长江渔夫答：无需更改原有线路结构，增大输送容量；无需更改原有低压配电设备结构，只需更换变压器即可；可降低45%线损。