杜月

摘要：通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)，從根本上改變了傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息傳送方式，為生產(chǎn)調(diào)度信息資源的充分開發(fā)和優(yōu)化配置提供了基礎(chǔ)，大大改善了信息傳輸通道的質(zhì)量，提高了信息的準(zhǔn)確性和信息的冗余度，為電力調(diào)度和電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通道保障。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);數(shù)據(jù)通信;電力數(shù)據(jù)網(wǎng);遠(yuǎn)動(dòng)通信;幀結(jié)構(gòu)

當(dāng)下電網(wǎng)正在迅速的發(fā)展著，對(duì)電網(wǎng)可以安全的運(yùn)行，以及保證供用電，供電的可靠性提高等問(wèn)題都是電力系統(tǒng)亟待處理的問(wèn)題。這就要求如果要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的自動(dòng)化，首先就要將通信的問(wèn)題解決，通信系統(tǒng)要選用比較可靠的，以此保證配電自動(dòng)化的系統(tǒng)可以正常的工作。

1電力數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性分析

電力數(shù)據(jù)網(wǎng)是通過(guò)VPN（虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)各級(jí)調(diào)度中心之間以及調(diào)度中心與相關(guān)發(fā)電廠、變電站之間的互聯(lián)，在專用通道上利用IP路由交換設(shè)備組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在SDH或PDH層面上與系統(tǒng)內(nèi)公用的電力信息包括SCADA/EMS調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（綜合自動(dòng)化、遠(yuǎn)）、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)（電能量采集裝置）、繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（功角測(cè)量裝置）和安全自動(dòng)裝置信息等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。從而滿足電力生產(chǎn)、電力調(diào)度、繼電保護(hù)等信息傳輸需要，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、變、配、用電等組成部分的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)，保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

2電力數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)方案

2.1設(shè)計(jì)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)體制

（1）虛擬局域網(wǎng)技術(shù)

虛擬局域網(wǎng)技術(shù)（VPN）是指網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)不拘泥于所處的物理位置，可以根據(jù)需要靈活地加入不同的邏輯子網(wǎng)中的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求劃分了幾個(gè)虛擬局域網(wǎng)（VLan）：EMS、自動(dòng)化、保護(hù)、方式、調(diào)度等。因?yàn)閂Lan間是不通的，所以在鏈路末端的交換機(jī)上可以劃分屬于不同VLan的端口。在這些端口上公用一個(gè)該VLan的網(wǎng)關(guān)，并且分配一個(gè)子網(wǎng)，這樣接在該VLan上的工作站只需與該網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，該網(wǎng)關(guān)再為數(shù)據(jù)尋找路由。這樣，不同業(yè)務(wù)的工作站只需接到自己的VLan端口，再將自己的IP地址改為網(wǎng)段中的地址，再設(shè)上相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)和掩碼即可，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議

多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議（MPLS）是核心路由器利用含有邊緣路由器在IP分組內(nèi)提供的前向信息的標(biāo)簽（label）或標(biāo)記（tag）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層交換的一種交換方式。由于骨干網(wǎng)內(nèi)全網(wǎng)部署MPLSVPN，為降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，需要在全網(wǎng)PE上運(yùn)行MP-BGP。并可通過(guò)建立路由反射器（RR）來(lái)實(shí)現(xiàn)MP-BGP的路由交換。MPLS的工作原理是通過(guò)路由表對(duì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類（FEC）查詢并分配，同時(shí)采用固定長(zhǎng)度的標(biāo)簽對(duì)該FEC進(jìn)行描述與編碼，并將此標(biāo)簽附加到IP報(bào)頭的前面。相應(yīng)的處于LSP中的標(biāo)簽交換路由器，利用報(bào)文攜帶的標(biāo)簽信息庫(kù)（LIB）進(jìn)行索引，確定相應(yīng)的下一跳，在LSR出端口用新的標(biāo)簽替換原有標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)攜帶新標(biāo)簽的報(bào)文便沿著LSP向目的地轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌═opology）結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的成員間特定的物理的即真實(shí)的、或者邏輯的即虛擬的排列方式。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用分層設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為核心層、骨干層和接入層三層。三層設(shè)計(jì)便于組織網(wǎng)絡(luò)路由，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化廠站接入。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)。

（1）拓?fù)淇煽啃栽瓌t

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)應(yīng)遵循N-1的電路可靠性和N-1的節(jié)點(diǎn)可靠性原則。即要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少有2條不相關(guān)的鏈路與其他節(jié)點(diǎn)相連，去掉拓?fù)渲腥魏?條鏈路，對(duì)節(jié)點(diǎn)的連通性無(wú)影響;N-1的節(jié)點(diǎn)可靠性是指去掉拓?fù)渲腥魏?個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的連通性無(wú)影響，如某個(gè)地調(diào)節(jié)點(diǎn)故障應(yīng)不影響其他節(jié)點(diǎn)的連通。

（2）雙出口原則

國(guó)調(diào)局域網(wǎng)、每個(gè)網(wǎng)調(diào)局域網(wǎng)都有兩個(gè)出口。同時(shí)，為防止因外部原因（如停電）造成兩出口同時(shí)失效，兩個(gè)出口應(yīng)位于不同的地理位置，兩出口的外聯(lián)電路中至少有兩條沒(méi)有相關(guān)性。

（3）流量?jī)?yōu)化與時(shí)延原則

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的流量和流向，合理配置電路及其帶寬。網(wǎng)絡(luò)流量分布均勻，各電路帶寬得到較充分的利用，不存在網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸，并適度考慮“N-1”情況下的網(wǎng)絡(luò)流量。

2.3分站的各種通信方式

目前，電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分站和主站之間的通信方式主要有兩種：一種是循環(huán)式，適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的遠(yuǎn)動(dòng)通道結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是以廠站端為主動(dòng)方，循環(huán)不斷地向調(diào)度端發(fā)送遙測(cè)、遙信等數(shù)據(jù)。另一種是問(wèn)答式，它的主要特點(diǎn)是主站掌握通信的主動(dòng)權(quán)，主站可以按需要指定分站傳送某一個(gè)或某種類型的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，傳送中有差錯(cuò)時(shí)主站可要求重傳。問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)的分站為了準(zhǔn)備遙測(cè)、遙信等數(shù)據(jù)，和循環(huán)式一樣需要相應(yīng)的硬件和軟件，以一定的掃描速度來(lái)采集遙信和遙測(cè)等數(shù)據(jù)，并判別是否有遙信變位，遙測(cè)越閾值等情況發(fā)生。和循環(huán)式不同的是這些數(shù)據(jù)采集之后并不立即發(fā)送，而是先行存儲(chǔ)，等主站需要時(shí)才將它們按規(guī)定的格式組裝發(fā)送?？梢?jiàn)問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)中分站的工作，對(duì)遙信、遙測(cè)而言可分為兩步，一是數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，以一定的掃描頻率采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，適當(dāng)處理后存儲(chǔ)待用，二是按主站的要求組裝發(fā)送。問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)主站的工作主要是輪流詢問(wèn)各個(gè)分站，并接收分站送來(lái)的信息加工處理。和循環(huán)式相比主要是增加了主動(dòng)輪詢各分站的任務(wù)。至于遙控、遙調(diào)，在循環(huán)式中主動(dòng)權(quán)也在主站，因此問(wèn)答式和循環(huán)式?jīng)]有什么差別。

當(dāng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)功能時(shí)，分站和主站的硬件部分，無(wú)論是按循環(huán)式或按問(wèn)答式工作，都必須提供數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、發(fā)送、接收以及輸出執(zhí)行等的物質(zhì)條件，因而硬件部分對(duì)于循環(huán)式或問(wèn)答式并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的差別。問(wèn)答式和循環(huán)式的主要差別在于軟件，即在于主站和分站之間的對(duì)話方式。

廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置遙測(cè)、遙信部分的主要功能是組織好遙測(cè)、遙信等遠(yuǎn)動(dòng)信息發(fā)往調(diào)度端。遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送應(yīng)按約定的格式進(jìn)行，收發(fā)兩端應(yīng)事先對(duì)傳送速率、同步方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等相互約定，共同遵守。這些約定稱為通信規(guī)約。發(fā)送端按通信規(guī)約的規(guī)定及時(shí)組織好要發(fā)送的遠(yuǎn)動(dòng)字，然后按字節(jié)逐一遞交給串行通信接口，再經(jīng)調(diào)制器發(fā)往信道。調(diào)度端經(jīng)解調(diào)器解調(diào)按規(guī)定格式逐一接收。

3電力數(shù)據(jù)網(wǎng)循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)通信

3.1循環(huán)傳送方式的幀結(jié)構(gòu)和字結(jié)構(gòu)：

循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，廠站端按約定的規(guī)則循環(huán)不斷地向調(diào)度端發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)。每幀由若干遠(yuǎn)動(dòng)字組成，以同步字SYN開頭。一幀結(jié)束后再按規(guī)約規(guī)定傳送下一幀，如此不斷循環(huán)。以微機(jī)構(gòu)成的遠(yuǎn)動(dòng)裝置通常以8位的字節(jié)作為基本單位，例如一個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)字占用6個(gè)字節(jié)，共48位，同步字可采用三組EB90H，也是48位。

遠(yuǎn)動(dòng)字基本結(jié)構(gòu)用以識(shí)別各個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)字。地址字也稱點(diǎn)號(hào)或功能碼。最后一個(gè)字節(jié)為校驗(yàn)碼，用作抗干擾保護(hù)。中間的4個(gè)字節(jié)為遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)。如為遙測(cè)遠(yuǎn)動(dòng)字則可傳送2個(gè)遙測(cè)量，每個(gè)遙測(cè)量占2個(gè)字節(jié)共16位，其中12位為遙測(cè)量的數(shù)值，另4位用作標(biāo)志位，表明遙測(cè)量的數(shù)值是否有效等。如為遙信遠(yuǎn)動(dòng)字，則可傳送2組遙信數(shù)據(jù)，每組2個(gè)字節(jié)16位，總共4個(gè)字節(jié)32位，可以傳送32個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)。

3.2電力數(shù)據(jù)網(wǎng)問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)通信

目前問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)裝置的分站端大多采用模塊式結(jié)構(gòu)，一般按功能劃分，以模塊為單位。遙測(cè)量、遙信量等分別存放在指定的模塊中。每個(gè)模塊都有自己的地址。一個(gè)模塊包含若干個(gè)字，例如8個(gè)字，每個(gè)字有16位，需要訪問(wèn)有關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)可直接指定模塊地址、字地址。傳送的報(bào)文以8位字節(jié)為單位，附加起始位和停止位，但不帶奇偶校驗(yàn)位。其報(bào)文格式、各種信息類型以及主站與分站之間的應(yīng)答過(guò)程，此處就不再加以詳述。

4結(jié)語(yǔ)

隨著各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的建立和運(yùn)行，各級(jí)系統(tǒng)之間信息交互的需求已經(jīng)越來(lái)越迫切。計(jì)算機(jī)通信主要指計(jì)算機(jī)之間和計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)通信也就是計(jì)算機(jī)通信。建立電力數(shù)據(jù)網(wǎng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各級(jí)調(diào)度中心的主站系統(tǒng)之間共享信息，是必然的趨勢(shì)。分站和主站之間的通信方式主要有兩種，一種是循環(huán)式：適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的遠(yuǎn)動(dòng)通道結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是以廠站端為主動(dòng)方，循環(huán)不斷地向調(diào)度端發(fā)送遙測(cè)、遙信等數(shù)據(jù)。另一種是問(wèn)答式：和循環(huán)式不同的是這些數(shù)據(jù)采集之后并不立即發(fā)送，而是先行存儲(chǔ)，等主站需要時(shí)才將它們按規(guī)定的格式組裝發(fā)送。

參考文獻(xiàn)

[1]陽(yáng)憲惠.工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò).清華大學(xué)出版社，2003（6）.

[2]劉斌.電力線通信技術(shù)與實(shí)踐.機(jī)械工業(yè)出版社，2011（6）.

[3]楊剛.電力線通信技術(shù).電子工業(yè)出版社，2011（6）.

[4]Gerd Keiser（格爾德凱澤）.光纖通信（第四版）（英文版），電子工業(yè)出版社，2011（6）.