一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法
【专利摘要】本发明公开了一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，具体为首先建立适宜广域分布地、县调控一体化运行和支持解并列运行的具有生成树特征的主干网双网结构，该网络架构下，三点及三点以下主干网络故障情况下网络通信仍然能保持正常，当出现四点主干网络故障时，分区网络状态识别模块将触发该县调进入解列状态，使多岛各自独立完成监控任务，并保证地调能接收到县调所辖厂站数据；解列县调的网络链路一条或者多条恢复正常后，分区网络状态识别模块将触发该县调进入分区并列状态，使该县调重新回到一体化运行状态。采用本发明，解决了地县一体化广域运行的网络可靠性问题，为地县级智能电网调度技术支持系统的安全稳定运行提供保障。
【专利说明】—种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力调度自动化系统领域，尤指一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，用于电网广域分布式地县调控一体化系统在各种网络故障情况下的可靠稳定运行。
【背景技术】
[0002]以“集约化、扁平化、专业化”为主线的“大运行”需要各级调度全面协同，协调调度。广域分布式地县调控一体化系统通过一体化运行、一体化维护、一体化应用，实现地县资源优化配置，很好地适应了地县级智能电网调度自动化建设的需要。
[0003]但在数据采集、应用、计算机节点广域分布的情况下，系统的故障风险点增多，可靠性降低，直接威胁到电网调度运行与安全生产。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种电网广域分布式地、县调控一体化系统解并列情况下均可正常实现地县正常调度监控的方法，解决了地县解列情况下解列县调所辖厂站失去监控，并列后，地县信息不一致的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下:
一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，包括下列步骤:
1)在地、县每个区域中各设置两个级联的三层交换机，通过交换机将地、县之间的主干网构成双环形网结构或者双星形网结构或者两种结构的混合网结构，形成电网广域分布式地、县调控一体化系统，系统通过生成树协议进行交换机网络路径解析，形成一个囊括所有物理连通节点的无环生成树主干网；
2)地、县调控一体化系统通过监视主干网交换机通信端口的方式周期性扫描主干网，正常状态下，地调、县调与邻接调控系统均有四条网络链路相连，但是系统必然会将主干网的部分链路置于阻塞状态，此时地调、县调按照通道分配表中定义的地县所负责通道协作分担数据采集任务，地调通过SCADA服务器对县调进行监控，所有的历史告警和采样数据提交到地调的商用库服务器进行保存；
3)当某县调网络链路出现一点、两点、三点故障时，系统借助生成树协议自动重构网络链路，产生出一个无环树形逻辑网络，且确保该逻辑网络通向一体化主干网络的所有物理连通节点，此时，地调、县调间的通信正常，地、县调仍处于一体化运行状态；
4)设县调i的四条网络链路的编号依次为:21-l，2i，2i+l，2i+2，当县调i所有四条网络链路均出现故障时，该县调成为一个孤岛；当县调i的链路21-l，2i和县调j的链路2j_l，2j同时出现故障时 ，其中，i < j，县调i，县调i+1，……，县调j_l，构成一个孤岛；当县调i的链路21-l，2i和县调j的链路2j+l，2j+2同时出现故障时，县调i，县调i+Ι，……，县调j，构成一个孤岛；这时运行于县调的分区网络状态识别模块将触发该孤岛进入解列状态，对于处于解列状态的孤岛，通过心跳广播报文确定它是否与其他解列孤岛网络相通，构成自治域，此时，地调和未解列县调仍处于地、县调一体化运行状态；进入解列状态的孤岛或自治域会自动选择两台数据采集服务器通过冷备自启，自动启动SCADA应用的相关进程，使解列的县调共同完成这几个县所辖电网的监控任务，同时通过通道备用技术或者数采网备用技术，将解列县调的采集数据发送至地调数据采集服务器，使地调仍然能够接收解列县调所辖厂站的数据；在地、县解列期间，地调和解列县调都将以本地文件方式各自缓存所监控区域的历史告警信息、采样数据、操作信息；
5)解列孤岛或者自治域的四条网络链路中一条或者多条恢复正常后，系统重构网络链路，产生出一个无环树形逻辑网络，且确保该逻辑网络通向一体化主干网络的所有物理连通节点，该县调能重新访问到地调和其余县调；此时分区网络状态识别模块将触发该孤岛或者自治域进入分区并列状态，该孤岛或者自治域上的SCADA应用将自动停止，重新进入冷备状态；同时不再通过通道备用技术或者数采网备用技术，将县调的采集数据发送至地调数据采集服务器，县调缓存的历史告警信息将补充提交给地调的商用库数据库，缓存的操作信息和采样数据将在地调的SCADA服务器上进行归并，在完成上述操作后，解列孤岛或者自治域重新回到一体化运行状态。
[0006]前述的步骤I)的县调中包含一个灾备县调，作为地调的后备，所述双环形网结构是指地调交换机和所有的县调交换机依次相连，构成环形；所述双星形网结构是指所有的县调交换机均跟地调交换机相连，同时灾备县调交换机与其余所有的县调交换机相连，构成星形。
[0007]前述的地调中有两台或以上的SCADA服务器，其中，一台SCADA服务器处于值班状态，其余处于备用状态。
[0008]前述的地调中有两台商用库服务器，共用磁盘阵列，两台商用库服务器处于负载均衡和互备状态。
[0009]前述的地调和县调中均有两台数据采集服务器，处于负载均衡和互备状态，两台数据采集服务器动态分配数据采样通道，一台数据采集服务器故障，另外一台将承担全部数据采集工作。
[0010]前述的步骤4)、步骤5)中，通道备用技术是指当识别出该县调进入解列状态后，如果地调拥有解列县调所辖某厂站的热备通道，地调将自动接收该厂站的热备通道数据；当识别出该县调进入并列状态后，地调将不再接收该厂站热备通道的数据，而是由县调数据采集服务器接收该厂站的数据然后通过主干网共享给地调。
[0011]前述的步骤4)、步骤5)中，数采网备用技术是指当识别出该县调进入解列状态后，如果县调所辖某厂站只有通往县调的专线通道，县调将利用数据采集网，将该厂站数据转发到地调，使得地调仍然能够接收解列县调所辖厂站的数据；当识别出该县调进入并列状态后，县调将停止通过数据采集网给地调转发该厂站数据，而是由县调数据采集服务器接收该厂站的数据，然后通过主干网共享给地调。
[0012]本发明所达到的有益效果:采用本发明的方法，解决了地、县解列情况下解列县调所辖厂站失去监控，并列后，地县信息不一致的问题，为地县一体化系统在广域范围内稳定运行和数据一致性提供了机制上的保证。
【专利附图】
【附图说明】[0013]图1为本发明的广域分布式地县调控一体化系统典型主干网络组网方式示意图； 图2为本发明的广域分布式地县调控一体化系统一个县调解并列原理图；
图3为本发明的广域分布式地县调控一体化系统两个相连县调解列后组成一个自治域原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面通过附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0015]本发明的广域分布地、县调控一体化系统典型主干网络组网方式如图1所示，地县主干网架中，地、县每个区域各设置两个级联的三层交换机，通过交换机将地、县之间的主干网构成双环形网结构或者双星形网结构两种典型结构，根据这两种典型结构可衍生出各种混合型网络架构，从而形成广域分布地、县调控一体化系统，系统通过生成树协议进行交换机网络路径解析，形成一个囊括所有物理连通节点的无环生成树主干网。其中，县调中包含一个灾备县调，如图1中的县调n，作为地调的后备，双环形网结构是指地调交换机和所有的县调交换机依次相连，构成环，由于每个区域有两个级联的交换机，故构成双环形网络结构；双星形网结构是指所有的县调交换机均跟地调交换机相连，同时灾备县调交换机与其余所有的县调交换机相连，构成星形，同样，由于每个区域有两个级联的交换机，故构成双星形网络结构。采用双交换机是基于冗余互备的考虑，这台交换机既为外部地县连接服务，也为内部各服务器、工作站通信服务，如果地调或者县调只有一台交换机，那么这台交换机故障的话，将导致整个地调或者县调内所有的服务器、工作站之间无法通信。
[0016]在地调系统中，配置工作站用于人机交互，SCADA服务器I和SCADA服务器2用于对地、县调进行监控，两个SCADA服务器是热互备关系，正常一台服务器值班，另外一台处于备用状态，也可以配置多台SCADA服务器，关系就是一主多备。商用库服务器I和商用库服务器2管理磁盘阵列用于存储地调和县调的历史告警和采样数据，其中，历史告警来自于地调的SCADA、PAS等应用服务器和地调、县调的数据采集服务器及工作站，采样数据来自部署于地调的SCADA服务器、PAS服务器，县调解列情况下，县调所辖厂站的采样数据由县调缓存，待县调并列后，再补提交给地调。两台商用库服务器是一种负载均衡和互备的关系，它们共用了磁盘阵列，商用库服务器虚拟出一个IP地址。数据采集服务器I和数据采集服务器2用于采集地调所辖厂站的数据，在县调解列情况下，也可以采集具有网络通道的县调所辖厂站数据，两台数据采集服务器是负载均衡和互备的关系，两台服务器动态分配数据采样通道，一台数据采集服务器故障，两外一台数据采集服务器将承担全部数据采集工作。PAS服务器I和PAS服务器2用于监控数据之上的电网分析，防火墙用于全区I/II区隔离，纵向加密装置对数据采集服务器与厂站之间网络通信数据进行加密，终端服务器，电力调度数据网，RTU，防火墙，正方向安全隔离装置，WEB服务器，DTS服务器用于运行调度员培训仿真系统服务程序的运行，DTS教员工作站用于教案制作，培训场景选择，培训启动DTS学员工作站用于学员操作，县调系统中配置工作站用于人机交互，数据采集服务器I和数据采集服务器2用于采集县调所辖厂区的数据。
[0017]地、县调控一体化系统通过监视主干网交换机通信端口的方式周期性扫描主干网，判定哪些县调已经与地调分离进入解列状态；对于解列的县调，通过心跳广播报文还可确定它是否与其他解列县调网络相通，这几个互联的县调形成一个自治域，共同完成这几个县所辖电网的监视与控制。县调与地调之间的故障排除后，运行于各个县调的分区网络状态识别模块能够快速识别这种状态变化，使系统进入并列运行状态。
[0018]系统正常运行时，地调、县调与邻接调控系统均有四条网络链路相连，但是系统必然会将主干网的部分链路置于阻塞状态，此时地、县按照通道分配表中定义的地县所负责通道协作分担数据采集任务，即县调通过数据采集服务器接收该县调所辖厂站的数据然后通过主干网共享给地调的数据采集服务器，地调通过SCADA服务器对数据采集服务器进行监控，即实现了地调对县调的监控，所有的历史告警和采样数据提交到地调的商用库服务器进行保存。
[0019]当某县调网络链路出现一点、两点或者三点故障时，系统借助生成树协议自动重构网络链路，产生出一个无环树形逻辑网络，且确保该逻辑网络通向一体化主干网络的所有物理连通节点，此时，地调及县调间的通信正常，地、县调仍处于一体化运行状态。
[0020]设县调i的四条网络链路的编号依次为:2i_l，2i，2i+l，2i+2，当县调i所有四条网络链路均出现故障时，该县调成为一个孤岛；当县调i的链路21-l，2i和县调j的链路2j_l，2j同时出现故障时，其中，i < j，县调i，县调i+1，……，县调j_l，构成一个孤岛；当县调i的链路21-l，2i和县调j的链路2j+l，2j+2同时出现故障时，县调i，县调i+Ι，……，县调j，构成一个孤岛；这时运行于县调的分区网络状态识别模块将触发该孤岛进入解列状态，对于处于解列状态的孤岛，通过心跳广播报文确定它是否与其他解列孤岛网络相通，构成自治域，此时，地调和未解列县调仍处于地、县调一体化运行状态；进入解列状态的孤岛或自治域会自动选择两台数据采集服务器通过冷备自启，自动启动SCADA应用的相关进程，使解列的县调共同完成这几个县所辖电网的监控任务，同时通过通道备用技术或者数采网备用技术，将解列县调的采集数据发送至地调数据采集服务器，使地调仍然能够接收解列县调所辖厂站的数据；在地、县解列期间，地调和解列县调都将以本地文件方式各自缓存所监控区域的历史告警信息、采样数据、操作信息。
[0021]如图2所示，当县调I所有四条网络链路均出现故障时，该县调I成为一个孤岛，这时运行于县调I的分区网络状态识别模块将触发该县调进入解列状态，使地、县调控一体化系统分区解列成多岛，此时，地调`和县调2，县调3和县调4仍处于地、县调一体化运行状态；而县调I通过冷备自启功能，岛内的数据采集服务器，启动新的SCADA应用，使进入解列状态后，该县调不依附于地调独立运行，县调I独立完成监控任务。同时，县调解列后，地调仍需具备接收该县调所辖厂站数据的能力，对于具备网络条件的厂站，可以配置热备通道至地调，非解列情况下，由县调数据采集服务器接收该厂站的数据然后通过主干网共享给地调，县调解列后，地调将自动接收该厂站的热备通道数据；对于只具备专线通道的厂站，县调解列后，县调将利用数据采集网，将这部分厂站数据转发到地调，使得地调仍然能够接收解列县调所辖厂站的数据。
[0022]如图3所示，当县调I的1、2链路中断，县调3的7、8链路中断。地调和县调4构成一个岛，地调和县调4仍处于地、县调一体化运行状态；县调1、县调2、县调3的分区网络状态识别模块将很快识别出这三个县调构成一个孤岛，并一起进入分区解列状态，这三个县调会自动选择两台数据采集服务器启动新的SCADA应用，使得三个县调不依附于地调独立运行，独立完成监控任务。地调通过通道备用技术或者数采网备用技术仍然具备接收解列县调所辖厂站数据的能力，其处理方法和单个县调解列的处理方法相同。[0023]在地、县解列期间，地调和解列县调都将以本地文件方式各自缓存所监控区域的历史告警信息、采样数据、操作信息，操作信息来自地、县调的工作站。
[0024]解列孤岛或者自治域的四条网络链路中一条或者多条恢复正常后，系统重构网络链路，产生出一个无环树形逻辑网络，且确保该逻辑网络通向一体化主干网络的所有物理连通节点，该县调能重新访问到地调和其余县调；此时分区网络状态识别模块将触发该孤岛或者自治域进入分区并列状态，该孤岛或者自治域的SCADA应用将自动停止，重新进入冷备状态；同时地调将不再接收该厂站热备通道的数据或者县调将停止通过数据采集网给地调转发该厂站数据，而是由县调数据采集服务器接收该厂站的数据然后通过主干网共享给地调。该县调缓存的历史告警信息将补充提交给地调的商用库数据库，缓存的操作信息和采样数据将在地调的SCADA服务器上进行归并，在完成上述操作后，该县调重新回到一体化运行状态。
[0025]本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，其特征在于，包括下列步骤: 1)在地、县每个区域中各设置两个级联的三层交换机，通过交换机将地、县之间的主干网构成双环形网结构或者双星形网结构或者两种结构的混合网结构，形成电网广域分布式地、县调控一体化系统，系统通过生成树协议进行交换机网络路径解析，形成一个囊括所有物理连通节点的无环生成树主干网； 2)地、县调控一体化系统通过监视主干网交换机通信端口的方式周期性扫描主干网，正常状态下，地调、县调与邻接调控系统均有四条网络链路相连，但是系统必然会将主干网的部分链路置于阻塞状态，此时地调、县调按照通道分配表中定义的地县所负责通道协作分担数据采集任务，地调通过SCADA服务器对县调进行监控，所有的历史告警和采样数据提交到地调的商用库服务器进行保存； 3)当某县调网络链路出现一点、两点、三点故障时，系统借助生成树协议自动重构网络链路，产生出一个无环树形逻辑网络，且确保该逻辑网络通向一体化主干网络的所有物理连通节点，此时，地调、县调间的通信正常，地、县调仍处于一体化运行状态； 4)设县调i的四条网络链路的编号依次为:21-l，2i，2i+l，2i+2，当县调i所有四条网络链路均出现故障时，该县调成为一个孤岛；当县调i的链路21-l，2i和县调j的链路2j_l，2j同时出现故障时，其中，i < j，县调i，县调i+1，……，县调j_l，构成一个孤岛；当县调i的链路21-l，2i和县调j的链路2j+l，2j+2同时出现故障时，县调i，县调i+Ι，……，县调j，构成一个孤岛； 这时运行于县调的分区网络状态识别模块将触发该孤岛进入解列状态，对于处于解列状态的孤岛，通过心跳广播报文确定它是否与其他解列孤岛网络相通，构成自治域，此时，地调和未解列县调仍处于地、县调一体化运行状态；进入解列状态的孤岛或自治域会自动选择两台数据采集服务器通过冷备自启，自动启动SCADA应用的相关进程，使解列的县调共同完成这几个县所辖电网的监控任务，同时通过通道备用技术或者数采网备用技术，将解列县调的采集数据发送至地调数据采集服务器，使地调仍然能够接收解列县调所辖厂站的数据；在地、县解列期间，地调和解列县调都将以本地文件方式各自缓存所监控区域的历史告警信息、采样数据、操作信息； 5)解列孤岛或者自治域的四条网络链路中一条或者多条恢复正常后，系统重构网络链路，产生出一个无环树形逻辑网络，且确保该逻辑网络通向一体化主干网络的所有物理连通节点，该县调能重新访问到地调和其余县调；此时分区网络状态识别模块将触发该孤岛或者自治域进入分区并列状态，该孤岛或者自治域上的SCADA应用将自动停止，重新进入冷备状态；同时不再通过通道备用技术或者数采网备用技术，将县调的采集数据发送至地调数据采集服务器，县调缓存的历史告警信息将补充提交给地调的商用库数据库，缓存的操作信息和采样数据将在地调的SCADA服务器上进行归并，在完成上述操作后，解列孤岛或者自治域重新回到一体化运行状态。
2.根据权利要求1所述的一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，其特征在于:所述步骤I)的县调中包含一个灾备县调，作为地调的后备，所述双环形网结构是指地调交换机和所有的县调交换机依次相连，构成环形；所述双星形网结构是指所有的县调交换机均跟地调交换机相连，同时灾备县调交换机与其余所有的县调交换机相连，构成星形。
3.根据权利要求1所述的一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，其特征在于:所述地调中有两台或以上的SCADA服务器，其中，一台SCADA服务器处于值班状态，其余处于备用状态。
4.根据权利要求1所述的一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，其特征在于:所述地调中有两台商用库服务器，共用磁盘阵列，两台商用库服务器处于负载均衡和互备状态。
5.根据权利要求1所述的一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，其特征在于:所述地调和县调中均有两台数据采集服务器，处于负载均衡和互备状态，两台数据采集服务器动态分配数据采样通道，一台数据采集服务器故障，另外一台将承担全部数据采集工作。
6.根据权利要求1所述的一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，其特征在于:所述步骤4)、步骤5)中，通道备用技术是指当识别出该县调进入解列状态后，如果地调拥有解列县调所辖某厂站的热备通道，地调将自动接收该厂站的热备通道数据；当识别出该县调进入并列状态后，地调将不再接收该厂站热备通道的数据，而是由县调数据采集服务器接收该厂站的数据然后通过主干网共享给地调。
7.根据权利要求1所述的一种广域分布地、县调控一体化系统分区解并列运行方法，其特征在于:所述步骤4)、步骤5)中，数采网备用技术是指当识别出该县调进入解列状态后，如果县调所辖某厂站只有通往县调的专线通道，县调将利用数据采集网，将该厂站数据转发到地调，使得地调仍然能够接收解列县 调所辖厂站的数据；当识别出该县调进入并列状态后，县调将停止通过数据采集网给地调转发该厂站数据，而是由县调数据采集服务器接收该厂站的数据，然后通过主干网共享给地调。
【文档编号】H02J13/00GK103715770SQ201310714575
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】彭晖, 翟明玉, 葛以踊, 陈宁, 孙世明, 吴庆曦, 顾文杰, 徐春雷, 李云鹏, 陈国华, 季惠英, 郭海龙, 史浩秋, 王昌频, 孟勇亮 申请人:国电南瑞科技股份有限公司, 国电南瑞南京控制系统有限公司