一种基于冗余技术的水电站网络改造方法与流程

本发明涉及监控系统，具体为一种基于冗余技术的水电站网络改造方法。

背景技术：

1、随着工业控制技术和it技术的不断发展，水电站自动化系统从八十年代初的“集中控制、功能分散”到八十年代的“分层分布控制”，再到目前流行的“自动化、无人化、智慧化”，已全部采用计算机系统控制取代过去常规控制方式，实现“无人值班、关门运行、网络控制”的集中监控方式，大大提高了水电站的自动化水平和运营效率。

2、但目前的水电站自动化监控系统网络还存在以下问题：(1)在目前设计中，将电站内部lcu和集控中心的通讯地址设置于同一网段，这样的结构导致了网络通信广播域大、网络规划不清晰。(2)由于集控中心、电站的所有设备和服务器均处于同一广播域中，网络广播域越大，网络广播通信产生的网络流量越大，会占用网络传输带宽，同时设备需要处理更多的广播数据包，影响网络的整体性能。对于广播域、广播风暴等问题的限制没有很好解决方案，网络安全性不够可靠，极易发生一个电站出现问题而引发整个流域出现故障的事件。(3)在最初建设网络时，所采用的设备大部分是rs2、rs20或是ms20系列，均为二层百兆交换机，不支持三层路由功能，不支持千兆速率。并且面对日益增加的数据流量，百兆传输带宽也已落后，无法满足要求。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明解决的技术问题是：现有的监控系统网络存在通信布局不合理、网络规划不清晰、网络性能和安全性得不到保证的问题，以及如何基于现有网络实现冗余改造的优化问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于冗余技术的水电站网络改造方法，包括：

5、对水电站内部控制网络升级为百兆冗余光纤环网，并配置mrp子环冗余协议；

6、在梯级水电站流域之间建立hiper-ring千兆冗余光纤环网，并开启三层路由功能和vrrp功能；

7、将远控中心与水电站之间使用赫思曼三层交换机进行数据传输；

8、采用链路汇聚技术，在大坝lcu交换机和流域交换机rspe30之间增加二层汇聚设备；

9、进行功能测试。

10、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述百兆冗余光纤环网包括，由各个lcu及大坝lcu、本地梯级水电站内rs系列交换机、流域交换机rspe30组成；其中，流域交换机rspe30作为子环管理器，并支持sub-ring专有冗余协议；在本地lcu网络中新增vlan配置信息以支持各站使用独立的业务vlan；厂区lcu互联采用多模光纤，大坝lcu采用单模光纤。

11、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述hiper-ring千兆冗余光纤环网包括：

12、使用rspe30系列三层设备构建hiper-ring千兆冗余光纤环网；在各个水电站内部部署rspe交换机，并将各个水电站之间、集控中心和远控中心之间的数据传输通过ospf动态路由协议实现；

13、在本地lcu网络中新增vlan配置信息以支持各站使用独立的业务vlan；在集控中心内部部署两台rspe交换机，并开启vrrp功能，形成一台虚拟路由器。

14、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述赫思曼三层交换机包括：将集控中心的网关功能配置在赫思曼三层交换机内，并通过ospf路由协议与h3c路由器进行数据互通。

15、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述冗杂技术，具体包括：

16、hiper-ring环，mrp子环，网络耦合链路冗余技术，ospf冗杂功能，vrrp冗杂功能。

17、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述hiper-ring环，包括：

18、定期向组网交换机发检测信号，用来判断链路是否正常；

19、当链路未出现中断时，hiper-ring协议会保持物理环线上的逻辑断点，从而防止广播风暴的发生，数据包将在物理环网上顺时针或逆时针循环传输，经过每个交换机后更新其时间戳并转发到下一个交换机；

20、当网络链路出现异常时，hiper-ring协议将通过环管理器进行检测，并及时将处于备用状态的链路激活，以实现快速的自愈。

21、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述mrp子环，包括：

22、当站内网络发生单点链路故障时，子环管理器会立即检测到该故障，并将阻塞状态的端口改为转发状态，使数据包能够绕过故障点，并顺利传递到目标设备；

23、当站内网络未发生单点链路故障时，子环管理器会维持当前所有端口的转发状态，以便数据包能够在所有设备之间正常传输，此时，子环管理器会定期发送心跳包来监控网络连接状态，以确保整个网络的可靠性和稳定性；

24、若子环管理器检测到端口出现了故障，则根据mrp协议的规则自动调整该端口的状态，保证网络的正常运行。

25、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述网络耦合链路冗余技术，包括：

26、当传输路径发生故障时，自动将备份路径取代传输路径，使数据包从备份路径重新进入网络，并继续在网络中传输，在恢复传输后，系统会检测到原先的传输路径已经失效，通过相应的机制修复或替换故障部件，保证网络的稳定性和可靠性；

27、当传输路径未发生故障时，根据设定的优先级和负载均衡策略，选择最合适的路径进行数据传输，同时，备份路径会处于待命状态，随时准备接管传输任务，以提高网络的容错能力和可靠性。

28、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述ospf冗杂功能，包括：

29、当路由器发生故障或链路出现变化时，ospf协议会进行重新计算，以找到新的最短路径，过程分为以下几个步骤：

30、邻居关系维护：路由器通过交换hello消息来建立邻居关系，并定期交换linkstate update消息以保持邻居关系；

31、lsa广播：当某个路由器检测到链路出现变化或者与某个邻居关系中断时，它会生成一个lsa，并向所有与它直接相连的路由器发送该lsa；

32、spf计算：一旦收到一个link state advertisement，每个路由器就会根据dijkstra算法重新计算最短路径树，计算完成后，路由器将更新自己的路由表；

33、路由表更新：路由器根据最短路径树更新自己的路由表，将被破坏的路径标记为失效，并选择新的最短路径；

34、当路由器未发生故障或链路未出现变化时，ospf协议不需要重新计算最短路径树，路由器仅需要与邻居路由器周期性交换hello消息，并根据链路状态数据库link statedatabase来更新自己的路由表；

35、所述vrrp冗杂功能，包括：

36、当主机的下一跳路由器坏掉时，则其他可用路径上的路由器将接管数据包的转发，并尝试将其传递到目标网络；

37、当主机的下一跳路由器未坏掉时，数据包将被转发到该路由器，并由其负责将其转发到目标网络，若存在多个可用路径，则路由器将根据其路由表中的最佳路径选择最优路径来转发数据包。

38、作为本发明所述的基于冗余技术的水电站网络改造方法的一种优选方案，其中：所述链路汇聚技术包括，在大坝lcu交换机和流域交换机rspe30之间增加二层汇聚设备，将多个物理链路汇聚成一个逻辑链路；

39、所述功能测试，包括：

40、网络连通性测试、网络自愈功能测试、网络性能测试、业务测试。

41、本发明的有益效果：本发明提供的基于冗余技术的水电站网络改造方法秉持开放性、扩展性、可靠性、节约投资的原则，基于现有网络，消除存在的问题，后期网络接入改造时不影响已投入使用的网络的运行，将工业控制技术与it技术结合起来，为水电站计算机监控系统提供了冗余、可靠、高效的自动化控制通信网络。