数据交换网络在调度集控系统实时延伸网的应用及优化

魏勇军

【摘要】 广州供电局有限公司电力调度控制中心的调度集控一体化系统从2008年底开始投运至今，根据实际运行维护发现的问题进行了几次有针对性的网络改造优化：目前使用了三层路由技术和HSRP网关冗余备份以及多种防环机制。确保了调度集控系统在远程监控、集控中心安全稳定及高效的运行，进一步提升了调度集控系统的安全性、准确性、可靠性。

【关键词】 数据交换网 调度集控实时延伸 三层路由 HSRP

最近几年，伴随着我国国民经济高速增长，做为珠三角核心城市的广州，电力供应需求也相应迅猛增长。通过科学地增容扩充，广州电网供电能力也得到了快速提高，目前已经形成包含200多座变电站的大型电网。

这样一个大型电网对调度集控系统应用、控制、数据传输、网络系统高速安全及稳定性等提出了更高的要求。广州局调度集控目前已建成两套系统：南瑞OPEN3000系统（简称：南瑞系统）、东方DF8003系统（简称：东方系统）。两套系统分别从2008年底开始投入现场运行，按实际调度集控业务量及使用的需求，需要从自动化机房分别延伸东方及南瑞系统至调度责任区等多个监控、集控中心供相关人员使用，这些延伸的远程监控、集控中心除了调度责任区外，其他延伸点距离自动化机房距离都很远，为了让这些远程的延伸点安全、高效地需要使用调度集控系统，需要使用数据交换网技术进行详细评估、规划建设，需要对调度集控一体化系统的延伸网络规划建设工作。

一、组网简介

建设初期根据当时的设备及通信技术条件考虑先将广州城区9个远程监控、集控中心接入调度集控延伸网络。延伸至9个远程监控、集控中心的两套调度集控延伸系统（南瑞OPEN300系统和东方DF8003系统）共用分别在远程延伸点共用两台Cisco2950交换机，通过通信公司的MSTP（多业务传输平台）B网接入到调度中心的两台Cisco4506交换机。在网络初建立且网络节点不多的情况下，整网使用二层结构进行互联。

并且两套系统只通过B网接入，并且2950交换机上行连接MSTP B网也使用了单线连接方式，因而出现了两套系统混用一张网及上行连接MSTP网形成单点故障。因此，为了避免单点故障导致的网络中断，在原有拓扑上增加了MSTP A网进行冗余。

二、网络初次优化改造

初次改造时东方和南瑞两套系统的PC共用相同交换机，东方和南瑞两套系统有相同的功能，但在数据层面是完全独立。为确保两套系统的数据隔离，将各站点的Cisco2950交换机全部更换为Cisco3560交换机，使用VRF（Virtual Routing Forwarding）技术将东方系统和南瑞系统在数据传输进行隔离。VRF也称VPN-Instance（VPN实例），VRF是MPLS VPN的组件之一，用于隔离不同VPN。在调度实时延伸网用于隔离东方和南瑞两个系统。

在初次网络优化中对每个集控中心划分VLAN，把接入设备和上联链路划分在不同VLAN，并且重新进行IP地址规划，为进一步的网络优化进行铺设。

三、2009年网络进一步优化改造

（1）降低二层环路风险

因为9个站点和汇聚设备4506之间使用物理二层方式连接，结果是所有站点都在一个广播域中，当一个站点发送一个广播，其他所有站点都能接收到。由此导致的直接问题是大量的广播包耗尽所有网络带宽，最终会导致东方、南瑞系统的应用运行缓慢。

2013年在对通信设备A网的协转本地打环测试中，导致网络出现二层环路，由于各个集控中心站点与汇聚设备都处于一个广播域，一旦出现环路，将影响所有集控中心站点。为了解决上述前期网络缺陷和防范潜在风险，在集控中心和汇聚设备之间的通信设备（MSTP/协转）实施划分VLAN，虽然互联链路是物理上二层，但通过划分VLAN把各个集控中心进行隔离。这样，一个站点出现环路不会影响到其他集控中心。

（2）隔离东方、南瑞系统

东方和南瑞系统互为主备系统，二层环路最终会导致整台交换机崩溃，而东方系统、南瑞系统的PC共享相同的交换机，任何一套系统出现环路都会影响到另外一套系统，两套系统的冗余性将不复存在。

从两套系统的最大冗余性和可用性考虑，把集控中心原有的两台交换机增加到四台。每套系统分别使用两台交换机，实现两套系统的物理隔离、设备冗余以及环路避免。通过划分VLAN，集控中心和汇聚节点之间使用二层链路实现了三层互联，并且在结合OSPF（Open Shortest Path First）建立一个无环、高速的三层交换网络。

（3）HSRP网关冗余

集控中心的PC都采用双网卡运行，接入交换机通过使用HSRP为集控中心PC提供网关冗余，一套系统中的两台交换机都可以做为集控中心PC的网关，使用HSRP后，两台交换机形成主备关系，通过选举的方式使其中一台交换机为主交换机。并且在主交换机不能提供服务的情况下，自动切换到备用交换机。

针对这情况使用了SLA（Service Level Agreement）检测中间网络的可用性。SLA是一个网络性能度量与诊断工具，它通过主动在多个站点之间或多条路径之间发送检测包来实现对网络性能的度量。SLA和HSRP可以结合使用，SLA负责检测网络的连通性，HSRP跟踪SLA的检测结果，通过这种方式实现网关的高效、智能的切换机制。

SLA可以让设备周期性的发送检测包，检测包可以是TCP、UDP以及ICMP，在这次应用中使用ICMP做为检测工具，这里SLA周期性给汇聚节点发送ICMP 请求包，当10秒内没收到ICMP 响应包的情况下，HSRP会自动切换备用设备。

四、结束语

广州供电局调度集控一体化系统从2006年建网开始，随着网络规模扩展进行一系列的网络优化，在可用性方面使用了双设备、双链路以及HSRP/SLA/OSPF等技术。考虑到实时对网络情况的监控，近期我们计划投入一套短信告警系统实时监控网络异常情况。为电力调度提供准确性及可靠性。

参 考 文 献

[1] cisco Document ID：113260

[2] cisco Document ID：7039

[3] cisco Document ID：112095