[發(fā)明專(zhuān)利]電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310413252.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103441959A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪彥;彭鵬;張紹邦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京鴻駿信息技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/927
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/927;H04L12/853;H04L12/46
• 代理公司: 南京同澤專(zhuān)利事務(wù)所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)，屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在大多數(shù)民用領(lǐng)域的應(yīng)用中通過(guò)復(fù)用技術(shù)利用同一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)承載多種業(yè)務(wù)的方式極為普遍，但對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)利用統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)承載多種通信業(yè)務(wù)成為難題，尤其是當(dāng)承載的業(yè)務(wù)中包括實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)，這是由于電力系統(tǒng)中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)與其他非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的要求差別巨大，難于統(tǒng)一在同一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中，究其原因主要是目前的通信網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有針對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)，并沒(méi)有在復(fù)用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的同時(shí)保證其實(shí)時(shí)性的措施，同時(shí)缺乏嚴(yán)格的業(yè)務(wù)之間隔離的機(jī)制。由于電力系統(tǒng)自動(dòng)化和繼電保護(hù)數(shù)據(jù)對(duì)通信的要求有特別之處，例如嚴(yán)格時(shí)延要求，嚴(yán)格的通信可靠性、安全性要求等，這些嚴(yán)格要求限制了復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用。

目前在電力系統(tǒng)自動(dòng)化和繼電保護(hù)領(lǐng)域，在遇到多種業(yè)務(wù)并存的場(chǎng)合絕大多數(shù)情況下都是采用分層分網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)分別承載不同的業(yè)務(wù)，專(zhuān)門(mén)為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)建立網(wǎng)絡(luò)以滿足其特殊的要求；分層分網(wǎng)帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)臃腫、成本高居不下、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜帶來(lái)的性能不穩(wěn)定等一系列問(wèn)題；另外由于分層分網(wǎng)限制了數(shù)據(jù)的共享，這與電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展背道而馳。

如圖1所示，一個(gè)簡(jiǎn)單的智能變電站二次系統(tǒng)框圖，該系統(tǒng)由兩個(gè)間隔組成，該系統(tǒng)包括站控層設(shè)備（服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)）、過(guò)程層采集設(shè)備、間隔保護(hù)和測(cè)控設(shè)備、站保護(hù)設(shè)備（例如母差保護(hù)）、錄波設(shè)備（故障錄波）；該系統(tǒng)采用分層分網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)方案，該系統(tǒng)利用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為每一種業(yè)務(wù)建立了獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，SV網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)門(mén)傳遞過(guò)程層的同步采樣數(shù)據(jù)，GOOSE網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)門(mén)傳遞過(guò)程層的實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)，MMS網(wǎng)絡(luò)連接每一個(gè)IED設(shè)備負(fù)責(zé)傳遞系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。在過(guò)程層每一個(gè)間隔配置交換機(jī)負(fù)責(zé)間隔內(nèi)通信，不同間隔的數(shù)據(jù)再通過(guò)交換機(jī)匯集為跨間隔的站保護(hù)提供數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)。在分層分網(wǎng)的方案中每一個(gè)數(shù)據(jù)終端（電力自動(dòng)化設(shè)備、智能設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)器或數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)）都必須為每一種業(yè)務(wù)提供一個(gè)物理接口。從圖1可以看出，分層分網(wǎng)的方案存在以下問(wèn)題：

1）分層分網(wǎng)的方案網(wǎng)絡(luò)組成復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備眾多，變電站至少需要三張網(wǎng)絡(luò)，每一張網(wǎng)絡(luò)都由若干交換機(jī)組成；

2）分層分網(wǎng)的方案數(shù)據(jù)傳遞的環(huán)節(jié)多，無(wú)論是環(huán)網(wǎng)還是多層網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中都需要一次以上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；

3）分層分網(wǎng)的方案網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性受到影響，網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性難于保證；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程的復(fù)雜影響了傳遞的實(shí)時(shí)性，經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)發(fā)后數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性難于保證。

因此，分層分網(wǎng)的方案帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)臃腫、成本高居不下、網(wǎng)絡(luò)性能不穩(wěn)定等一系列問(wèn)題；另外由于分層分網(wǎng)還限制了自動(dòng)化數(shù)據(jù)的共享，這與電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展背道而馳。

為了解決上述問(wèn)題技術(shù)人員引進(jìn)了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，嘗試通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)復(fù)用能力解決實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)復(fù)用問(wèn)題。工業(yè)以太網(wǎng)基本上是全盤(pán)照搬遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)交換技術(shù)，以太網(wǎng)以廣泛應(yīng)用、方便接入、“即插即用”為目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)采取面向非連接的資源共享的復(fù)用方式。由于以太網(wǎng)原本是為不分類(lèi)型、不論重要程度的平等業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，業(yè)務(wù)之間通過(guò)自由競(jìng)爭(zhēng)和搶占的方式獲取所需的資源，以太網(wǎng)最大優(yōu)點(diǎn)是保持較高的通信資源利用效率和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的靈活性，但這種方式卻犧牲了通信的穩(wěn)定性和嚴(yán)格意義的性能指標(biāo)；而這一點(diǎn)恰恰對(duì)性能指標(biāo)要求嚴(yán)格的電力系統(tǒng)自動(dòng)化和繼電保護(hù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)非常不利。

雖然工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)也做了一些改進(jìn)，增加了虛擬網(wǎng)（VLAN）和優(yōu)先級(jí)等業(yè)務(wù)分類(lèi)和優(yōu)先傳遞的技術(shù)，但本質(zhì)上并沒(méi)有徹底解決資源競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題；而且為了擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享人們采取了分層互聯(lián)、環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)等更為復(fù)雜的組網(wǎng)方案，這些方案進(jìn)一步增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，降低了網(wǎng)絡(luò)的性能。

解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵是簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)整合消除網(wǎng)絡(luò)的層次和業(yè)務(wù)劃分，在整合的基礎(chǔ)上保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳遞的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：提出一種相比目前電力系統(tǒng)常見(jiàn)的分層分區(qū)網(wǎng)絡(luò)更加簡(jiǎn)化的通信網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)通過(guò)采用分類(lèi)復(fù)用承載多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并在傳遞過(guò)程中優(yōu)先保障實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化最大限度的減少業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)以提高業(yè)務(wù)傳遞的實(shí)時(shí)性，使得實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳遞能夠在復(fù)用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中接近或達(dá)到專(zhuān)線網(wǎng)絡(luò)性能。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：一種電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)，包括實(shí)時(shí)交換機(jī)核心網(wǎng)、接入線路、接口模塊和數(shù)據(jù)終端，所述數(shù)據(jù)終端與接口模塊相連，所述接口模塊再通過(guò)接入線路連接到實(shí)時(shí)交換機(jī)核心網(wǎng)；所述實(shí)時(shí)交換機(jī)核心網(wǎng)包括具有業(yè)務(wù)分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的交換機(jī)，所述具有業(yè)務(wù)分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的交換機(jī)之間均相互連接。