CN107332788A - 一种用于传输广域电力调度数据的保障方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于传输广域电力调度数据的保障方法及系统，包括：按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级；根据业务类型和优先级确定服务质量QoS的流量控制策略；基于流量控制策略，对调度数据网络进行调配控制。本发明通过细化调度业务质量管控颗粒度，确保广域范围内电力实时数据的可靠传输；将调度业务运行状态与调度数据网络运行状态协同分析，实现了通信网络运行状态对调度业务的预警能力，提升了调度业务的可靠性。

Description

一种用于传输广域电力调度数据的保障方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统自动化领域，具体涉及一种用于传输广域电力调度数据的保障方法及系统。

背景技术

随着特高压交直流互联电网的快速发展及调度数据网的发展建设，大大提升了电网的大范围资源优化配置能力，电网运行面临一体化监控水平不足、集中全局决策能力不足、调度计划大范围资源优化配置能力不足以及新能源消纳能力不足等挑战，对各级调度系统信息共享程度相应要求更高，要求实现广域范围内精准化的一体化分析和控制。

因此提出了“物理分布，逻辑统一”的未来调度系统的总体架构，完成业务架构、软件硬件部署架构、服务架构及运维架构的研究。建立“广域存储、分布处理、全局共享、统一访问”的实时数据处理总体机制，在此基础上构建全网一体化应用分析决策中心，所需的基础数据来源于各级调度中心，需要跨调度数据网进行访问，调度数据网的流量较以往大许多，除此外，一体化分析决策中心的AGC等高级应用所分析的结果，需要下发至各级调度中心，最终调控相应发电厂发电机出力的升降，在控制信息传输期间不能有延迟，否则影响到调节的效果和电网运行状态。另外，未来调度系统的设计提出基于宽带互联思维面向服务的变电站网络化接入技术，实现主子站一体化运行，打破变电站和主站连接的传统专线模式，可以实现主站的广域备用，子站作为网络上的一个节点，可以灵活地为各级主站提供数据，但网络的可靠性需要得到保障。

随着业务种类的增加，网络流量的突发，造成调度通信网中某一节点或部分链路发生拥塞是不可避免的，一旦出现信息拥塞，将很可能影响调度数据业务的正常运转，危害电力系统的生产管理和安全运行。

在未来业务不断增长的情况下，对每项具体业务进行业务隔离和优先级设置需求将明显增加。现有的调控中心内部网络及骨干网部分对于I区内的报文没有进行明确的报文等级划分，将各类报文混合发送，而现有网络只能支持VPN粒度业务分类及质量管控，调度数据网对于业务的分配粒度也只能到达VPN。在未来“物理分布、逻辑统一”的调度自动化系统中如何保障实时数据的可靠传输成为一个首先需要解决的问题。此外，现有技术中具备的QoS流量控制功能，配置比较复杂，需要对逐台网络设备进行配置，还带来另外一个扩展性差的问题，假使要新增业务的QoS流量控制，配置工作量巨大。

因此，需要提供一种技术方案来满足现有的技术需要。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种用于传输广域电力调度数据的保障方法及系统。

一种用于传输广域电力调度数据的保障方法包括：按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级；根据业务类型和优先级确定服务质量QoS的流量控制策略；基于流量控制策略，对调度数据网络进行调配控制。

对调度数据网络进行调配控制包括：中央控制器根据电力调度主站和电力调度子站的注册信息调整调度数据业务报文的优先级，按照调整后的优先级进行带宽分配和队列调度生成电力调度数据流；在全网范围内对电力调度数据流经过的网络节点进行细颗粒度地配置QoS的流量控制策略。

电力调度主站和电力调度子站的注册信息，包括：电力调度主站和电力调度子站在各自的SDN控制器进行信息注册，以使：当调度数据网络发生拥塞时,电力调度主站和电力调度子站重新向各自的SDN控制器进行信息注册，当收到各自SDN控制器发出的网络预警时，电力调度主站或电力调度子站采用备用数据源；信息包括：调度数据业务报文、优先级信息和QoS的流量控制策略，调度数据业务报文包括业务部署需求。

细颗粒度地配置QoS的流量控制策略包括：根据源媒体访问控制、目的媒体访问控制、虚拟机局域网的ID、源IP和目的IP设置电力调度数据业务类型的区分策略；根据源传输控制协议/用户数据报协议端口号、目的传输控制协议/用户数据报协议端口号及报文类型区分同一主机发送的报文。

调整调度数据业务报文的优先级，包括：中央控制器根据电力调度主站和电力调度子站各自的网络拓扑和业务部署需求完成QoS的流量控制策略中的优先级生成流表后，将优先级生成流表下发到SDN控制器。

电力调度数据的业务类型包括：实时业务和非实时业务；实时业务包括：电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信、广域相量测量系统WAMS的数据采集和主站间的实时数据交换电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信中，主站的实时数据包括：遥控、遥调、自动发电控制和自动电压控制类报文；子站的实时数据包括：遥信和遥测类报文；非实时业务包括：发电及联络线交换计划、联络线考核、电能量计量信息、GPS发电站统一时钟系统数据和DTS反事故系统数据。

按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级包括：实时业务优先级高于非实时业务；实时业务中电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信为最高优先级。

一种用于传输广域电力调度数据的保障系统包括：保障装置和中央控制器；保障装置包括：优先级设置模块和流量控制模块；优先级设置模块，用于按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级；流量控制模块，用于根据业务类型和优先级确定服务质量QoS的流量控制策略；中央控制器利用流量控制策略对调度数据网络进行调配控制。

中央控制器进一步用于：根据电力调度主站和电力调度子站的注册信息调整调度数据业务报文的优先级，按照调整后的优先级进行带宽分配和队列调度生成电力调度数据流；在全网范围内对电力调度数据流经过的网络节点进行细颗粒度地配置QoS的流量控制策略。

流量控制策略包括：根据源媒体访问控制、目的媒体访问控制、虚拟机局域网的ID、源IP和目的IP设置电力调度数据业务类型的区分策略；根据源传输控制协议/用户数据报协议端口号、目的传输控制协议/用户数据报协议端口号及报文类型区分同一主机发送的报文。

电力调度主站和电力调度子站的注册信息，包括：电力调度主站和电力调度子站在各自的SDN控制器进行信息注册，以使在调度数据网络发生拥塞情况下,电力调度主站和电力调度子站重新向各自的SDN控制器注册信息，以使当电力调度主站或电力调度子站的监控系统收到各自SDN控制器发出的网络预警时，电力调度主站或电力调度子站采用备用数据源；注册信息包括：调度数据业务报文、优先级信息和QoS的流量控制策略，调度数据业务报文包括业务部署需求。

电力调度数据的业务类型包括：实时业务和非实时业务；实时业务包括：电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信、广域相量测量系统WAMS的数据采集和主站间的实时数据交换；电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信中，主站的实时数据包括：遥控、遥调、自动发电控制和自动电压控制类报文；子站的实时数据包括：遥信和遥测类报文；非实时业务包括：发电及联络线交换计划、联络线考核、电能量计量信息、GPS发电站统一时钟系统数据和DTS反事故系统数据。

实时业务优先级高于非实时业务；实时业务中电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信为最高优先级。

与最接近的现有技术相比，本发明具有如下显著进步：

1、本发明通过设置优先级和服务质量QoS的流量控制策略，解决了网络延迟和阻塞等问题，有效保证了电力实时数据业务的可靠安全传输，降低了网络拥塞对该业务运营的影响；

2、本发明采用SDN技术组网，通过细化调度业务质量管控颗粒度，将调度数据报文进行分类，保障广域电力实时数据的可靠传输，改变了以往只能对调度业务进行大颗粒度管理的弊端，有效提高了网络带宽资源利用效率，并且提升了业务部署和质量管控的灵活性；

3、本发明通过将调度业务运行状态与调度数据网络运行状态协同分析，实现了通信网络运行状态对调度业务的预警能力，提升了调度业务的可靠性。

附图说明：

图1为本发明的总体流程示意图；

图2为本发明的细节流程图；

图3为本发明基于SDN的广域调度数据网的网络实例图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图对本发明的内容做进一步的描述。

如图1所示本发明的方法主要包括以下步骤：

步骤1：按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级；

步骤2：根据所述业务类型和所述优先级确定服务质量QoS的流量控制策略；

步骤3：基于所述流量控制策略，对调度数据网络进行调配控制。

如图2所示本发明的方法具体包括以下步骤：

步骤1：将电力调度数据根据其具体业务分类，根据各类业务报文的重要性及时效性要求分别对其设定优先级：

步骤1-1：电力调度数据业务报文的分类；

电力调度数据业务包括实时业务和非实时业务。其中的实时业务包括EMS(调度主站)与变电站/发电厂自动化系统(子站)的实时数据通信、广域相量测量系统(WAMS)数据采集和EMS之间的实时数据交换等；非实时业务包括发电及联络线交换计划、联络线考核、电能量计量信息、GPS发电站统一时钟系统数据和DTS反事故系统数据等。

步骤1-2：优先级的划分；

对实时业务和重要报文设置高优先级，对非实时业务和非重要报文设置低优先级。不管是实时业务还是非实时业务，可对每一项业务分别设置优先级。

主子站间的实时数据通信属于时效性要求非常高的重要报文，需要对其设置最高优先级。主子站间的实时数据通信主要包括如下几类：

上行报文：遥信、遥测类数据报文设置最高优先级。

下行报文：遥控、遥调类报文及AGC(自动发电控制)、AVC(自动电压控制)类报文设置最高优先级，满足广域可靠传输的要求。

步骤2：确定服务质量QoS的流量控制策略：

步骤2-1：建立基于SDN的广域调度数据网；

SDN(软件定义网络,Software Defined Network)是一种支持动态、弹性管理的新型网络体系架构，其核心思想是将数据平面和控制平面解耦分离，并支持通过统一的接口对网络直接进行编程控制，从而实现网络的灵活控制，使网络变得更加智能化。

步骤2-2：在主子站各自的SDN控制器注册需要进行的QoS保障的业务及优先级；

QoS(服务质量，Quality of Service)指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力,是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。在RFC3644上有对QoS的说明。

如图3所示，主子站分别部署各自的SDN域控制器，该控制器只负责本域内的网络拓扑收集、业务部署等。主站和子站系统分别通过SDN的网络访问服务接口与各自的SDN控制器交互信息，向各自的SDN控制器注册需要进行QoS保障的业务及优先级。

步骤3：对电力调度数据网络进行调控，实现通信网络运行状态对调度业务的预警；

步骤3-1：将QoS策略中生成的优先级流表下发到各级域控制器中，并对QoS策略进行细颗粒度地配置；

主子站的各级域控制器负责本域内的网络拓扑发现、业务部署等。中央控制器负责主子站各级域控制器(SDN控制器)之间的协调，关注跨域业务的配置、调度和转发。主子站的各级域控制器向中央控制器上报本域内的网络拓扑、业务部署需求。中央控制器根据各级域的业务需求和网络拓扑完成QoS策略中的优先级流表的计算，然后下发给各级域控制器，再由各级域控制器下发给相应的网络设备,如：交换机、路由器等。

为防止网络拥塞情况的出现，并及时调整网络资源，按照优先级顺序，提供带宽的合理分配和队列调度，在全网范围内对电力调度数据流经过的全部网络节点细颗粒度地配置QoS策略:

细颗粒度主要体现在：根据具体的业务来设置QoS策略。QoS策略(业务区分策略)可以是根据源MAC、目的MAC、VLAN ID等二层网络信息，还可以根据源IP，目的IP等三层信息，如实时业务中的实时数据和广域测量数据均处于实时VPN中，现有的保障方法无法对这两类业务分别设置QoS，而本发明提供的保障方法可以根据源MAC、目的MAC、VLAN ID等二层网络信息或者根据源IP，目的IP等三层信息来进行区分，这样就可以根据各自业务需要设置相应的QoS策略。

即使是同一主机发送过来的报文也可以根据源TCP/UDP端口号、目的TCP/UDP端口号以及报文类型等四层信息来区分。比如IEC104报文和IEC103报文的端口不同，就算是来自同一主机，也可以根据端口号来区分，这样就可以根据具体的业务类型来设计定制化的QoS策略。

步骤3-2：电力调度主站和子站监控系统实时获取网络资源的工作状态，对可能影响电力调度业务运行状态与调度数据网络运行状态的情况进行处理；

具体包括如下2种情况：

情况1：在网络拥塞情况下可以动态调整各类业务的优先级，重新向控制器注册，优先保证最重要的实时数据业务的可靠传输。

情况2：当某些网络资源带宽占用过多，流量过大时或者根据大数据分析预计有大流量网络数据时，SDN控制器及时向监控系统发出网络预警，主子站监控系统收到网络预警后，由中央控制器提前将相关调度业务切换至备用数据源，实现了通信网络运行状态对调度业务的预警能力。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种用于传输广域电力调度数据的保障系统，下面进行说明。

本发明提供的系统包括：保障装置和中央控制器；保障装置包括：优先级设置模块和流量控制模块；优先级设置模块，用于按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级；流量控制模块，用于根据业务类型和优先级确定服务质量QoS的流量控制策略；中央控制器利用流量控制策略对调度数据网络进行调配控制。

中央控制器进一步用于：根据电力调度主站和电力调度子站的注册信息调整调度数据业务报文的优先级，按照调整后的优先级进行带宽分配和队列调度生成电力调度数据流；在全网范围内对电力调度数据流经过的网络节点进行细颗粒度地配置QoS的流量控制策略。

流量控制策略包括：根据源媒体访问控制、目的媒体访问控制、虚拟机局域网的ID、源IP和目的IP设置电力调度数据业务类型的区分策略；根据源传输控制协议/用户数据报协议端口号、目的传输控制协议/用户数据报协议端口号及报文类型区分同一主机发送的报文。

电力调度主站和电力调度子站的注册信息，包括：电力调度主站和电力调度子站在各自的SDN控制器进行信息注册，以使：当调度数据网络发生拥塞时,电力调度主站和电力调度子站重新向各自的SDN控制器进行信息注册；当收到各自SDN控制器发出的网络预警时，电力调度主站或电力调度子站采用备用数据源；信息包括：调度数据业务报文、优先级信息和QoS的流量控制策略，调度数据业务报文包括业务部署需求。

电力调度数据的业务类型包括：实时业务和非实时业务；实时业务包括：电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信、广域相量测量系统WAMS的数据采集和主站间的实时数据交换；电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信中，主站的实时数据包括：遥控、遥调、自动发电控制和自动电压控制类报文；子站的实时数据包括：遥信和遥测类报文；非实时业务包括：发电及联络线交换计划、联络线考核、电能量计量信息、GPS发电站统一时钟系统数据和DTS反事故系统数据。

实时业务优先级高于非实时业务；实时业务中电力调度主站和电力调度子站的实时数据通信为最高优先级。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于传输广域电力调度数据的保障方法，其特征在于,

按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级；

根据所述业务类型和所述优先级确定服务质量QoS的流量控制策略；

基于所述流量控制策略，对调度数据网络进行调配控制。

2.如权利要求1所述的保障方法，其特征在于，所述对调度数据网络进行调配控制包括：

根据电力调度主站和电力调度子站的注册信息调整所述调度数据业务报文的优先级，按照调整后的所述优先级进行带宽分配和队列调度生成电力调度数据流；

在全网范围内对所述电力调度数据流经过的网络节点进行细颗粒度地配置QoS的流量控制策略。

3.如权利要求2所述的保障方法，其特征在于，所述电力调度主站和电力调度子站的注册信息，包括：所述电力调度主站和所述电力调度子站在各自的SDN控制器进行信息注册，以使：

当所述调度数据网络发生拥塞时,所述电力调度主站和所述电力调度子站重新向各自的所述SDN控制器注册信息；

当收到各自SDN控制器发出的网络预警时，所述电力调度主站或所述电力调度子站采用备用数据源；

所述信息包括：所述调度数据业务报文、优先级信息和QoS的流量控制策略，所述调度数据业务报文包括业务部署需求。

4.如权利要求2所述的保障方法，其特征在于，所述细颗粒度地配置QoS的流量控制策略包括：

根据源媒体访问控制、目的媒体访问控制、虚拟机局域网的ID、源IP和目的IP设置所述电力调度数据业务类型的区分策略；

根据源传输控制协议/用户数据报协议端口号、目的传输控制协议/用户数据报协议端口号及报文类型区分同一主机发送的报文。

5.如权利要求2所述的保障方法，其特征在于，所述调整所述调度数据业务报文的优先级，包括：

根据所述电力调度主站和所述电力调度子站各自的网络拓扑和业务部署需求完成所述QoS的流量控制策略中的优先级生成流表后，将所述优先级生成流表下发到所述SDN控制器。

6.如权利要求1至5任一项所述的保障方法，其特征在于，所述电力调度数据的业务类型包括：实时业务和非实时业务；

所述实时业务包括：所述电力调度主站和所述电力调度子站的实时数据通信、广域相量测量系统WAMS的数据采集和主站间的实时数据交换；

所述电力调度主站和所述电力调度子站的实时数据通信中，所述主站的实时数据包括：遥控、遥调、自动发电控制和自动电压控制类报文；所述子站的实时数据包括：遥信和遥测类报文；

所述非实时业务包括：发电及联络线交换计划、联络线考核、电能量计量信息、GPS发电站统一时钟系统数据和DTS反事故系统数据。

7.如权利要求6所述的保障方法，其特征在于，所述按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级包括：

所述实时业务优先级高于所述非实时业务；

所述实时业务中电力调度主站和所述电力调度子站的实时数据通信为最高优先级。

8.一种用于传输广域电力调度数据的保障系统，其特征在于，所述保障系统包括：保障装置和中央控制器；所述保障装置包括：优先级设置模块和流量控制模块；

所述优先级设置模块，用于按电力调度数据的业务类型对调度数据业务报文设置优先级；

所述流量控制模块，用于根据所述业务类型和所述优先级确定服务质量QoS的流量控制策略；

所述中央控制器利用所述流量控制策略对调度数据网络进行调配控制。

9.如权利要求8所述的保障系统，其特征在于，所述中央控制器用于：

根据电力调度主站和电力调度子站的注册信息调整所述调度数据业务报文的优先级，按照调整后的所述优先级进行带宽分配和队列调度生成电力调度数据流；

在全网范围内对所述电力调度数据流经过的网络节点进行细颗粒度地配置QoS的流量控制策略。

10.如权利要求9所述的保障系统，其特征在于，所述流量控制策略包括：

根据源媒体访问控制、目的媒体访问控制、虚拟机局域网的ID、源IP和目的IP设置所述电力调度数据业务类型的区分策略；

根据源传输控制协议/用户数据报协议端口号、目的传输控制协议/用户数据报协议端口号及报文类型区分同一主机发送的报文。