CN107948100A - 云备用调度自动化主站系统及实现方法 - Google Patents

云备用调度自动化主站系统及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种云备用调度自动化主站系统及实现方法，方法包括如下步骤：前置采集服务器通过互联交换机采集各个厂站端的数据，并对采集到的数据进行汇集和转化处理；正向物理隔离装置从核心交换机向接入交换机单向传输数据，并通过接入交换机将数据传至转发服务器，再通过虚拟专用网络子站端与虚拟专用网络主站端之间建立的虚拟专用网络通道将数据上传至虚拟私有云中的电力备调单元中，电力备调单元定时将数据存储进云数据库；从授权终端通过有线或无线网络对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令，电力备调单元将操作命令下发给各个厂站端执行相应的操作。本发明的系统建设成本低、互操作性强，并且能够抵御局部极端自然灾害。

Description

云备用调度自动化主站系统及实现方法
技术领域
本发明属于备用调度自动化技术领域，具体涉及一种云备用调度自动化主站系统及实现方法。
背景技术
随着电网规模的扩大，调度自动化主站系统的重要性日益突显，已成为调度和监控人员监视电网不可或缺的手段。但是，主用调度自动化主站系统(简称“主调系统”)应对各种系统故障、自然灾害、灾难性事故、重大破坏等突发事件的抵抗能力并不强，因此，建设备用调度自动化主站系统(简称“备调系统”)变得非常急迫和重要。电网备调系统要求在主调系统瘫痪的情况下能在极短的时间内接管主调系统的任务。
在正常运行状态下，电网会通过主调系统对各个厂站进行监视和控制并将数据实时同步到备调系统中，当自然灾害、重大事故、突发性事件以及其他紧急状况发生时，在主调系统无法正常运行的情况下，备调系统能够自动安全、可靠、快速地启用，切实保障极端事故情况下与调度自动化主站系统的无缝切换，并在主调系统恢复后，调度数据自动同步给主调系统，从而保证电网历史数据、实时数据的一致性。
但是目前备用调度系统存在以下几点不足：
1)在部署上存在一定的不足，有可能在发生极端自然灾害，如地震、台风时，主调和备调都被摧毁，而无法对还在运行中的厂站进行监视和控制，不够安全和可靠；
2)目前备调的建设方案没有很好地应用新的技术，不可实现计算、存储、网络资源等的弹性伸缩，会造成电网资源的重复建设和投资的浪费，建设成本较高；
3)难于实现移动调度，在互操作性上存在一定的不足。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述问题，提供一种抗灾性强、安全性高、维护方便、建设成本低的基于云计算和虚拟专用网的备调调度自动化主站系统及实现方法，解决现有的备调系统建设成本高、互操作性不强、无法抵御极端自然灾害的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
云备用调度自动化主站系统，包括互联交换机、前置采集服务器、核心交换机、正向物理隔离装置、反向物理隔离装置、接入交换机、转发服务器、虚拟专用网络子站端、虚拟专用网络主站端、授权终端以及部署在虚拟私有云中的电力备调单元和云数据库；其中：
所述前置采集服务器经互联交换机与各个厂站端连接，用于向各个厂站端采集厂站数据和下达操作命令，并经核心交换机分别连接正向物理隔离装置和反向物理隔离装置；
所述正向物理隔离装置经接入交换机连接转发服务器，用于从核心交换机向接入交换机单向传输数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行审查，保证涉密网的信息不被泄露和破坏；
所述转发服务器经过虚拟专用网络子站端与虚拟专用网络主站端之间建立的虚拟专用网络隧道连接电力备调单元，用于将所采集的各个厂站端的数据上传至虚拟私有云，以及接收从虚拟私有云下达的操作命令；
所述授权终端经虚拟专用网络主站端连接电力备调单元，用于对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令；
所述云数据库与电力备调单元连接，用于存储各个厂站端的历史数据；
所述电力备调单元用于接收转发服务器上传的各个厂站端的数据并定时存入云数据库中，以及将授权终端下达的操作命令下传给转发服务器，对各个厂站端进行远程监视和控制；
所述反向物理隔离装置经核心交换机连接前置采集服务器，用于从接入交换机向核心交换机单向传输数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行签名验证、内容过滤及有效性检查处理。
上述互联交换机与前置采集服务器之间还连接有加密认证网关，用于对数据进行加密和认证。
上述的云备用调度自动化主站系统还包括连接在电力备调单元与虚拟专用网络主站端之间的网页单元，网页单元用于将电力备调单元内数据在授权终端上以网页形式进行显示。
上述授权终端通过有线或无线网络与虚拟专用网络主站端连接。
上述授权终端为安装有浏览器的计算机或移动终端设备，且与虚拟专用网络主站端之间通过安全套接层虚拟专用网络隧道连接。
上述的云备用调度自动化主站系统的调度方法，包括如下步骤：
S1.当主调度自动化主站系统不能正常工作时，切换启用至云备用调度自动化主站系统，前置采集服务器通过互联交换机采集各个厂站端的数据，并对采集到的数据进行汇集和转化处理；
S2.前置采集服务器通过正向物理隔离装置从核心交换机向接入交换机单向传输数据，使内外两个网络之间以非网络方式交换数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行审查，保证涉密网的信息不被泄露和破坏；
S3.正向物理隔离装置通过接入交换机将数据传至转发服务器，然后再通过虚拟专用网络子站端与虚拟专用网络主站端之间建立的虚拟专用网络隧道将各个厂站端的数据上传至虚拟私有云中的电力备调单元中，电力备调单元定时将数据存储进云数据库；
S4.工作人员从授权终端通过有线或无线网络对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令，电力备调单元通过虚拟专用网络隧道将操作命令下传至转发服务器；
S5.转发服务器对操作命令进行转发处理后，通过反向物理隔离装置从接入交换机向核心交换机单向传输数据，使内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行签名验证、内容过滤及有效性检查处理；
S6.反向物理隔离装置通过核心交换机将数据传至前置采集服务器，前置采集服务器通过互联交换机将操作命令下发到相应的厂站端执行相应操作。
上述步骤S1和步骤S6还包括加密认证网关对前置采集服务器与互联交换机之间的传输数据进行加密和认证的步骤。
相比于现有技术，本发明的优势在于：
本发明所揭示的云备用调度自动化主站系统及实现方法，通过采用正、反向物理隔离装置单向传输数据，使内外两个网络之间以非网络方式交换数据，内部网不直接连接外部公共网，能够保护硬件实体和通信链路免受自然灾害、人为破坏和搭线窃听攻击等；本系统将电力备调单元部署至云端，既可降低系统的建设成本，也可抵御局部地区发生地震、台风等极端自然灾害，并且可实现移动调度，系统的互操作性更强；授权终端通过无线网络对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令，使得工作人员的工作场所不再局限于传统调度方式下的备调工作室，在物理空间上有很大的灵活性。本发明的系统建设成本低、互操作性强，并且能够抵御局部极端自然灾害。
附图说明
图1是本发明云备用调度自动化主站系统的架构框图。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
如图1所示，云备用调度自动化主站系统，包括互联交换机、前置采集服务器、核心交换机、正向物理隔离装置、反向物理隔离装置、接入交换机、转发服务器、虚拟专用网络子站端、虚拟专用网络主站端、授权终端以及部署在虚拟私有云中的电力备调单元和云数据库；其中：
前置采集服务器经互联交换机与各个厂站端连接，用于向各个厂站端采集厂站数据和下达操作命令，并经核心交换机分别连接正向物理隔离装置和反向物理隔离装置；厂站端包含厂站内所有设备；
正向物理隔离装置经接入交换机连接转发服务器，用于从核心交换机向接入交换机单向传输数据，使内外两个网络之间以非网络方式交换数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行审查，保证涉密网的信息不被泄露和破坏；
转发服务器经过虚拟专用网络子站端(VPN子站端)与虚拟专用网络主站端(VPN主站端)之间建立的虚拟专用网络隧道(IPSec VPN通道)连接电力备调单元，用于将所采集的各个厂站端的数据上传至虚拟私有云，以及接收从虚拟私有云下达的操作命令；
授权终端为安装有浏览器的计算机或移动终端设备，授权终端经虚拟专用网络主站端连接电力备调单元，用于对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令；授权终端与虚拟专用网络主站端之间通过安全套接层虚拟专用网络隧道(SSL VPN通道)连接；授权终端可通过有线或无线网络与虚拟专用网络主站端连接；
云数据库与电力备调单元连接，用于存储各个厂站端的历史数据；
电力备调单元用于接收转发服务器上传的各个厂站端的数据并定时存入云数据库中，以及将授权终端下达的操作命令下传给转发服务器，对各个厂站端进行远程监视和控制；
反向物理隔离装置经核心交换机连接前置采集服务器，用于从接入交换机向核心交换机单向传输数据，使内外两个网络之间以非网络方式交换数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行签名验证、内容过滤及有效性检查处理。
加密认证网关连接在互联交换机与前置采集服务器之间，用于对数据进行加密和认证。
本实施例还包括连接在电力备调单元与虚拟专用网络主站端之间的网页单元，网页单元用于将电力备调单元内数据在授权终端上以网页形式进行显示。
移动设备终端可以通过接入3G/4G网络或者安全的WiFi热点等无线网络完成监视与调度工作，充分利用了通信技术，提供了多种通信方案选择，工作人员可以根据不同的场所使用不同类型的终端设备通过不同的网络接入方式进行工作。
上述云备用调度自动化主站系统的调度方法，包括如下步骤：
S1.当主调度自动化主站系统不能正常工作时，切换启用至云备用调度自动化主站系统，前置采集服务器通过互联交换机采集各个厂站端的数据，并对加密认证网关加密和认证后的数据进行汇集和转化处理；
S2.前置采集服务器通过正向物理隔离装置从核心交换机向接入交换机单向传输数据，使内外两个网络之间以非网络方式交换数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行审查，保证涉密网的信息不被泄露和破坏；
S3.正向物理隔离装置通过接入交换机将数据传至转发服务器，然后再通过虚拟专用网络子站端与虚拟专用网络主站端之间建立的虚拟专用网络隧道将各个厂站端的数据上传至虚拟私有云中的电力备调单元中，电力备调单元定时将数据存储进云数据库；
S4.工作人员从授权终端通过有线或无线网络对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令，电力备调单元通过虚拟专用网络隧道将操作命令下传至转发服务器；
S5.转发服务器对操作命令进行转发处理后，通过反向物理隔离装置从接入交换机向核心交换机单向传输数据，使内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行签名验证、内容过滤及有效性检查处理；
S6.反向物理隔离装置通过核心交换机将数据传至前置采集服务器，前置采集服务器通过互联交换机将加密认证网关加密和认证后的操作命令下发到相应的厂站端执行相应操作。
根据电力二次系统的特点，分为控制区(安全区Ⅰ)、非控制区(安全区Ⅱ)和生产管理区(安全区Ⅲ)。
电力专用安全隔离装置包括正向物理隔离装置和反向物理隔离装置，其作为安全区I/II与安全区III的必备边界，具有最高的安全防护强度，是安全区I/II横向防护的要点。其中，正向物理隔离装置用于安全区I/II到安全区III的单向数据传递；反向物理隔离装置用于安全区III到安全区I/II的单向数据传递。
1、正向物理隔离装置具有如下功能：
(1)两个安全区之间的非网络方式的安全的数据交换，并且保证安全隔离装置内外两个处理系统不同时连通；
(2)表示层与应用层数据完全单向传输，即从安全区III到安全区I/II的TCP应答禁止携带应用数据；
(3)透明工作方式：虚拟主机IP地址、隐藏MAC地址；
(4)基于MAC、IP、传输协议、传输端口以及通信方向的综合报文过滤与访问控制；
(5)支持NAT；
(6)防止穿透性TCP联接：禁止两个应用网关之间直接建立TCP联接，将内外两个应用网关之间的TCP联接分解成内外两个应用网关分别到隔离装置内外两个网卡的两个TCP虚拟联接。隔离装置内外两个网卡在装置内部是非网络连接，且只允许数据单向传输；
(7)具有可定制的应用层解析功能，支持应用层特殊标记识别；
(8)安全、方便的维护管理方式：基于证书的管理人员认证，使用图形化的管理界面。
2、反向物理隔离装置具有以下功能：
(1)全区III内的数据发送端首先对需要发送的数据签名，然后发给反向专用安全隔离装置；
(2)反向专用安全隔离装置接收数据后，进行签名验证，并对数据进行内容过滤、有效性检查等处理。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.云备用调度自动化主站系统，其特征在于：包括互联交换机、前置采集服务器、核心交换机、正向物理隔离装置、反向物理隔离装置、接入交换机、转发服务器、虚拟专用网络子站端、虚拟专用网络主站端、授权终端以及部署在虚拟私有云中的电力备调单元和云数据库；其中：
所述前置采集服务器经互联交换机与各个厂站端连接，用于向各个厂站端采集厂站数据和下达操作命令，并经核心交换机分别连接正向物理隔离装置和反向物理隔离装置；
所述正向物理隔离装置经接入交换机连接转发服务器，用于从核心交换机向接入交换机单向传输数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行审查，保证涉密网的信息不被泄露和破坏；
所述转发服务器经过虚拟专用网络子站端与虚拟专用网络主站端之间建立的虚拟专用网络隧道连接电力备调单元，用于将所采集的各个厂站端的数据上传至虚拟私有云，以及接收从虚拟私有云下达的操作命令；
所述授权终端经虚拟专用网络主站端连接电力备调单元，用于对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令；
所述云数据库与电力备调单元连接，用于存储各个厂站端的历史数据；
所述电力备调单元用于接收转发服务器上传的各个厂站端的数据并定时存入云数据库中，以及将授权终端下达的操作命令下传给转发服务器，对各个厂站端进行远程监视和控制；
所述反向物理隔离装置经核心交换机连接前置采集服务器，用于从接入交换机向核心交换机单向传输数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行签名验证、内容过滤及有效性检查处理。
2.根据权利要求1所述的云备用调度自动化主站系统，其特征在于：所述互联交换机与前置采集服务器之间还连接有加密认证网关，用于对数据进行加密和认证。
3.根据权利要求1所述的云备用调度自动化主站系统，其特征在于：还包括连接在电力备调单元与虚拟专用网络主站端之间的网页单元，网页单元用于将电力备调单元内数据在授权终端上以网页形式进行显示。
4.根据权利要求1所述的云备用调度自动化主站系统，其特征在于：所述授权终端通过有线或无线网络与虚拟专用网络主站端连接。
5.根据权利要求1所述的云备用调度自动化主站系统，其特征在于：所述授权终端为安装有浏览器的计算机或移动终端设备，且与虚拟专用网络主站端之间通过安全套接层虚拟专用网络隧道连接。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的云备用调度自动化主站系统的调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.当主调度自动化主站系统不能正常工作时，切换启用至云备用调度自动化主站系统，前置采集服务器通过互联交换机采集各个厂站端的数据，并对采集到的数据进行汇集和转化处理；
S2.前置采集服务器通过正向物理隔离装置从核心交换机向接入交换机单向传输数据，使内外两个网络之间以非网络方式交换数据，对内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行审查，保证涉密网的信息不被泄露和破坏；
S3.正向物理隔离装置通过接入交换机将数据传至转发服务器，然后再通过虚拟专用网络子站端与虚拟专用网络主站端之间建立的虚拟专用网络隧道将各个厂站端的数据上传至虚拟私有云中的电力备调单元中，电力备调单元定时将数据存储进云数据库；
S4.工作人员从授权终端通过有线或无线网络对电力备调单元进行数据访问和下达操作命令，电力备调单元通过虚拟专用网络隧道将操作命令下传至转发服务器；
S5.转发服务器对操作命令进行转发处理后，通过反向物理隔离装置从接入交换机向核心交换机单向传输数据，使内外两个网络之间进行隔离，并对数据进行签名验证、内容过滤及有效性检查处理；
S6.反向物理隔离装置通过核心交换机将数据传至前置采集服务器，前置采集服务器通过互联交换机将操作命令下发到相应的厂站端执行相应操作。
7.根据权利要求6所述的调度方法，其特征在于：所述步骤S1和步骤S6还包括加密认证网关对前置采集服务器与互联交换机之间的传输数据进行加密和认证的步骤。
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