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摘 要： 隨著三集五大的深入開展和智能電網(wǎng)的加快建設(shè)，公司業(yè)務(wù)流程化、管理規(guī)范化、數(shù)據(jù)信息化程度也越高，變電站作為電網(wǎng)核心組成部分，其業(yè)務(wù)信息化程度要求也越來越迫切，因變電站地理位置分散，組網(wǎng)也相對薄弱。本文根據(jù)變電站業(yè)務(wù)特點，充分發(fā)揮SDH傳輸網(wǎng)的組
摘 要： 隨著三集五大的深入開展和智能電網(wǎng)的加快建設(shè)，公司業(yè)務(wù)流程化、管理規(guī)范化、數(shù)據(jù)信息化程度也越高，變電站作為電網(wǎng)核心組成部分，其業(yè)務(wù)信息化程度要求也越來越迫切，因變電站地理位置分散，組網(wǎng)也相對薄弱。本文根據(jù)變電站業(yè)務(wù)特點，充分發(fā)揮SDH傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)靈活性，在實踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)出變電站網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的組網(wǎng)方式、區(qū)域規(guī)劃原則、IP地址的合理劃分標準以及標準化網(wǎng)絡(luò)實施，為變電站網(wǎng)絡(luò)科學規(guī)劃與標準化建設(shè)提供了解決方案，為公司日趨專業(yè)化、精細化、全面化管理提供技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞： 變電站；網(wǎng)絡(luò)；OSPF；規(guī)劃；實施
Abstract: With the deepening of integration and the accelerated construction of smart grid, the degree is higher in business process, management standardization, data informatization. Substation as the core part of power grid, its business requests informatization urgently. As substation geographically dispersed, networking is relatively difficult. According to the characteristics of the substation business, the networking flexibility of the SDH transmission network sholud be fully used. Based on practice, the networking modes, the substation network interconnection networking mode on the basis of practice, the principles of regional planning, the standards for the reasonable classification of IP address, as well as the implementation of standardized network are summarized, providing solutions for substation network scientific planning and standardized construction, and providing technical support for increasingly professional, meticulous, comprehensive management of enterprise.
Key words: substation; network; OSPF; planning; implementation
中圖分類號：TU271.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
1.變電站業(yè)務(wù)現(xiàn)狀
變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在地理位置上離公司核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較遠，且一般是通過SDH傳輸網(wǎng)實現(xiàn)與公司骨干網(wǎng)絡(luò)相連，因此，這一類網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)有時也稱為遠距離業(yè)務(wù)。
遠距離業(yè)務(wù)主要有：變電站、供電所、充電站、位于變電站內(nèi)的操作班組以及位于變電站附近的公司其它單位（部門），變電站因其地理位置的相對固定，在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計時一般將其作為網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點，供電所、充電站、操作班組和其它單位則作為變電站子節(jié)點，各業(yè)務(wù)節(jié)點關(guān)系如下圖所示：
變電站業(yè)務(wù)：通用業(yè)務(wù)（視頻監(jiān)控、MIS終端電腦、變電站輔助設(shè)施監(jiān)控、門禁），個別業(yè)務(wù)（氣象信息、電能質(zhì)量、雷電監(jiān)測、其他應(yīng)用），終端節(jié)點數(shù)為5-12。
供電所業(yè)務(wù)：主要業(yè)務(wù)應(yīng)用為營銷收費系統(tǒng)及企業(yè)門戶和網(wǎng)站，與其他業(yè)務(wù)比較，級別等級相對較高，終端節(jié)點數(shù)為10-25。
充電站業(yè)務(wù)：充電站為供電企業(yè)新興業(yè)務(wù)，數(shù)量不多，其業(yè)務(wù)類似于供電所業(yè)務(wù)，終端節(jié)點數(shù)為10-12。
操作班業(yè)務(wù)：主要負責所轄區(qū)域變電站設(shè)備管理及操作票的許可，主要業(yè)務(wù)應(yīng)用為PMS系統(tǒng)、班組管理系統(tǒng)及企業(yè)門戶和網(wǎng)站，終端節(jié)點數(shù)為10-12。
其它業(yè)務(wù)：公司部分職能部門或多經(jīng)單位辦公場所位于變電站附近，其網(wǎng)絡(luò)也是通過變電站接入公司骨干網(wǎng)，業(yè)務(wù)應(yīng)用為通用業(yè)務(wù)，終端節(jié)點數(shù)按照其人數(shù)規(guī)模確定。
2.變電站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
2.1 路由協(xié)議規(guī)劃
開放最短路徑優(yōu)先（OSPF）是一個標準的路由選擇協(xié)議，它被各種開發(fā)商所廣泛使用，有很好的兼容性，當網(wǎng)絡(luò)擁有多種路由器，OSPF是最好的選擇。
2.1.1 OSPF區(qū)域劃分必要性
變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)一般通過SDH傳輸網(wǎng)進行，MIS網(wǎng)帶寬只占其中的155M，有限的帶寬極大的限制了網(wǎng)絡(luò)性能；兩個變電站之間長達幾十公里，物理鏈路具有很大的不穩(wěn)定性；網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備均為三層接入交換機，在處理路由業(yè)務(wù)上遠不如路由器。
區(qū)域劃分為鏈路狀態(tài)更新的膨脹范圍設(shè)置了邊界，LSA的傳播和SPF的計算被限制在一個區(qū)域內(nèi)的變化上。區(qū)域的引入，減少了OSPF 對系統(tǒng)資源的要求，屏蔽網(wǎng)絡(luò)動蕩。
2.1.2 OSPF區(qū)域劃分優(yōu)點
進行OSPF多區(qū)域劃分具有如下優(yōu)點：
1、SPF的計算頻率更低：詳細的路由信息被限制在區(qū)域內(nèi)，因此無需將所有鏈路狀態(tài)的變化擴散到其他區(qū)域，這樣當網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時，并不是所有的路由器都需要運行SPF，只有區(qū)域內(nèi)受影響的路由起需要重新計算路由表，從而將影響限制在當前區(qū)域內(nèi)，避免了網(wǎng)絡(luò)動蕩；
2、路由表更小：區(qū)域的劃分使路由器僅僅需要同步本區(qū)域的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。這樣就減小了鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的大小，從而降低對路由器內(nèi)存的消耗；
3、處理較少的LSA通告：鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的減小意味著處理較少的LSA通告，從而降低對路由器CPU的消耗
4、降低鏈路狀態(tài)更新（LSU）的開銷：只需在區(qū)域間通告歸納路由的LSU即可，不必把一個區(qū)域的所有具體路由信息通告給其他區(qū)域，因此，大量的LSA泛洪也就被限制在一個區(qū)域內(nèi)，從而減小帶寬利用率；
劃分多區(qū)域不僅增強了運行OSPF路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，而且網(wǎng)絡(luò)管理也變得更容易。同時，降低了運行OSPF協(xié)議的路由器對系統(tǒng)資源--如CPU的處理能力和內(nèi)存容量的要求。
2.1.3 OSPF區(qū)域劃分原則
確定區(qū)域劃分原則，對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計具有極其重要意義，不僅可以指導(dǎo)設(shè)計，也為以后網(wǎng)絡(luò)的維護管理帶來極大的方便。結(jié)合變電站的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和SDH傳輸網(wǎng)的情況，區(qū)域劃分原則如下：
1、SDH傳輸網(wǎng)等級原則
在進行網(wǎng)絡(luò)區(qū)域規(guī)劃設(shè)計時，盡可能保證Area 0區(qū)域的穩(wěn)定，SDH傳輸網(wǎng)等級最高的變電站（通常為220kV及以上變電站）可作為骨干區(qū)域Area 0區(qū)。
2、區(qū)域路由器數(shù)量限制原則
變電站網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備通常為三層接入交換機，低效的設(shè)備性能、有限的鏈路帶寬以及高業(yè)務(wù)量，決定同一區(qū)域內(nèi)的路由器數(shù)量不能太多，通常以不超過16為宜。
3、地理位置原則
為高效利用SDH傳輸網(wǎng)，減少帶寬的浪費，方便網(wǎng)絡(luò)的維護管理，可按照東、西、南、北地理位置來設(shè)計非骨干區(qū)域。
4、區(qū)域連續(xù)性原則
所有區(qū)域必須保證其區(qū)域內(nèi)設(shè)備的連通性，規(guī)劃時可將每一區(qū)域設(shè)計成環(huán)，以保證在某一鏈路故障時（假設(shè)兩個及以上的故障點不會同時發(fā)生），區(qū)域內(nèi)設(shè)備仍具有連續(xù)性。
5、與骨干區(qū)域連通性原則
根據(jù)路由協(xié)議規(guī)定，所有的區(qū)域必須與骨干區(qū)域連接，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。對于無法直接與骨干網(wǎng)相連的區(qū)域，可以使用虛擬鏈路。
2.1.4 OSPF區(qū)域規(guī)劃
按照上述區(qū)域劃分原則，結(jié)合公司變電站SDH傳輸網(wǎng)的實際情況，變電站主節(jié)點形成如下OSPF區(qū)域規(guī)劃：
對于變電站子節(jié)點業(yè)務(wù)，因其地理位置的不穩(wěn)定性，其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均以Trunk方式連接到附近變電站主節(jié)點。
2.2 IP地址規(guī)劃
IP地址規(guī)劃同OSPF區(qū)域規(guī)劃同等重要，設(shè)計一種好的I P尋址方案能夠進一步減少區(qū)域間的路由表更新，因此IP地址規(guī)劃可以通過使用路由匯總來進行設(shè)計。
2.2.1IP地址劃分原則
1、IP地址連續(xù)性原則
連續(xù)地址在層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中易于進行路由聚合，可大大縮減路由表，提高路由算法效率。
2、IP地址擴展性原則
地址規(guī)劃時，在每一個區(qū)域上都要留有冗余，在業(yè)務(wù)擴展時能保證地址聚合的連續(xù)性。
3、IP地址順序性原則
為了提高地址分配效率和地址利用率，最好按照一定的順序進行。選擇的順序可以是自上而下的順序，也可以是自下而上的順序，還可以是二者結(jié)合使用。
4、IP地址靈活性原則
變電站子節(jié)點業(yè)務(wù)通常具有物理位置不穩(wěn)定性，一個區(qū)域內(nèi)變電站子節(jié)點會成為其他區(qū)域變電站子節(jié)點，甚至有可能撤銷該業(yè)務(wù)，因此這一類業(yè)務(wù)地址按照其類別分別設(shè)計成連續(xù)地址，分屬于不同區(qū)域，這種配置雖然降低了路由聚合程度，但方便了IP地址的管理，減少了IP資源的浪費。
2.2.2 IP地址分類
Loopback地址：為了方便管理，為每一臺路由器創(chuàng)建一個Loopback接口，并在該接口上分配一個單獨的IP地址作為管理地址，在OSPF區(qū)域中Loopback地址通常也作為該路由器的Route ID，Loopback地址的唯一性能很好的保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。進行Loopback地址分配時，務(wù)必使用32位子網(wǎng)掩碼，越是核心設(shè)備Loopback地址越小。
互聯(lián)地址：是指兩臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相互連接的接口所需要的地址，互聯(lián)地址通常使用30位子網(wǎng)掩碼，Loopback地址較小的設(shè)備使用互聯(lián)地址中較小的一個，另外，互聯(lián)地址需要聚合后發(fā)布，設(shè)計時要考慮使用連續(xù)的可聚合地址。
業(yè)務(wù)地址：是連接到網(wǎng)絡(luò)中的各種服務(wù)器、主機所使用的地址，業(yè)務(wù)地址的網(wǎng)關(guān)地址統(tǒng)一使用所在子網(wǎng)中的第一個地址。
2.2.3 IP地址劃分
地址劃分既要考慮到地址的連續(xù)性，也要考慮其擴展性和靈活性。為方便網(wǎng)絡(luò)管理，給每一類地址分配連續(xù)的地址段，同一類地址可分別屬于不同的區(qū)域。
Loopback地址：為每一個路由器分配一個Loopback地址，共計16*4+64個預(yù)留地址=128；
互聯(lián)地址：區(qū)域規(guī)劃中共4個主區(qū)域，每個區(qū)域不超過15個，可將1個整C類地址作為變電站互聯(lián)地址；
變電站地址：變電站業(yè)務(wù)地址數(shù)為10-12，使用28位子網(wǎng)掩碼，第一個地址為子網(wǎng)地址，第二個為網(wǎng)關(guān)地址，第三、四、五個為視頻地址，第六個為MIS電腦地址，第七個為變電站輔助設(shè)備監(jiān)控地址，第八、九、十為變電站門禁地址，第十一、十二、十三、十四、十五為電能質(zhì)量、氣象、雷電監(jiān)測等業(yè)務(wù)地址，第十六個為子網(wǎng)廣播地址。按照每個區(qū)域路由器數(shù)16，每區(qū)域地址數(shù)16*16=256，四個區(qū)域共需要4個整C類地址；
供電所地址：8個供電所，均以Trunk方式掛接在附近變電站路由器下面，每個供電所可分配32個地址，8*32=256=1個C類地址；
充電站地址：目前泰州僅有1個充電站，考慮到將來的擴充，需預(yù)留地址；
操作班地址：共有8個變電站設(shè)有操作班，可分配8*16=128個業(yè)務(wù)地址；
其他業(yè)務(wù)地址：多經(jīng)單位（部門）充電站大約1個整C類地址。
地址分配表如下：
地址規(guī)劃Area 0Area 10Area 20Area 30共計地址
Loopback*.*.*.0/27*.*.*.32/28*.*.*.48/28*.*.*.64/28*.*.*.0 / 25
互聯(lián)地址*.*.*.0/26*.*.*.64/26*.*.*.128/26*.*.*.192/26*.*.*.0 / 24
變電站地址*.*.*.0/24*.*.*.0/24*.*.*.0/24*.*.*.0/24*.*.*.0/24*4
其它地址供電所+充電站+操作班+其他業(yè)務(wù)地址+Loopback地址*.*.*.0/24*3
預(yù)留地址保留2個完整的C類地址*.*.*.0/24*2
合計地址數(shù)互聯(lián)地址+變電站地址+其他地址+預(yù)留地址*.*.*.0/24*10
按照上述統(tǒng)計結(jié)果，變電站業(yè)務(wù)需10個整C類地址，且這些地址均為連續(xù)，便于地址聚合。
3.變電站網(wǎng)絡(luò)實施
3.1 設(shè)備選擇原則
1、位于骨干區(qū)域Area 0中的路由器應(yīng)選擇性能好，處理能力強的高端路由器來承擔；
2、在OSPF協(xié)議中，區(qū)域邊界路由器（ABR）任務(wù)繁忙，負責骨干區(qū)域與非骨干區(qū)域之間路由信息的重任，所以ABR一定有性能高的路由器來承擔。
3.2 設(shè)備物理連接
按照變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)OSPF區(qū)域規(guī)劃圖，每個區(qū)域中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（ABR除外）均有唯一入端口和唯一出端口，我們可以約定左端為入端口，右邊為出端口，入端口選擇三層交換機F0/23，出端口選擇三層交換機F0/24，這樣在物理鏈路連接上會帶來極大的方便，同時網(wǎng)絡(luò)拓撲的繪制也變得更加輕松。
3.3 設(shè)備標簽標識
參照國網(wǎng)公司設(shè)備標識標準，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、線纜均需要標簽標識。
變電站三層交換機的標識標簽：可參照《國網(wǎng)公司信息機房標識標準》中的模版；
線纜的標識標簽：起始端：設(shè)備名稱+端口號，終止端：設(shè)備名稱+端口號，路徑：為SDH路徑標識。
3.4 標準配置文檔
變電站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃已經(jīng)形成，所有設(shè)備配置信息相似，因此變電站交換機的配置宜采用標準文檔配置，這樣既方便配置，也保證配置的統(tǒng)一性，對運維管理和網(wǎng)絡(luò)升級提供極大的方便，配置信息包括：基本配置信息、各種IP地址配置、VLAN的劃分、端口的安全、路由信息的配置等。
3.5 網(wǎng)絡(luò)性能調(diào)優(yōu)
全省電力信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，OSPF路由條目近8000多條，而變電站普遍采用三層接入交換機，路由條目耗費交換機過多資源，對于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性帶來了極大的隱患。為此，我們采用路由聚合來進行優(yōu)化。
路由聚合：是將多條路由合并成一條或少量路由條目。將公司局域網(wǎng)作為一個整體，路由聚合分為兩種，一種是內(nèi)部路由聚合，一種是外部路由聚合。
內(nèi)部路由聚合是將變電站各區(qū)域內(nèi)的路由匯聚到ABR中，以減少路由向外部發(fā)布；
外部路由聚合是將公司局域網(wǎng)以外的路由聚合到公司局域網(wǎng)核心設(shè)備上，按照區(qū)域規(guī)劃圖，外部路由可聚合到思科6506交換機和思科7609路由器中，再將聚合過的路由引入變電站網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部區(qū)域，經(jīng)過外部路由聚合，路由條目將極大減少，對變電站低性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會大大提高效率，增加網(wǎng)絡(luò)安全。
3.6 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)監(jiān)控
變電站網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)監(jiān)控主要做好以下幾個方面：
1、聯(lián)通性監(jiān)控：監(jiān)控各設(shè)備的端口狀態(tài)、線路狀態(tài)、鏈路速率、丟包數(shù)量等情況；
2、設(shè)備狀況監(jiān)控：監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的CPU 利用率、內(nèi)存使用率等進行監(jiān)控；
3、性能監(jiān)控：監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的運行情況、帶寬占用情況、鏈路收斂情況等；
4、安全監(jiān)控：監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)異常流量、網(wǎng)絡(luò)是否遭受入侵或破壞；
5、流量監(jiān)控：監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口流量，分析各端口業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量分布趨勢，為網(wǎng)絡(luò)資源的合理劃分提供有效依據(jù)。
4.結(jié)束語
變電站網(wǎng)絡(luò)科學規(guī)劃與合理實施對于電力信息化建設(shè)非常重要，在電網(wǎng)運行高可靠性的要求下對支持電網(wǎng)運行的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出了很高的要求，作為電網(wǎng)企業(yè)中的信息職能部門需要轉(zhuǎn)變自己的觀念，應(yīng)該樹立服務(wù)的觀念，更好地為生產(chǎn)、運行、管理部門提供信息服務(wù)，在實踐基礎(chǔ)上建立具有公司自身特色的信息網(wǎng)絡(luò)平臺，更好地保障信息系統(tǒng)的可靠性和可用率，不斷提高運行管理的水平和服務(wù)質(zhì)量，從而更好地保障電網(wǎng)運行安全，促進各項業(yè)務(wù)全面提升。
參考文獻
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