發布時間：2013-05-20所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 隨著三集五大的深入開展和智能電網的加快建設，公司業務流程化、管理規范化、數據信息化程度也越高，變電站作為電網核心組成部分，其業務信息化程度要求也越來越迫切，因變電站地理位置分散，組網也相對薄弱。本文根據變電站業務特點，充分發揮SDH傳輸網的組
摘 要： 隨著三集五大的深入開展和智能電網的加快建設，公司業務流程化、管理規范化、數據信息化程度也越高，變電站作為電網核心組成部分，其業務信息化程度要求也越來越迫切，因變電站地理位置分散，組網也相對薄弱。本文根據變電站業務特點，充分發揮SDH傳輸網的組網靈活性，在實踐的基礎上，總結出變電站網絡互聯的組網方式、區域規劃原則、IP地址的合理劃分標準以及標準化網絡實施，為變電站網絡科學規劃與標準化建設提供了解決方案，為公司日趨專業化、精細化、全面化管理提供技術支撐。
關鍵詞： 變電站；網絡；OSPF；規劃；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.變電站業務現狀
變電站網絡設備在地理位置上離公司核心網絡設備較遠，且一般是通過SDH傳輸網實現與公司骨干網絡相連，因此，這一類網絡業務有時也稱為遠距離業務。
遠距離業務主要有：變電站、供電所、充電站、位于變電站內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，在進行網絡規劃設計時一般將其作為網絡的主要節點，供電所、充電站、操作班組和其它單位則作為變電站子節點，各業務節點關系如下圖所示：
變電站業務：通用業務（視頻監控、MIS終端電腦、變電站輔助設施監控、門禁），個別業務（氣象信息、電能質量、雷電監測、其他應用），終端節點數為5-12。
供電所業務：主要業務應用為營銷收費系統及企業門戶和網站，與其他業務比較，級別等級相對較高，終端節點數為10-25。
充電站業務：充電站為供電企業新興業務，數量不多，其業務類似于供電所業務，終端節點數為10-12。
操作班業務：主要負責所轄區域變電站設備管理及操作票的許可，主要業務應用為PMS系統、班組管理系統及企業門戶和網站，終端節點數為10-12。
其它業務：公司部分職能部門或多經單位辦公場所位于變電站附近，其網絡也是通過變電站接入公司骨干網，業務應用為通用業務，終端節點數按照其人數規模確定。
2.變電站網絡規劃
2.1 路由協議規劃
開放最短路徑優先（OSPF）是一個標準的路由選擇協議，它被各種開發商所廣泛使用，有很好的兼容性，當網絡擁有多種路由器，OSPF是最好的選擇。
2.1.1 OSPF區域劃分必要性
變電站網絡設備互聯一般通過SDH傳輸網進行，MIS網帶寬只占其中的155M，有限的帶寬極大的限制了網絡性能；兩個變電站之間長達幾十公里，物理鏈路具有很大的不穩定性；網絡互聯設備均為三層接入交換機，在處理路由業務上遠不如路由器。
區域劃分為鏈路狀態更新的膨脹范圍設置了邊界，LSA的傳播和SPF的計算被限制在一個區域內的變化上。區域的引入，減少了OSPF 對系統資源的要求，屏蔽網絡動蕩。
2.1.2 OSPF區域劃分優點
進行OSPF多區域劃分具有如下優點：
1、SPF的計算頻率更低：詳細的路由信息被限制在區域內，因此無需將所有鏈路狀態的變化擴散到其他區域，這樣當網絡拓撲發生變化時，并不是所有的路由器都需要運行SPF，只有區域內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域內，避免了網絡動蕩；
2、路由表更�。簠^域的劃分使路由器僅僅需要同步本區域的鏈路狀態數據庫。這樣就減小了鏈路狀態數據庫的大小，從而降低對路由器內存的消耗；
3、處理較少的LSA通告：鏈路狀態數據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、降低鏈路狀態更新（LSU）的開銷：只需在區域間通告歸納路由的LSU即可，不必把一個區域的所有具體路由信息通告給其他區域，因此，大量的LSA泛洪也就被限制在一個區域內，從而減小帶寬利用率；
劃分多區域不僅增強了運行OSPF路由協議的網絡的穩定性，而且網絡管理也變得更容易。同時，降低了運行OSPF協議的路由器對系統資源--如CPU的處理能力和內存容量的要求。
2.1.3 OSPF區域劃分原則
確定區域劃分原則，對于網絡設計具有極其重要意義，不僅可以指導設計，也為以后網絡的維護管理帶來極大的方便。結合變電站的業務現狀和SDH傳輸網的情況，區域劃分原則如下：
1、SDH傳輸網等級原則
在進行網絡區域規劃設計時，盡可能保證Area 0區域的穩定，SDH傳輸網等級最高的變電站（通常為220kV及以上變電站）可作為骨干區域Area 0區。
2、區域路由器數量限制原則
變電站網絡互聯設備通常為三層接入交換機，低效的設備性能、有限的鏈路帶寬以及高業務量，決定同一區域內的路由器數量不能太多，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，減少帶寬的浪費，方便網絡的維護管理，可按照東、西、南、北地理位置來設計非骨干區域。
4、區域連續性原則
所有區域必須保證其區域內設備的連通性，規劃時可將每一區域設計成環，以保證在某一鏈路故障時（假設兩個及以上的故障點不會同時發生），區域內設備仍具有連續性。
5、與骨干區域連通性原則
根據路由協議規定，所有的區域必須與骨干區域連接，保證網絡的連通性。對于無法直接與骨干網相連的區域，可以使用虛擬鏈路。
2.1.4 OSPF區域規劃
按照上述區域劃分原則，結合公司變電站SDH傳輸網的實際情況，變電站主節點形成如下OSPF區域規劃：
對于變電站子節點業務，因其地理位置的不穩定性，其網絡設備均以Trunk方式連接到附近變電站主節點。
2.2 IP地址規劃
IP地址規劃同OSPF區域規劃同等重要，設計一種好的I P尋址方案能夠進一步減少區域間的路由表更新，因此IP地址規劃可以通過使用路由匯總來進行設計。
2.2.1IP地址劃分原則
1、IP地址連續性原則
連續地址在層次結構網絡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
地址規劃時，在每一個區域上都要留有冗余，在業務擴展時能保證地址聚合的連續性。
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，還可以是二者結合使用。
4、IP地址靈活性原則
變電站子節點業務通常具有物理位置不穩定性，一個區域內變電站子節點會成為其他區域變電站子節點，甚至有可能撤銷該業務，因此這一類業務地址按照其類別分別設計成連續地址，分屬于不同區域，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絡的穩定性。進行Loopback地址分配時，務必使用32位子網掩碼，越是核心設備Loopback地址越小。
互聯地址：是指兩臺網絡設備相互連接的接口所需要的地址，互聯地址通常使用30位子網掩碼，Loopback地址較小的設備使用互聯地址中較小的一個，另外，互聯地址需要聚合后發布，設計時要考慮使用連續的可聚合地址。
業務地址：是連接到網絡中的各種服務器、主機所使用的地址，業務地址的網關地址統一使用所在子網中的第一個地址。
2.2.3 IP地址劃分
地址劃分既要考慮到地址的連續性，也要考慮其擴展性和靈活性。為方便網絡管理，給每一類地址分配連續的地址段，同一類地址可分別屬于不同的區域。
Loopback地址：為每一個路由器分配一個Loopback地址，共計16*4+64個預留地址=128；
互聯地址：區域規劃中共4個主區域，每個區域不超過15個，可將1個整C類地址作為變電站互聯地址；
變電站地址：變電站業務地址數為10-12，使用28位子網掩碼，第一個地址為子網地址，第二個為網關地址，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備監控地址，第八、九、十為變電站門禁地址，第十一、十二、十三、十四、十五為電能質量、氣象、雷電監測等業務地址，第十六個為子網廣播地址。按照每個區域路由器數16，每區域地址數16*16=256，四個區域共需要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，需預留地址；
操作班地址：共有8個變電站設有操作班，可分配8*16=128個業務地址；
其他業務地址：多經單位（部門）充電站大約1個整C類地址。
地址分配表如下：
地址規劃Area 0Area 10Area 20Area 30共計地址
Loopback*.*.*.0/27*.*.*.32/28*.*.*.48/28*.*.*.64/28*.*.*.0 / 25
互聯地址*.*.*.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+其他業務地址+Loopback地址*.*.*.0/24*3
預留地址保留2個完整的C類地址*.*.*.0/24*2
合計地址數互聯地址+變電站地址+其他地址+預留地址*.*.*.0/24*10
按照上述統計結果，變電站業務需10個整C類地址，且這些地址均為連續，便于地址聚合。
3.變電站網絡實施
3.1 設備選擇原則
1、位于骨干區域Area 0中的路由器應選擇性能好，處理能力強的高端路由器來承擔；
2、在OSPF協議中，區域邊界路由器（ABR）任務繁忙，負責骨干區域與非骨干區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 設備物理連接
按照變電站網絡設備互聯OSPF區域規劃圖，每個區域中網絡設備（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，同時網絡拓撲的繪制也變得更加輕松。
3.3 設備標簽標識
參照國網公司設備標識標準，網絡設備、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：設備名稱+端口號，終止端：設備名稱+端口號，路徑：為SDH路徑標識。
3.4 標準配置文檔
變電站網絡規劃已經形成，所有設備配置信息相似，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，也保證配置的統一性，對運維管理和網絡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 網絡性能調優
全省電力信息網絡互聯互通，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，對于網絡的穩定性、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。將公司局域網作為一個整體，路由聚合分為兩種，一種是內部路由聚合，一種是外部路由聚合。
內部路由聚合是將變電站各區域內的路由匯聚到ABR中，以減少路由向外部發布；
外部路由聚合是將公司局域網以外的路由聚合到公司局域網核心設備上，按照區域規劃圖，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絡內部區域，經過外部路由聚合，路由條目將極大減少，對變電站低性能的網絡設備會大大提高效率，增加網絡安全。
3.6 網絡業務監控
變電站網絡業務監控主要做好以下幾個方面：
1、聯通性監控：監控各設備的端口狀態、線路狀態、鏈路速率、丟包數量等情況；
2、設備狀況監控：監控網絡設備的CPU 利用率、內存使用率等進行監控；
3、性能監控：監控網絡的運行情況、帶寬占用情況、鏈路收斂情況等；
4、安全監控：監測網絡異常流量、網絡是否遭受入侵或破壞；
5、流量監控：監測網絡設備端口流量，分析各端口業務數據流量分布趨勢，為網絡資源的合理劃分提供有效依據。
4.結束語
變電站網絡科學規劃與合理實施對于電力信息化建設非常重要，在電網運行高可靠性的要求下對支持電網運行的信息網絡系統提出了很高的要求，作為電網企業中的信息職能部門需要轉變自己的觀念，應該樹立服務的觀念，更好地為生產、運行、管理部門提供信息服務，在實踐基礎上建立具有公司自身特色的信息網絡平臺，更好地保障信息系統的可靠性和可用率，不斷提高運行管理的水平和服務質量，從而更好地保障電網運行安全，促進各項業務全面提升。
參考文獻
[1]拉默爾（Lammle，T.L.）.CCNA學習指南（中文第六版）[M].北京：電子工業出版社，2008.
[2]國家電網公司信息機房標識標準.北京：國家電網公司，2009.
SCISSCIAHCI
