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近来,电力行业改革步伐加大,竞价上网、用电营销等都成为了电力行业的热点话题,所有这些,离不开计算机及网络技术的应用。同时,不容忽视的是,供电企业生产最前沿的变电站应该引起大家的关注,变电站的信息网络建设也因此成为了新的热点。在光纤通信技术和以太网技术成熟并且应用广泛的今天,沧州供电公司借助于公司现有的光纤通信资源和以太网成功地改造了变电站管理信息网络的建设,为变电站找到了新的管家。
一、老管家:干瘪的应用
地理分散、距离较远的变电站多经历了通过Modem进行远程拨号访问的过程,随着应用的增加,这一过程正逐渐成为历史。
沧州供电公司在1999年就建成了以ATM交换作为网络主干,边缘集成快速以太网交换的管理信息网络。网络上的应用主要以MIS应用为主。作为生产部门最前沿的变电站由于距离公司远,加上当时光纤通信资源有限,变电站对公司管理信息网资源的访问通过远程拨号访问来实现,公司管理信息网中设置有1台拨号访问服务器3Com公司的 TOTAL CONTROL 1000,变电站的工作站通过Modem进行远程拨号访问,传输带宽为56Kbps。由于传输带宽的限制,在进行一些数量较多的数据查询和操作时,操作人员需要耐心地等待一些时间,同时,变电站内的每台工作站要登录公司管理信息网,都要配置1台Modem,并分配1个电话号码,这也是对资源的一种浪费。
随着公司光纤通信网络的建设,部分变电站铺设了光纤,在变电站和公司端各放置1台E1/10Mbps BASE-T转换器,通过SDH光传输网络的E1线路实现变电站与公司管理信息网2Mbps的传输带宽。变电站端的转换器可以下接1台计算机或交换机,公司端的转换器上联公司管理信息网中的交换机,从而将一个小的部门网络接入到公司的管理信息网中。连接示意图如图1所示。这种方式很好地利用了光纤资源,同时带宽有了提高。但随着越来越多的变电站都铺设了光纤,意味着已经有更好的方式等着呢,下面详细分析。
二、新管家:视频可实现
通过两种组网方式(全部是E1线路和光纤+以太网)的比较,不难看出,不论是目前网络应用的需求还是考虑到将来的发展,利用光纤+以太网建设变电站管理信息网都是理想的选择。
随着公司光纤通信网络的逐步完善,越来越多的变电站都铺设了光纤,提高变电站网络传输带宽的条件逐渐成熟。在现有光纤传输的条件下,如何进行变电站管理信息网的建设呢?一种方式是所有连接SDH光传输网络的变电站全部升级到E1线路的2Mbps传输带宽;另外一个就是利用光纤资源和交换以太网技术建设高速的变电站管理信息网。第一种方式只需要每个变电站增加一对E1/10BASE-T转换器,投资比较小,但是由于SDH光端机可分配的2Mbps E1线路数量有限,随着联网变电站数量的增加,就要升级相关的光传输网络设备,投资反而会增大;另外2Mbps的带宽对于目前的数据库应用来说还可以应付,随着变电站远程视频监控系统和实时的多媒体应用的采用,2Mbps的带宽会影响应用效果,因此需要更高的网络传输带宽以满足现有和未来网络应用的需求; 第三,利用通信网络进行信息网络的数据传输,不利于公司信息网络的管理。第二种方式,初期投资比较大,光纤资源的占有也较大,但是同以往相比,它所带来的是网络应用质的改变。采用成熟的网络技术建设单纯的管理信息网络,不仅可以很好地和现有管理信息网络融合,而且其本身也易于管理,安全性也比较高;其次,网络的扩展性好,在网络的初次建设中,就为以后的网络扩展留有余地,不需要大的投资就可以轻松对网络进行扩展;第三,也是最重要的,提供了100Mbps带宽,可以充分满足目前和未来的网络应用。
三、方案落实也关键
买车的人大多要经历这样的过程:在总价位确定之后,选品牌、选发动机的排量、进行装饰每一步都很重要。做项目也一样,方案的技术手段定了,接下来的关键就是落实了,包括将技术转化为产品、具体产品的选型、组网的实施,每一个也都很重要。
(1)方案细定制
整个网络包括信息中心、办公楼、生产区和新华站4个网络节点,4个网络节点通过光纤互联构成一个简单的网状结构。每个节点放置1台Nortel公司的ATM交换机C100,并通过C100的快速以太网模块下联若干二层交换机,并在网络主干设置1台路由器BLN-2,为网络划分的子网互相访问提供路由选择。其中新华站既是公司管理信息网的一个传输枢纽,又是公司光纤通信网络的一个组成部分,因此,新华站成为变电站管理信息网接入公司管理信息网络的最佳选择点。变电站管理信息网是在每个连通光纤的变电站放置1台二层交换机,在变电站内构成一个小的部门交换网络,利用光纤通信资源和相关的传输接入设备,将这些小的部门交换网络连接起来,构成一个以新华站作为根结点,其他变电站作为分支结点和叶结点的树状快速交换以太网络结构,并通过新华站与公司的管理信息网融为一体。
(2)设备重选型
依据组网方案,变电站管理信息网络组建所需要的设备主要是网络接入设备和传输接入设备两类。所选设备如附表所示。
在网络接入设备方面,由于公司管理信息网全部采用了Nortel的网络设备,为保持网络设备的一致性和可管理性,在变电站管理信息网的建设中,采用了Nortel的企业工作组交换机Baystack 420-24T作为接入交换机。Baystack 420-24T配备24个10Mbps BASE-T/100Mbps BASE-TX自适应端口,并具有1个基于GBIC(千兆位接口转换器)的上行链路端口,同时它还提供了VLAN中继、多链路中继、简单网络管理协议(SNMP)和基于Web的管理工具等先进特性,可以轻松实现与现有网络的连接和对网络流量的管理。
在传输接入设备方面,由于传输主干采用了光纤,而网络接入设备的接口为RJ45端口,这就需要配置光收发器来实现光信号和电信号的互换。在变电站管理信息网的建设中,选择了CCOM NIF系列10/100Mbps自适应单模光收发器作为传输接入设备。根据网络拓扑的位置,变电站分为两类,一类为中间连接站(也就是树形结构的根结点和分支结点),另一类为边缘接入站(树形结构的叶结点)。中间连接站配置机架式光收发器机框NIF-iRACK,并根据传输距离的需要选择相应的插卡式NIF-iSA系列光收发器。NIF-iRACK具有很好的扩展能力,配置也很灵活,并可以实现板卡的远程监控和管理,对于变电站管理信息网建设,NIF-iRACK是理想的集中传输接入设备。对于边缘接入站,配置了独立式的光收发器NIF-iSA。利用单模光纤的传输特性,NIF-iSA可以将局域网距离延伸到60公里。同时NIF-iSA具有以太网口自适应连接线种类的特性,在进行设备连接时,不必考虑连接线是平行线还是交叉线。
(3)组网巧实施
需要重点说明的是,硬件设置方面,由于变电站通常距离公司十几到几十公里,为了便于对设备的管理,为每个Baystack 420设置了一个符合公司内部网络IP寻址规则的IP地址,这样在公司就可以对变电站的网络设备进行监控和管理。同时为了加强对变电站管理信息网的管理,将变电站信息网作为公司管理信息网络中一个单独的子网进行管理,具体讲,就是在公司管理信息网中,新划分一个VLAN,专门用于变电站管理信息网。由于公司信息网以ATM为主干,VLAN的划分是通过ATM提供的ELAN来实现的,我们在公司管理信息网新华站节点C100中增加了一个ELAN,并将相应的RJ45端口加入到该ELAN中,同时在网络主干的路由器中添加一条路由信息。变电站管理信息网络结构示意图如图2所示。
编辑点评
编辑和作者进行了多次沟通,深刻体会到该变电站网络的改造在应用上给他们带来的的巨大变化,深感技术推动应用的巨大力量。
变电站网络应用不再是单一的数据库应用,借助于变电站管理信息网,很多新的应用已经或逐步运行起来,特别是基于快速交换以太网的变电站远程视频监控系统的应用优化了变电站管理的模式,对于变电站的安全运行和人员的管理起到了重要的作用。
从变电站网络应用的角度讲,首先,将变电站网络应用的带宽从56Kbps/2Mbps提高到了100Mbps,以往对数据库进行查询或提交操作时的延迟现在没了;更重要的是,提高了网络应用的安全性,网络设备本身具有的高可靠性和光纤传输的安全性,为变电站网络应用提供了一条安全可靠的传输通道,完全避免了以往远程拨号连接易受通信线路和环境影响的不利因素;第三,减少了网络管理部门的工作量,以往当连接出现故障时,都要到现场进行排除,现在通过变电站管理信息网,网络管理员可以在本地对网络连接和设备进行实时监控和管理,可以及时地发现可能发生的隐患,并能够通过网络及时地排除一些故障,增强了网络的连续运行能力。
需要说明的是,这种扩展一般并不是一步到位的,所以要充分考虑扩展。本案例就是这样的,由于受光纤通信资源的限制,本次变电站管理信息网建设只连通了十多个变电站,但应用效果非常明显。这次组网充分考虑到以后的扩展,所有的设备都预留了扩展端口,一旦光纤通信资源条件成熟,便可以轻松地进行扩展。
(作者地址:河北省沧州市北环西路8号沧州供电公司信息中心,061001)