电网调度自动化系统前置集群虚拟网关设计分析

高亢;夏成文

【摘 要】随着智能电网调度技术支持系统的不断升级,需要接入系统的大量远动终端的配套设备亟待完善.介于此,本文就前置集群虚拟网关的设计进行了简要分析,目的是为了更好地实现实时冗余以及二次安防的专用集群虚拟网关,主要解决了多前置系统切换冗余可靠性低,调度自动化前置系统缺乏状态检测、负载不均衡,运动终端应对多个前置系统造成负载过高以及远动终端地址变更四个方面的问题.%with the continuous upgrading of smart grid dispatching support system, equipment needs a large number of remote terminal access system should be perfected. In view of this, this article makes a brief analysis on the design of front-end cluster virtual gateway, in order to realize the real-time redundancy and cluster two virtual security gateway, which mainly solves the switching of redundant multi lead system reliability is low, the lack of pre dispatch automation system state detection, load imbalance, with multiple pre terminal movement the system caused by high load and remote terminal address change problems in four aspects. 【期刊名称】《电子测试》 【年(卷),期】2017(000)001 【总页数】2页(P60-61)

【关键词】虚拟网关;调度自动化;电网 【作 者】高亢;夏成文

【作者单位】深圳供电局有限公司,518000;深圳市康拓普信息技术有限公司,518000 【正文语种】中 文

在对前置服务器扩容的时候，需要通过人力来配置远动终端系统的网络地址，这必定会增加人力、物力以及财力的投入。由于远动终端自身信息表与前置服务器数量是绑定在一起的，导致远动终端处理能力不足。当前置服务器作为服务端接收其他调度系统的访问时需要实现服务健康状态的检测和智能分配。调度自动化前置系统的运行必须确保“零故障率”，实现业务的无缝切换。为了解决以上问题本文对前置集群虚拟网关技术进行了深入研究，下面进行进一步介绍。

前置集群虚拟网关技术核心是在以往的电网调度自动化系统中安置两台前置虚拟网关，以此替代二层交换机，并利用VSM技术来实现双机冗余虚拟化。采用前置集群虚拟网关技术不仅能够实现外部系统对内访问的前置冗余，而且还可以实现对外地址的转换，保证RTU侧的配置最小化。为了进一步满足需求，可以在省级和地市级电网调度自动化系统中分别进行部署。下图展示的是前置集群虚拟网关技术的总体结构，如图1所示。

在原有电网调度自动化系统中部署集群虚拟网关需要主要采用的技术包括NAT技术和VSM技术和负载均衡技术三类。其中，利用NAT技术的作用是当客户端为前置服务器时，实现前置服务器私有网络地址的隐藏，公共地址的复用，从而在增加前置服务器时就不必要再次对远动终端的网络地址进行重新配置。采用负载均衡技术的作用是当服务端为前置服务器时，实现被动访问时呈现单一端口和单一网络地址的功能，同时使前置见服务器的性能得到最大程度的优化。采用VSM技术的作用是通过双机冗余虚拟化的实现，简化组网和管理，使安全设备和网络的可靠性得到提升。

2.1 网路地址转换技术

本方案利用网络地址转换技术来解决大量远动终端地址变更的问题。采用网络地址转换技术的作用是实现数据报报头中一个网络地址向另外一个网络地址转换。针对前置服务器对运动终端进行访问时呈现单一网络地址功能是利用地址复用技术而实现的。当前置服务器对各远动终端进行访问时，报文是由前置服务器首先发起的，然后前置集群虚拟网关采用地址复用技术对经过前置集群虚拟网关的报文进行处理，实现报文源地址到预定网络地址的转换同时发送给各个远动终端。一旦远动终端接收到报文就会立即进行相应处理并发起回应报文，前置集群虚拟网关将经过的报文进行处理后将真实网络地址发送至当前相应的前置服务器，最终实现业务交互过程。 2.2 负载均衡技术

在现有业务系统通过固定端口对前置服务器进行访问的同时，前置就服务器也会被当作服务端来接收其它调度系统的访问。这就要求前置服务器无论是对外主动发起访问时还是被动接受访问时都必须实现呈现固定端口、单一网络地址的访问功能。针对这一问题的解决，本方案采用的是负载均衡技术。 2.3 VSM技术

VSM技术也被称之为虚拟交换矩阵技术，采用该技术的作用在于在于增强网络的可靠性，简化组网的复杂性，同时网络维护和配置起来也更加容易。VSM技术将两台前置应用网关虚拟为一台设备，不仅实现性能的叠加，而且在对其进行维护与管理的时候都更加便捷。利用VSM备份即使单台网关出现故障也不会对系统的正常运行造成影响。VSM技术的实际应用主要涵盖了以下三个部分：

（1）VSM技术将两台前置应用网关虚拟成为一台设备，但要保证这两台前置设备的所有配置都要一样。针对设备而言，两个设备的IP地址相同，在VSM正常运行的时候，仅主设备主控板的管理口可用，其它的管理口均不可用。当发生主设备切换的时候，VSM系统中新的主控板管理口替代原有的主控板管理口变为可用，

如此一来，用户始终是登录一个主控板来实现对所有设备的统一管理。当正常使用VCM系统的时候，应该在将管理页面的全部配置都与现场的所有设备保持通畅连接，两者必须确保同步运行，这样能够避免现场设备出现故障时，管理页面数据丢失的现象。

（2）控制与数据平面工作原理。控制平面是由两台前置设备对协议数据进行管理。但是，这其中只有一台设备具备处理协议报文的能力，待由主设备处理完成之后，再通过VSM系统将数据发布并备份处理。数据平面的作用是实现数据转发。 通过在原有电网调度自动化系统中部署集群虚拟网关技术，能够使智能电网技术支持系统升级过程中前置服务器增加时所面临的问题得到有效地解决。同时，有效地降低了调度自动化技术支持运维成本，网络资源和基础远动终端设备等建设投资，简化了业务流程，还使增加主站前置和系统升级的工作量得到有效地减少，极大地提升了增加主站前置效率和系统升级。

【相关文献】

[1]占震滨，杨博.电网调度自动化系统前置群虚拟网关设计及应用[J].电力系统自动化，2015,39（22）：98-102.

[2]叶飞，金鑫，朴林，等.基于电力调度数据网双平面的主站控制多机多链路采集方案[J].电力系统自动化，2015,39（8）：155-158.

高亢（1984-），女，满族，吉林白城人，学士，工程师，主要研究方向：电力系统自动化。 夏成文（1980-），男，汉族，湖南株洲人，硕士，高级工程师，主要研究方向：计算机应用技术，电力运行和管理。