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【摘要】针对现有县级调度自动化系统（SCADA）数据转发功能存在的不足，提出了一种基于TCP/IP协议中UDP数据报广播的数据转发方法。该方法以现有调度自动化主站系统的前置机作为网关，实现调度实时数据向其它应用系统的网络化转发。运行实践表明，该方法具有数据传输速度快、系统容易扩充、编程简单等优点。
【关键词】数据转发；调度自动化；TCP/IP；UDP；广播通信
【中图分类号】TM73；TP393 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0068-01
0、引言
目前，县级调度自动化系统都具有调度数据转发的功能，但这种转发仅局限于同上级或下级调度监控系统之间的通信。一般是由调度自动化主站系统的前置机通过设置1～2个标准RS-232串行接口来完成，为了保证数据转发的可靠性，转发速率一般较低。所以，现有调度自动化系统的数据转发对象较少、速度低、功能有限。
随着电力工业信息化步伐的加快，出现了各种针对电网不同监控对象和管理对象、在电业局中不同部门之间使用的计算机系统，如远程自动抄表系统、线损实时分析系统、用电营业管理系统以及配网自动化系统等。这些系统部分或全部要求共享作为全网数据中心的调度自动化系统的实时数据来完成自身功能。这就要求调度自动化系统必须具备同时向多个系统快速、实时、大容量转发数据的能力。
本文讨论采用一种基于TCP/IP协议中UDP数据报广播的数据转发方法，利用现有调度自动化系统主站的前置机作为网关，完成电网实时数据的转发及共享。
1、转发系统
典型的县级调度自动化主站系统结构如图1所示。
调度自动化系统是本地区电网的调度控制中心，在任何情况下，都要保证其可靠、安全运行，实现调度数据的网络转发时，必须要考虑到这一点，为此，可在前置机另外增加一块网卡，使前置机成为具有双网卡的网关机。网卡1维持原调度自动化系统前置机、服务器和调度工作站的通信，网卡2和新增加的一台集线器或交换机及其它需要共享调度自动化数据的各应用系统（远程抄表系统、实时线损分析系统、用电营业管理系统等）组成转发系统。数据转发系统和调度自动化系统通过前置机网关加以隔离，转发系统、调度自动化系统的网络各自独立，不会影响原调度自动化系统的网络通信性能，转发系统的故障更不会影响调度自动化系统的正常运行。前置机采集各厂站RTu的数据后，可根据转发系统的要求，按一定的转发报文格式将数据转发给各应用系统。
2、UDP广播通信方式的选择
2.1 网络通信协议
在转发系统中，可采用目前流行的TCP/IP协议族作为网络通信协议。
TCP/IP协议的传输层包含两个协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。两种协议之问的差别如下：
TCP是面向连接的，提供可靠性服务。采用TCP通信时，通信双方首先建立连接，通信结束后断开连接；通信过程中有应答和重发机制来保证所有通信数据都正确到达。当然，建立连接和应答重发机制都需要消耗时间和系统资源，在一定程度上对系统的实时性有影响。因此，TCP适用于一次传输要交换大量报文、需要保证正确到达但对实时性要求不是非常高的情况。
UDP是无连接的，提供高效率服务。采用UDP通信时，通信双方首先不必连接和撤除连接，节约了系统时间和开销，实时性强。UDP不对报文的到达进行确认、排序和流量控制，所以，UDP报文可能会出现丢失、重复、乱序的现象。但这些问题在网络节点少、信道宽度远远大于数据量规模的网络中很少出现，也可在使用UDP的应用程序中，加入应答和重发机制等可靠性措施来解决。所以，UDP适用于少量报文多次交换、对实时性要求较高、数据重复、刷新时间较短的情况。如遥测、遥信、电度等数据。
还有一个重要差别，TCP不能进行广播通信，而uDP可进行广播通信。
2.2 UDP广播通信
UDP可以通过广播的方式把一台主机的信息同时传输给同一子网所有其它主机。广播通信的最大好处在于在进行一对多单向通信时，数据传输量相对减少，参与通信的主机数量对程序透明并且增加、减少主机不会影响程序的执行。但广播通信也有缺点，如在网络繁忙时，容易引起网络阻塞；通信只能在同一子网内进行。
县级调度自动化系统转发的数据主要是各厂站的遥测、遥信、电度和SOE事件等实时信息。遥测、遥信、电度都是RTu定时上传、不断刷新的数据，为保证sOE事件能够正确接受，在事件发生时，RTU一般也会连续重发几遍。由前置机和应用系统组成的转发网络属同一专用子网，网络节点少，网络带宽远远大于数据流量。这些特点决定了在转发系统中采用UDP协议是可行的。同时，转发系统的通信模式为前置机对其它多个应用系统的单向通信，应用系统的数量是不确定的，系统容量可能随时增减，这些特点同广播通信是相吻合的。因此，可采用UDP广播通信作为转发系统中前置机和其它应用系统间的通信方式。
3、结论
本文所讨论的转发系统以调度自动化系统前置机作为网关，采用UDP广播通信方式，实现调度自动化实时数据向各应用系统的网络转发。这一方法具有转发速度快、系统易扩充、编程简单等优点。目前，该方法已成功应用于某县级市电网调度数据向实时安全经济分析系统的转发中，运行情况良好。
【关键词】数据转发；调度自动化；TCP/IP；UDP；广播通信
【中图分类号】TM73；TP393 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0068-01
0、引言
目前，县级调度自动化系统都具有调度数据转发的功能，但这种转发仅局限于同上级或下级调度监控系统之间的通信。一般是由调度自动化主站系统的前置机通过设置1～2个标准RS-232串行接口来完成，为了保证数据转发的可靠性，转发速率一般较低。所以，现有调度自动化系统的数据转发对象较少、速度低、功能有限。
随着电力工业信息化步伐的加快，出现了各种针对电网不同监控对象和管理对象、在电业局中不同部门之间使用的计算机系统，如远程自动抄表系统、线损实时分析系统、用电营业管理系统以及配网自动化系统等。这些系统部分或全部要求共享作为全网数据中心的调度自动化系统的实时数据来完成自身功能。这就要求调度自动化系统必须具备同时向多个系统快速、实时、大容量转发数据的能力。
本文讨论采用一种基于TCP/IP协议中UDP数据报广播的数据转发方法，利用现有调度自动化系统主站的前置机作为网关，完成电网实时数据的转发及共享。
1、转发系统
典型的县级调度自动化主站系统结构如图1所示。
调度自动化系统是本地区电网的调度控制中心，在任何情况下，都要保证其可靠、安全运行，实现调度数据的网络转发时，必须要考虑到这一点，为此，可在前置机另外增加一块网卡，使前置机成为具有双网卡的网关机。网卡1维持原调度自动化系统前置机、服务器和调度工作站的通信，网卡2和新增加的一台集线器或交换机及其它需要共享调度自动化数据的各应用系统（远程抄表系统、实时线损分析系统、用电营业管理系统等）组成转发系统。数据转发系统和调度自动化系统通过前置机网关加以隔离，转发系统、调度自动化系统的网络各自独立，不会影响原调度自动化系统的网络通信性能，转发系统的故障更不会影响调度自动化系统的正常运行。前置机采集各厂站RTu的数据后，可根据转发系统的要求，按一定的转发报文格式将数据转发给各应用系统。
2、UDP广播通信方式的选择
2.1 网络通信协议
在转发系统中，可采用目前流行的TCP/IP协议族作为网络通信协议。
TCP/IP协议的传输层包含两个协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。两种协议之问的差别如下：
TCP是面向连接的，提供可靠性服务。采用TCP通信时，通信双方首先建立连接，通信结束后断开连接；通信过程中有应答和重发机制来保证所有通信数据都正确到达。当然，建立连接和应答重发机制都需要消耗时间和系统资源，在一定程度上对系统的实时性有影响。因此，TCP适用于一次传输要交换大量报文、需要保证正确到达但对实时性要求不是非常高的情况。
UDP是无连接的，提供高效率服务。采用UDP通信时，通信双方首先不必连接和撤除连接，节约了系统时间和开销，实时性强。UDP不对报文的到达进行确认、排序和流量控制，所以，UDP报文可能会出现丢失、重复、乱序的现象。但这些问题在网络节点少、信道宽度远远大于数据量规模的网络中很少出现，也可在使用UDP的应用程序中，加入应答和重发机制等可靠性措施来解决。所以，UDP适用于少量报文多次交换、对实时性要求较高、数据重复、刷新时间较短的情况。如遥测、遥信、电度等数据。
还有一个重要差别，TCP不能进行广播通信，而uDP可进行广播通信。
2.2 UDP广播通信
UDP可以通过广播的方式把一台主机的信息同时传输给同一子网所有其它主机。广播通信的最大好处在于在进行一对多单向通信时，数据传输量相对减少，参与通信的主机数量对程序透明并且增加、减少主机不会影响程序的执行。但广播通信也有缺点，如在网络繁忙时，容易引起网络阻塞；通信只能在同一子网内进行。
县级调度自动化系统转发的数据主要是各厂站的遥测、遥信、电度和SOE事件等实时信息。遥测、遥信、电度都是RTu定时上传、不断刷新的数据，为保证sOE事件能够正确接受，在事件发生时，RTU一般也会连续重发几遍。由前置机和应用系统组成的转发网络属同一专用子网，网络节点少，网络带宽远远大于数据流量。这些特点决定了在转发系统中采用UDP协议是可行的。同时，转发系统的通信模式为前置机对其它多个应用系统的单向通信，应用系统的数量是不确定的，系统容量可能随时增减，这些特点同广播通信是相吻合的。因此，可采用UDP广播通信作为转发系统中前置机和其它应用系统间的通信方式。
3、结论
本文所讨论的转发系统以调度自动化系统前置机作为网关，采用UDP广播通信方式，实现调度自动化实时数据向各应用系统的网络转发。这一方法具有转发速度快、系统易扩充、编程简单等优点。目前，该方法已成功应用于某县级市电网调度数据向实时安全经济分析系统的转发中，运行情况良好。