調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道性能比較及發(fā)展方向

熊佩華，占震濱

（1.浙江省電力公司培訓(xùn)中心，杭州 310015；2.浙江省電力公司調(diào)通中心，杭州 310007）

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、子站設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)成，隨著調(diào)控一體化技術(shù)在電網(wǎng)的大力推廣，通道質(zhì)量的好壞直接影響遠(yuǎn)方控制技術(shù)的最后實(shí)現(xiàn)。目前，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的通道有3種形式：模擬通道、數(shù)字通道、數(shù)據(jù)網(wǎng)通道。在浙江省500kV變電站中3種通道都有使用；220kV變電站已經(jīng)撤銷了模擬通道，保留了數(shù)字（透傳）通道和網(wǎng)絡(luò)通道；110/35kV變電站的通道應(yīng)地區(qū)而異。模擬通道使用CDT/華東101規(guī)約，數(shù)字（透傳）通道使用IEC 60870-5-101華東2004年修訂版規(guī)約，數(shù)據(jù)網(wǎng)通道使用IEC 60870-5-104華東2004年修訂版規(guī)約。本文重點(diǎn)介紹Ⅰ區(qū)業(yè)務(wù)3種通道的物理實(shí)現(xiàn)、業(yè)務(wù)的接入、通道性能比較，以及十二五規(guī)劃中數(shù)據(jù)網(wǎng)的第2平面建設(shè)方案。

1 模擬通道和數(shù)字通道

調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳送的模擬通道如圖1所示，模擬通道屬于專線通道，它是借用調(diào)度電話的語音通道傳輸自動(dòng)化數(shù)據(jù)，因此變電站到省調(diào)、網(wǎng)調(diào)的數(shù)據(jù)需要通過地調(diào)轉(zhuǎn)接，其接口聯(lián)系圖見圖1。為了滿足了Ⅰ與Ⅱ區(qū)業(yè)務(wù)和本區(qū)業(yè)務(wù)之間縱向加密的電力二次安全防護(hù)的要求，加裝線路加密裝置。

數(shù)字通道使用的是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN（Digit Data Network），其通道接入如圖2所示。數(shù)字通道具有點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方向的功能，帶寬可以捆綁調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)具有自愈性，一旦PVC（permanent virtual circuit永久性虛電路）配置完成，具備專線通道功能。為了符合二次安全防護(hù)要求，數(shù)字通道在本區(qū)業(yè)務(wù)之間加裝縱向加密裝置。

圖1 調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳送的模擬通道

2 網(wǎng)絡(luò)通道

目前電力調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)網(wǎng)SGDnet僅為第1平面，它由接入網(wǎng)、骨干網(wǎng)、核心網(wǎng)組成。以220kV變電站為例，其接入地調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的組網(wǎng)方式如圖3所示：主站系統(tǒng)由實(shí)時(shí)路由器RTA、非實(shí)時(shí)路由器RTB、實(shí)時(shí)交換機(jī)SA、非實(shí)時(shí)交換機(jī)SB、Ⅰ區(qū)業(yè)務(wù)終端PC1、Ⅱ區(qū)業(yè)務(wù)終端PC2、加密裝置JM1、防火墻FW1組成。子站系統(tǒng)由路由器R1、實(shí)時(shí)交換機(jī)S1、非實(shí)時(shí)交換機(jī)S2、Ⅰ區(qū)業(yè)務(wù)終端PC3、Ⅱ區(qū)業(yè)務(wù)終端PC4、加密裝置JM2、防火墻FW2組成。RTA與RTB分別通過CPOS接口接入傳輸設(shè)備SDH，速率一般為155 Mb/s，R1通過2個(gè)雙向E1接口接入傳輸設(shè)備SDH，其余網(wǎng)絡(luò)接口之間為100 Mb/s鏈路。若傳輸設(shè)備是MSTP，則具備100 Mb/s鏈路接入方式，主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)的路由器可以直接采用100 Mb/s鏈路接入。

圖3 調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)網(wǎng)通道

500kV系統(tǒng)的組網(wǎng)中，子站系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)路由器和非實(shí)時(shí)路由器分開模式。

圖2 調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳送的數(shù)字通道

在業(yè)務(wù)配置上，數(shù)據(jù)網(wǎng)的路由器PE之間使用BGP MPLS VPN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)VPN-rt和非實(shí)時(shí)VPN-nrt兩個(gè)虛擬網(wǎng)的隔離，PE和交換機(jī)CE之間采用靜態(tài)路由和OSPF協(xié)議多實(shí)例方式。子站的實(shí)時(shí)交換機(jī)、實(shí)時(shí)路由器異常時(shí)，通過私網(wǎng)配置，可以借助非實(shí)時(shí)交換機(jī)、非實(shí)時(shí)路由器優(yōu)先傳輸。

33種通道性能比較

模擬通道是固定電路連接，通道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在多次A/D轉(zhuǎn)換，發(fā)往省調(diào)的信息需要通過地區(qū)的PCM轉(zhuǎn)接，進(jìn)入PCM需經(jīng)過VDF，故障點(diǎn)比較多，速率不高，使用高速調(diào)制解調(diào)器信號(hào)不穩(wěn)定，容易丟包。因此，模擬通道將逐步淘汰。

數(shù)字通道的承載網(wǎng)DDN網(wǎng)絡(luò)可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)，電路可以是永久型虛電路PVC或交換型虛電路SPVC，PVC仍然屬于專用通道。當(dāng)通道故障時(shí)，DDN網(wǎng)絡(luò)具有自愈功能，可以進(jìn)行路由重新分配。電路全程數(shù)字化、時(shí)隙化，無A/D轉(zhuǎn)換及PCM轉(zhuǎn)接，提供了穩(wěn)定、可靠、實(shí)時(shí)、高質(zhì)量的電信級(jí)服務(wù)，數(shù)字通道也是數(shù)據(jù)網(wǎng)通道的主要備份通道。

數(shù)據(jù)網(wǎng)通道符合TCP/IP協(xié)議，子站到主站的數(shù)據(jù)在電力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)的3層和4層上互聯(lián)，不需要轉(zhuǎn)發(fā)，采用TCP協(xié)議，面向連接，業(yè)務(wù)可靠，動(dòng)態(tài)分布帶寬。但是第1平面的數(shù)據(jù)網(wǎng)在運(yùn)行中也暴露出一些缺點(diǎn)：骨干網(wǎng)2×2 Mb/s的帶寬已不能滿足調(diào)度業(yè)務(wù)持續(xù)增長和帶寬要求較高的新業(yè)務(wù)需求；原有設(shè)備及板卡已停止生產(chǎn)，系統(tǒng)更新難以實(shí)施；系統(tǒng)冗余度不高；調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)除部分核心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)運(yùn)行，其余節(jié)點(diǎn)以單機(jī)運(yùn)行為主，冗余度不滿足N-1穩(wěn)定運(yùn)行的要求；第1平面核心骨干節(jié)點(diǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性有待加強(qiáng)；現(xiàn)有調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)核心骨干節(jié)點(diǎn)還負(fù)責(zé)直調(diào)廠站接入，隨著直調(diào)廠站不斷增加，新增廠站和通道不斷接入，對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利的影響；單一網(wǎng)絡(luò)平面增加升級(jí)、檢修等系統(tǒng)工作的難度；第1平面在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備升級(jí)改造或檢修時(shí)，將會(huì)影響各類實(shí)時(shí)在線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的運(yùn)行。十二五規(guī)劃中，數(shù)據(jù)網(wǎng)將建設(shè)第2平面，取消模擬通道、數(shù)字通道，即數(shù)據(jù)網(wǎng)的雙平面將是調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)的主要通道。

根據(jù)DL/T 516－2006《電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)程》規(guī)定，遠(yuǎn)動(dòng)專線通道發(fā)送電平應(yīng)符合通信設(shè)備的規(guī)定，在信噪比不小于17 dB的條件下，其入口接收工作電平應(yīng)為-15～-5 dBm。遠(yuǎn)動(dòng)專線通道在速率1200 b/s及以下，比特差錯(cuò)率的極限值規(guī)定為問答式不大于5×10-5；循環(huán)式不大1×10-4。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信模擬通道傳輸速率一般為 1200，2400，4800，9600 b/s；數(shù)字通道傳輸速率一般為 N×64 kb/s，N×2 Mb/s，155 Mb/s等。通信專業(yè)應(yīng)為調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供可靠并滿足質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)通道，網(wǎng)絡(luò)通道帶寬為N×2 Mb/s或 155 Mb/s，符合 ITU-T G.703標(biāo)準(zhǔn)?；诠饫w的SDH通道，比特差錯(cuò)率要求小于1×10-9。3種通道性能比較見表1。

4 數(shù)據(jù)網(wǎng)第2平面介紹

調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)網(wǎng)第2平面的網(wǎng)絡(luò)采用骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)2層的扁平化結(jié)構(gòu)（如圖4所示），骨干網(wǎng)核心層為國調(diào)、網(wǎng)調(diào)，骨干層為省調(diào)、省調(diào)備調(diào)節(jié)點(diǎn)，省調(diào)及省調(diào)備調(diào)節(jié)點(diǎn)為本省到骨干網(wǎng)核心層的出口，接入層為地調(diào)。廠站由各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的接入網(wǎng)接入，接入網(wǎng)再與骨干網(wǎng)互聯(lián)。每個(gè)接入網(wǎng)與骨干網(wǎng)中對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)采用單歸方式背對(duì)背互聯(lián)。為了提高廠站接入的可靠性，每個(gè)廠站同時(shí)接入2個(gè)不同調(diào)度級(jí)別的接入網(wǎng)，按照地調(diào)—省調(diào)—網(wǎng)調(diào)—國調(diào)的順序?qū)S站的第2臺(tái)設(shè)備接入其他級(jí)別調(diào)度接入網(wǎng)，2臺(tái)設(shè)備分別屬于不同自治域AS。國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)及各級(jí)備調(diào)節(jié)點(diǎn)全部配置單機(jī)。骨干網(wǎng)與接入網(wǎng)仍然采用MPLS VPN跨域的方式進(jìn)行互訪，根據(jù)業(yè)務(wù)建設(shè)三個(gè)VPN：實(shí)時(shí)VPN、非實(shí)時(shí)VPN、新增加應(yīng)急VPN，跨域技術(shù)采用MP-EBGP方式，自治域內(nèi)采用OSPF多子網(wǎng)技術(shù)。

圖4 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二平面拓?fù)浞桨甘疽鈭D

表13種通道性能比較

5 傳輸通道技術(shù)發(fā)展要求

根據(jù)《浙江電網(wǎng)地縣調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求，傳輸通道將建設(shè)成為調(diào)度數(shù)據(jù)雙平面骨干網(wǎng)，骨干節(jié)點(diǎn)覆蓋地級(jí)以上調(diào)度機(jī)構(gòu)，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，調(diào)整構(gòu)建地級(jí)以上調(diào)度接入網(wǎng)，220kV以上電壓等級(jí)廠站接入兩層接入網(wǎng)并逐步向110kV廠站擴(kuò)展；優(yōu)化調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，滿足備調(diào)建設(shè)和應(yīng)急指揮需求，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)逐步淘汰傳統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)通道，逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化，即通過專用的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行信息和生產(chǎn)管理信息的快速、可靠傳輸以及系統(tǒng)的應(yīng)急備用，為特高壓大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)通信保障。

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