電力調度數(shù)據(jù)網組網技術改進探討

薛曉明(國網本溪供電公司電力調度控制中心,遼寧本溪 117000)

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電力調度數(shù)據(jù)網組網技術改進探討

薛曉明
(國網本溪供電公司電力調度控制中心,遼寧本溪 117000)

【摘 要】隨著國家通訊技術的普及與發(fā)展,為了滿足人們現(xiàn)代化生活的腳步,電力調度系統(tǒng)承載著很大的壓力,并且亟需對現(xiàn)有電力調度數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行改進。因此,本文就結合當前電網傳輸?shù)默F(xiàn)狀,以三層網絡分層模式為基礎,設計了靈活可靠的網絡拓撲,并通過層次化的路由策略和專用業(yè)務通道部署,以可靠性、有效性和安全性為中心,提出了復雜大電網下電力調度數(shù)據(jù)網組網模式。

【關鍵詞】電力調度 數(shù)據(jù)傳輸 改進

隨著電子科技越來越高的融入到人們的生活與工作，電力支持也隨之越來越需要大量的進行供應，單純的電網系統(tǒng)已經無法承載這種超大的供應負荷量，在這樣一個超負荷的環(huán)境下，電力系統(tǒng)自然而然的加入了控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，逐漸走向復雜化，以確保能夠在大量的需求下，穩(wěn)定的供應能源。電力數(shù)據(jù)網在自動化電力調度系統(tǒng)和電網運行系統(tǒng)中起著重要的作用，其主要負責對電力生產運行中的各種業(yè)務處理系統(tǒng)和智能設備進行監(jiān)控，在電力生產與管理工作中具有重要意義。本文就是從電力調度數(shù)據(jù)網的需求入手，建立起一個清晰的網絡層次，以滿足電力網絡可靠性和網絡對寬帶的需求，對電力調度數(shù)據(jù)網的復雜化進行了整合與改進。

1 復雜大電網的數(shù)據(jù)傳輸需求

電力調度數(shù)據(jù)網在如今大需求、多對象的環(huán)境背景下，只能選擇發(fā)展成為更加復雜的電網系統(tǒng)。

1.1 帶寬需求

在如今供電需求和互聯(lián)網應用都十分巨大的環(huán)境下，電網的規(guī)模和各環(huán)節(jié)互聯(lián)的功能也無疑需要得到擴大和增強。傳感測量、業(yè)務監(jiān)控等業(yè)務被融入到控制系統(tǒng)中，以此建立起能夠承載大量電力的電網系統(tǒng)。在提升電網規(guī)模的同時，相應的寬帶需求就隨之加強。升級網絡寬帶，避免在電網復雜化之后出現(xiàn)傳輸阻塞的問題。電網數(shù)據(jù)在網絡傳輸中得通暢是非常重要的一個環(huán)節(jié)，寬帶的需求電網發(fā)展相輔相成，增加寬帶的兆數(shù)無論是在如今還是未來都是電力發(fā)展的必然趨勢。

1.2 可靠性需求

目前，電網連鎖性大面積停電事故頻繁發(fā)生，電網安全穩(wěn)定運行的要求愈加迫切。為了達到該目的，對整個電網大規(guī)模、全過程監(jiān)控的各種狀態(tài)量和自動化控制命令十分重要。因此，復雜大電網下調度數(shù)據(jù)網可靠性的意義尤為特殊。目前，主流的電力調度數(shù)據(jù)網規(guī)劃中強調N-1可靠性設計，然而復雜大電網有其自組織臨界性特征的動力學行為，網絡可靠性有了更多的內涵，不僅表示網絡的抗風險能力，還表示控制系統(tǒng)帶來的自愈能力與業(yè)務保護能力。如何在保障網絡安全可靠的前提下提高網絡效率，成為復雜電網下可靠性研究中最重要的問題。

1.3 業(yè)務隔離需求

復雜大電網下電力調度數(shù)據(jù)網是一個復雜的內部網絡，承載了如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、廣域向量測量系統(tǒng)、安穩(wěn)管理信息系統(tǒng)等重要系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，肩負著電網的實時監(jiān)控與控制、非實時分析與決策等重大責任。然而，網絡上承載的眾多業(yè)務對網絡的要求也不盡相同，因而，利用虛擬專用通道隔離業(yè)務路由十分必要。除此之外，面對眾多業(yè)務系統(tǒng)，需要利用流量工程設置服務優(yōu)先級，以達到便于管理和規(guī)劃的目的。

2 電力調度數(shù)據(jù)網組網技術原則

2.1 技術體制選擇

數(shù)據(jù)網技術發(fā)展相對緩慢，依舊采用異步傳輸模式(Asynchron ous Transfer Mode，ATM)、以太網、路由器等技術。其中，ATM技術由于寬帶瓶頸，發(fā)展幾近停滯，且性價比不高，該技術即將被淘汰。以太網技術已發(fā)展到萬兆以太網，相對成熟可靠，但缺乏保護機制。路由器技術不僅成熟穩(wěn)定，能對數(shù)據(jù)包進行高速轉發(fā)，還能實現(xiàn)流量工程，因此可采用路由器技術。

2.2 網絡層次規(guī)劃

復雜大電網下電力調度數(shù)據(jù)網應該是一個高度集成、結構清晰、層次分明的新型網絡，其建網的目的是保障電力系統(tǒng)高度智能化和安全穩(wěn)定運行。多年來，經過不斷的研究與實踐，分明的層次劃分能使網絡中存在的復雜問題更加清晰，更易于發(fā)現(xiàn)并解決，因此，層次化設計是規(guī)劃復雜大電網下電力調度數(shù)據(jù)網的必由之路。復雜大電網下電力調度數(shù)據(jù)網具有分布采集、分層傳輸和集中匯聚的特點，且信息流向多為匯聚模式，業(yè)務分布主要為集中型，可采用三層網絡結構，核心層，匯聚層，接入層。

2.3 網絡拓撲設計

拓撲結構是網絡的基礎，對網絡性能具有決定性作用。以廣東電網部分地區(qū)為例，以現(xiàn)有傳輸A、B網和新建光傳送網(Optical Transport Network，OTN)為基礎，結合路由器技術發(fā)展，根據(jù)業(yè)務帶寬需求情況，整體考慮光纜的結構和站點位置，建設一個承載在OTN 傳輸網上的核心網絡和分別承載在傳輸A、B網上的雙平面骨干網，并將葉子節(jié)點接入骨干網絡。

2.4 路由部署方案

通信網絡中，路由自治域構建方式與 IP 網絡設計能力有很大關系，網絡規(guī)模對路由結構起決定性作用。復雜大電網下電力調度數(shù)據(jù)網拓撲層次分明，但結構復雜，可采用單自治域方式與多穿越自治域方式相結合。該方式不僅能增強網絡的穩(wěn)定性，使網絡具有彈性、便于擴展，而且能隱藏其他層次的拓撲結構，降低路由計算的復雜度，從而增強網絡的安全性，并提高路由收斂速度，同時，使層間可以進行網絡地址匯聚，縮短路由表長度，提高網絡尋址效率。

3 專用業(yè)務通道部署

復雜大電網下電力調度數(shù)據(jù)網承載的業(yè)務量十分龐大，為保證安全等級不同的業(yè)務之間相互隔離，需部署MPLS VPN以滿足系統(tǒng)的網絡信息安全要求。MPLS自身具有提供流量工程能力，可以最大限度地優(yōu)化網絡資源配置，提高可用性和可靠性，自動快速修復網絡故障，而業(yè)務可按安全要求縱向上劃分為不同的VPN，實現(xiàn)跨地域、安全、高速、可靠的數(shù)據(jù)通信。

電力調度數(shù)據(jù)網采用MPLS三層VPN技術，分為實時VPN和非實時VPN。實時VPN業(yè)務主要指安全I區(qū)業(yè)務，即具有實時監(jiān)控功能的系統(tǒng)或系統(tǒng)中負責監(jiān)控功能的部分。非實時VPN業(yè)務主要指安全II區(qū)業(yè)務，即非生產控制區(qū)業(yè)務，包括不具備控制功能的生產業(yè)務和批發(fā)交易業(yè)務，或系統(tǒng)中不進行控制的部分。實時和非實時VPN業(yè)

務通過交換機分別接入到供應商邊緣路由器(Provider Edge Router，PE)的不同端口，同時在PE設備上劃分VPN，在MPLS中不同的VPN之間通過VPN實例實現(xiàn)路由的隔離。

目前，為了保證業(yè)務傳輸效率，節(jié)約帶寬資源，骨干網絡往往采用供應商核心路由器(Provider Router，P)、PE、用戶邊緣路由器(Customer Edge Router，CE)相結合的方式組建完整的MPLS VPN網絡。但是，由于P和CE并不具有隔離業(yè)務的能力，相比于現(xiàn)狀，復雜大電網規(guī)模更龐大、結構更復雜、安全性等級更高，所以這種組網方式不再適用。

為了滿足網絡對業(yè)務隔離能力的需求，所有節(jié)點都設為MPLS VPN的PE節(jié)點，按邊界網關協(xié)議(Border Gateway Protocol，BGP)的要求建立內部BGP(Inner BGP，IBGP)全連接，運行多協(xié)議擴展BGP協(xié)議(Multiprotocol Extensions for BGP，MP-BGP)以實現(xiàn)MPLS VPN路由和信息的傳遞。復雜大電網規(guī)模龐大且連接關系復雜，這對路由器的處理能力是一個極大的挑戰(zhàn)。為了減少IBGP連接的數(shù)量，可采用路由反射策略與多跳跨域互聯(lián)方式相結合的方法達到該目的。

4 結語

隨著電網智能化程度的不斷提高，復雜大電網時代已經到來，作為支撐電網運行的電力調度數(shù)據(jù)網需求與日俱增，制定科學合理的規(guī)劃原則和設計方案十分必要。

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