地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升實(shí)踐

解 璐

（國網(wǎng)漢中供電公司，陜西 漢中 723000）

1 理論依據(jù)

1.1 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是電網(wǎng)自動(dòng)化水平和安全穩(wěn)定運(yùn)行的根本保障。根據(jù)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)要求以及國家電力相關(guān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)范，按照統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)的原則實(shí)施優(yōu)化方案[1-3]。

網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)方面，地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，其總體結(jié)構(gòu)應(yīng)采取分級、分層、多自治域設(shè)計(jì)。按標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)，可分為核心層、骨干層以及接入層。核心層為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的交匯中心，一般只完成數(shù)據(jù)交換的功能；骨干層則位于核心層與接入層中間，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)數(shù)據(jù)交換和層間業(yè)務(wù)的匯聚與分發(fā)；接入層將變電站、用戶等業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量保證和訪問控制[4,5]。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層級，在節(jié)點(diǎn)規(guī)劃上分為接入節(jié)點(diǎn)、骨干節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)[6]。接入節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)，可以進(jìn)行訪問控制和質(zhì)量保證，其功能是使用戶能夠訪問業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)；骨干節(jié)點(diǎn)是接入節(jié)點(diǎn)與核心節(jié)點(diǎn)之間的主干節(jié)點(diǎn)，具有一定的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，能夠有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在子區(qū)域內(nèi)的相互交換功能以及相關(guān)數(shù)據(jù)的分布和匯聚；全網(wǎng)業(yè)務(wù)的交匯中心則是在核心節(jié)點(diǎn)，它的主要功能包括實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換、集中對各種有效數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

1.2 實(shí)施中的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)搭建

網(wǎng)絡(luò)IP路由規(guī)劃要規(guī)范，使用要合理，同時(shí)要兼顧提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、可用性。針對地區(qū)調(diào)度系統(tǒng)特點(diǎn)，適應(yīng)地區(qū)各應(yīng)用系統(tǒng)的需求，建設(shè)滿足實(shí)時(shí)性、安全性、可靠性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系。在優(yōu)化中做好匯聚網(wǎng)與地調(diào)核心路由的交互，使其能夠充分滿足電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)需求。在路由修改配置中需要根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)要求對系統(tǒng)安全進(jìn)行控制保護(hù)。

1.2.2 保證優(yōu)化過程中電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)分析系統(tǒng)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，保證實(shí)時(shí)區(qū)和非實(shí)時(shí)區(qū)的數(shù)據(jù)帶寬有效，確保不同區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的有效傳輸，保證生產(chǎn)控制大區(qū)和信息管理大區(qū)數(shù)據(jù)的有效交互。同時(shí)，保證在用業(yè)務(wù)不中斷以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的全面優(yōu)化。

2 實(shí)施方案和路徑

2.1 對現(xiàn)有電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架進(jìn)行優(yōu)化。

現(xiàn)有地區(qū)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架為地調(diào)核心與備調(diào)核心獨(dú)立接入模式，廠站為星型接入構(gòu)架，小水電和用戶接在匯聚節(jié)點(diǎn)。隨著接入廠站的不斷增多以及變電站延伸業(yè)務(wù)的接入，會(huì)導(dǎo)致地調(diào)核心路由壓力增大，產(chǎn)生核心與匯聚接入能力不均衡的問題。

針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)（見圖1），調(diào)整廠站接入模式。優(yōu)化后的地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖2所示。將所轄廠站進(jìn)行所屬地域劃分，根據(jù)所屬地將區(qū)域廠站調(diào)整接入至相應(yīng)的匯聚節(jié)點(diǎn)，規(guī)范接入廠站；依據(jù)現(xiàn)有調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入模式，將小水電、用戶等逐步改造為安全接入?yún)^(qū)模式接入，實(shí)現(xiàn)調(diào)度直控對象經(jīng)管理信息大區(qū)錄入電力工控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

圖1 現(xiàn)有地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

圖2 優(yōu)化后地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

2.2 全面優(yōu)化管理信息大區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前，管理信息大區(qū)具有以下問題：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不清晰，交換機(jī)連接混亂，網(wǎng)絡(luò)存在環(huán)路；區(qū)域之間的防火墻設(shè)備老化，不具備新版本防火墻的部分功能；IP地址應(yīng)用不規(guī)范，內(nèi)外網(wǎng)地址混用，不利于網(wǎng)絡(luò)管理。針對以上問題，需要對管理信息大區(qū)內(nèi)所有的業(yè)務(wù)設(shè)備地址進(jìn)行全面梳理，優(yōu)化整改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其在滿足要求的前提下規(guī)范配置，具體步驟如下：對內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行梳理，規(guī)范管理信息大區(qū)所有主機(jī)IP地址；更換老舊設(shè)備，配置新版華為防火墻，將管理信息大區(qū)所有用戶IP逐條細(xì)化配置于防火墻，并增加至上行調(diào)度網(wǎng)絡(luò)鏈路專線。

2.3 對廠站節(jié)點(diǎn)帶寬進(jìn)行全面擴(kuò)容

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）、網(wǎng)元管理系統(tǒng)（Element Management System，EMS）等電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及變電站站內(nèi)信息需要傳至主站各應(yīng)用系統(tǒng)，供業(yè)務(wù)分析使用。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)之間根據(jù)各級網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小靈活選擇，采用無源光纖分路器（Passive Optical Splitter，POS）直連或IP over SDH、IP over WDM等方式連接。在接入網(wǎng)中，電網(wǎng)規(guī)模較大的省調(diào)接入網(wǎng)涉及站點(diǎn)較多，若每個(gè)110 kV及以上變電站均采用光纖直連接入將占用大量纖芯，現(xiàn)有常用的110 kV線路上光纖大多采用24芯，為省地通信共同使用，但是現(xiàn)階段纖芯資源不足。

目前，地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)廠站接入均為主調(diào)、備調(diào)分別采用一個(gè)E1接口，傳輸設(shè)備以CPOS光接口提供155 Mb/s實(shí)現(xiàn)廠站路由節(jié)點(diǎn)與核心層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信，總體容量限定在63×2 Mb/s，每個(gè)廠站主備節(jié)點(diǎn)帶寬均只有一個(gè)2 Mb/s。隨著變電站主輔設(shè)備全面監(jiān)控系統(tǒng)的接入，對數(shù)據(jù)傳輸提出了更高的要求，應(yīng)對廠站節(jié)點(diǎn)與主調(diào)和備調(diào)的互聯(lián)鏈路千兆帶寬進(jìn)行擴(kuò)容，提升帶寬達(dá)到N×2 Mb/s。

2.4 實(shí)施中的安全防護(hù)措施

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)由于組網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有層級多、交互多、技術(shù)新、用戶接入情況復(fù)雜等特點(diǎn)，在當(dāng)前面臨著很大安全風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)中的多種通信方式、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并存使得電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜，數(shù)據(jù)在傳輸過程中存在著篡改和破壞的危險(xiǎn)。各個(gè)系統(tǒng)之間交互頻繁，海量的信息數(shù)據(jù)可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的吞吐量過大，從而引起網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)和業(yè)務(wù)過載。作為智能電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)承載著當(dāng)?shù)厣a(chǎn)運(yùn)行中調(diào)度指令、應(yīng)急等多種關(guān)鍵指令。因此，須加強(qiáng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的安全防護(hù)和自主控制，嚴(yán)防系統(tǒng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)被竊取或篡改。

3 實(shí)施效果

全面優(yōu)化了地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架清晰，均衡了匯聚路由和核心路由的接入能力，轉(zhuǎn)移減輕核心節(jié)點(diǎn)的壓力，對日常運(yùn)維排查分析故障提供便利；解決了多主機(jī)通信模式下可能引起的通信主機(jī)干擾、爭奪與廠站管理機(jī)的通信，造成系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)沖突，數(shù)據(jù)通信失效的問題；滿足了各系統(tǒng)業(yè)務(wù)對電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全性和實(shí)時(shí)性的不同要求，創(chuàng)造了管理類業(yè)務(wù)與實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)有效流轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)條件。通過網(wǎng)絡(luò)帶寬容量的提升，在不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)傳輸?shù)那疤嵯鲁浞譂M足了變電站主輔設(shè)備全面監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

4 結(jié) 論

地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和帶寬的全面優(yōu)化，加快調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)維人員對變電站通道中斷故障判斷處理速度，減少了故障判斷定位的時(shí)間，簡化定位一次故障分析處理的流程，節(jié)約人工費(fèi)和時(shí)間。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全可靠是保證電力工控系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要支撐，通過對地區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和帶寬擴(kuò)容，增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院途W(wǎng)絡(luò)的安全性。