智能化电力调度数据专网建设方案研究
赵沁 刘汉枝 田世力
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赵沁 刘汉枝 田世力,. 智能化电力调度数据专网建设方案研究[J]. 电力研究,2022.10. DOI:10.12721/ccn.2022.157097.
摘要: 电力调度数据专网是电力系统信息化发展过程中产生的,用于替代原有载波、微波等电力专线通道,是保障电力系统运行的一个重要的专用网络。电力调度数据专网是一个规模巨大的信息系统,保障网络的安全必然是一个系统工程。
关键词: 智能化;电力调度数据专网;建设
DOI:10.12721/ccn.2022.157097
基金资助:

1.调度数据网的定义和组成

1.1调度数据专网的定义

电力调度数据专网是基于VPN技术实现各级调度中心以及调度中心与并网发电厂、变电站之间的数据联络。它利用IP路由交换设备组网,实现在SDH层面系统内SCADA调度自动化数据、水调自动化数据、电能量计量数据、继电保护管理信息、故障滤波信息、调度计划等数据的传输,满足电力生产、控制、消费的需要。

1.2电力调度数据专网的结构

根据国家电力调度数据网络的总体技术方案和相关设计要求,地市一级电力调度数据网网络构架采用分层结构,即分为核心层、汇聚层和接入层。(1)核心层:一般采用冗余双核心结构,第一核心设置在地调,第二核心设置在地区通信第二出口,作为备用通道。(2)汇聚层:一般设置在县调和枢纽变电站。其中,县调汇聚节点推荐采用双节点方式,第一汇聚节点设置在各县调调度中心,第二汇聚节点设置在县调管辖范围内枢纽变电站。(3)接入层:一般设置在变电站(并网电厂)。其中,地调直调变电站原则上通过N*2M就近接入2个不同的枢纽变电站汇聚节点,县调直调变电站原则上通过N*2M接入县调2个汇聚节点。

1.3电力调度数据网业务种类

电力调度数据网络承载的数据业务可分为以下两类:实时监控业务包括SCADA/EMS、告警直传信息、PMU信息等;运行管理业务包括继电保护管理信息、计量信息、故障录波信息等。根据电力系统二次安防规定,实时监控信息运行于安全生产I区,运行管理信息运行于安全生产II区。

2.智能化电力调度数据专网建设方案

2.1组网体制原则

(1)地区电力调度数据专网工程网络承载技术主要采用 IP over SDH体制。

(2)地区电力调度数据专网中核心节点间及汇聚至核心节点间链路,优先采用POS方式,若节点间距离不大于40km且光纤芯资源充足,可以采用GE接口光纤直连方式。

(3)地区电力调度数据专网中接入节点至汇聚节点间链路,宜优先采用E1链路,在现有资源充足不需另外投资建设的情况下可采用光纤直连或MSTP FE链路。

(4)全网采用MPLS技术组网,全网实现端到端的MPLS VPN。

(5)与调度端互连:路由器GE或FE接口。

2.2 网络技术体制比较分析

地区电力调度数据专网建设目前主要有路由型、交换型和路由交换混合型三种类型作为参考。

2.2.1路由型电力调度数据专网

(1)电力调度数据专网出口和核心层采用纯核心路由器组网。

(2)电力调度数据专网汇聚层采用汇聚路由器组网,利用其三层路由功能为各调管厂站作三层汇接,再下挂二层交换机,汇聚本地网络二层流量,以克服路由器端口密度不足而交换机路由功能不足的情况,

(3)各接入层厂站采用接入路由器,并搭配交换板,以实现用户接入功能。

2.2.2交换型电力调度数据专网

电力调度数据专网核心层采用二层/三层交换机组网,二层网络和三层网络核心重叠,同时进行二层交换转发和路由转发。

电力调度数据专网汇聚层采用二/三层交换机组网,作为网关设备直接接入所汇接的调管厂站用户。同时作为二层交换机,汇聚本地厂站用户的二层流量。

接入层为三层交换机,接入调管厂站业务。

2.2.3路由交换混合型电力调度数据专网

(1)电力调度数据专网出口和核心层采用核心路由交换机组网。

(2)电力调度数据专网汇聚层采用三层交换机组网,利用其三层路由功能为各接入层厂站作三层汇接,并作为网关设备直接接入LAN 专线用户。同时汇聚本地局域网流量。

2.3组网技术体制分析结论

在地区电力调度数据专网核心采用大带宽长距离传输网技术连接各汇聚层节点,考虑各种MPLS跨域对接,各种路由高级控制,VPN高级路由控制等技术,以形成网络核心层,同时与骨干电力调度数据专网对接。

在各电力调度数据专网汇聚节点采用大带宽长距离传输网技术连接电力调度数据专网核心层节点以及接入层节点,以VPN汇聚,安全控制,内容过滤、QOS处理等功能为主,如果本站点为220kV站则不考虑上下业务。

2.4组网技术选择

对于采用树型的三层结构的设计,地区电力调度数据专网的长距离、中等带宽的网络承载要求,有以下几种网络承载技术可供选择,以下逐一进行比较分析。

2.4.1 OTN方案

地区电力调度数据专网在OTN网络上承载,带宽方面,网络带宽具有极大优势,通过波长划分,复用光纤,几乎可以认为带宽无限,单波长10G,带宽可根据端口确定,可通过波长规划,灵活实现各种网络接口,通过波长交换,实现跨节点或者跨环的链路连接,相对灵活。利用OTN网络的G MPLS 光交叉技术体制,可实现承载网络的可靠运行。目前国内应用已经成熟,同传输网厂家设备间兼容性好,对数据网络设备以太网接口兼容性好。

2.4.2 POS方案

地区电力调度数据专网分为骨干层和接入层,骨干层之间采用POS 622M连接,接入层之间采用POS 155M连接。带宽方面,155M/622M/2.5G固定带宽,单一链路网络带宽最高2.5G POS,且受到整个传输网资源条件限制,在物理层采用SDH的VC通道能够实现50ms电路切换,有较高可靠性,传输设备POS价格便宜,但网络设备POS价格较高。

2.4.3 MSTP GE方案

出于电力调度数据专网传输业务的高可靠性要求及地区电力调度数据专网的业务带宽需求考虑,综合比较分析,推荐地区电力调度数据专网采用POS方案,一部分链路采用MSTP GE作为补充。

2.5路由协议的选择

路由器是网络间实现路由选择功能的重要连接设备。路由功能是路由器通过一系列路由协议实现的。路由协议的选择对网络扩展、路由收敛、网络稳定有极大影响。路由协议的合理选择对网络性能至关重要。

电力调度数据专网内部网关路由协议可以选择的有静态路由、RIP(路由信息协议)、OSPF(开放最短路径优先协议)、IS-IS(中间系统到中间系统)、EIGRP。以上可供选择的协议有以下特点:

(1)EIGRP是Cisco专有协议,不是行业标准,开放程度低,难以与其他系统互联,不建议选择EIGRP;

(2)RIP协议受路由跳数限制,收敛速度慢,不建议选择;

(3)IS-IS路由协议多用于运营商,在电网内使用较少,不利于建成后的网络维护,不建议选择;

(4)OSPF和IS-IS通常用于MPLS网络IGP协议,根据地区电力调度数据专网的规模和核心-汇聚-接入的层次化结构,建议选择OSPF加MPBGP作为主要的路由协议。OSPF路由协议用作骨干网连接路由协议,MPBGP路由协议用作实现MPLS VPN;

(5)静态路由配置简单,效率高,不灵活;可少量的在MPLS PE和CE的连接链路部分选择静态路由协议。

为确保和电力调度数据专网的兼容和互联互通,同时兼顾考虑所采用技术的先进性,建议采用OSPF+MBGP作为主要的路由协议,其中OSPF作为域内路由协议,MBGP用于MPLS VPN的实现。

3.总结

实践中需要注意的关键点,地区电力调度数据专网除了需要满足现有业务需求,同时还必须满足未来业务发展的需求,并具有随技术的发展而发展的能力,易于网络规模扩展。同时要注意电力调度数据专网安全防护,包含设备安全管理、路由协议安全管理、网络攻击及网络病毒防范等。

参考文献:

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