電力數據網雙平面網絡架構研究

馬瑩李煒

（湖北省電力公司 檢修公司，湖北 武漢430050）

0 引言

隨著通信技術和網絡技術的發展，國家電力調度數據網的全面建設，電力控制系統越來越多向著網絡化的方向發展。電力調度數據網是電網調度自動化、管理現代化的基礎，是確保電網安全、穩定、經濟運行的重要手段，是電力系統的重要基礎設施，在電力生產及管理中的發揮著不可替代的作用。電力調度數據網目前面臨著如何保證網絡在日常運行中不因部分節點故障導致業務的中斷、保證網絡N-1的可靠性、保證網絡升級改造的過程中業務的永續等重大挑戰。因此對于采用雙平面的組網架構需求日益強烈。在原有主干調度數據網的基礎之上，新建一張網絡形成冗余雙網結構。

1 網絡架構及原則

根據 《國家電網調度數據網完善擴充工程設計與實施技術方案》調度數據網將由兩級網絡組成，即由國調、網調、省調、地調節點組成骨干網，由各級調度直調廠站組成相應接入網，其中縣調（區調）納入地調接入網絡。

各接入網應通過兩點分別接入骨干網雙平面，各接入網間不設直接互聯路由，若有業務需求，應通過骨干網連接。

電力調度數據網的廣域網組網要求采用MPLS/VPN技術實現。并且要求網絡按安全等級劃分VPN來實現傳輸業務的分區。第一、二平面骨干網承載的業務按照安全區分區要求劃分為3個VPN，分別為安全區1 VPN、安全區2 VPN和應急VPN，省調和各地調接入網按照安全區分區要求劃分為2個VPN，分別為安全區1 VPN和安全區2 VPN。要求網絡中所有路由設備均具有MPLSPE的功能。

調度數據網骨干網第一、第二平面以及各地調接入網的MPLS/VPN組網分別采用獨立的自治域進行BGP配置，各地調接入網分別與調度數據網骨干網第一、第二兩個平面進行跨域互聯。

數據網采用分層設計，其中核心層由省調組成，匯聚層由各地區樞紐通信站點組成，接入層為500kV廠站和220kV廠站。

根據電力調度數據專網雙平面改造工程的需求和網絡技術的發展趨勢，數據網應依據“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的技術原則，同時數據網網絡架構適應以下原則：高可靠性、高性能、支持QoS、安全性、擴展性、開放性、標準化、實用性、易管理、基于電力通信傳輸網絡。

2 可靠性研究

電力調度數據網的可靠運行是電力安全生產的保障。在電力調度數據網項目的建設中必須對網絡的可靠性進行詳盡的考慮。

2.1 組網結構可靠性設計建議

網絡組網結構的可靠性，主要是對網絡互聯通道的備份考慮和設計，保證任何時刻、任何節點之間都有可達的路由。在主干網絡的拓撲設計中應遵循N-1的電路可靠性和N-1的設備可靠性原則。

1）對于核心節點之間組網，在節點比較少時，使用全網狀拓撲結構是最好的選擇，其優點是任何節點間都有路徑可達，組網可靠性高，不足是所需的鏈路資源較多。

2）骨干層節點對核心層的連接一般是星型或環形拓撲結構，這種結構的可靠性由核心節點與骨干節點間的主鏈路和備份鏈路網絡組成，在發生故障時，網絡通信將由備份鏈路來承擔。

3）接入層節點的上連通常采用雙上連，其中雙上連的連接提供了鏈路冗余。

4）在故障出現的時候，對于具有接入網級冗余的節點，因為有兩個接入網同時工作，業務可以完全不被中斷。對于地調接入網內部節點，通過動態路由協議等機制，保證網絡數據自動迂回切換到其它連通的鏈路上，出現單條鏈路故障時中斷時間很短。

2.2 組網設備可靠性設計建議

線路的備份主要解決了網絡互通路徑的問題，而節點設備的可靠則解決網絡的有效運轉問題。

設備的高可靠性從硬件、軟件、保護機制等幾個方面體現：

采用分布式體系結構、關鍵部件冗余、實時熱備份機制、熱插拔特性、冗余電源支持、散熱系統冗余配置

具備這些特性的網絡設備是保障數據網高可靠運行的基礎。對于核心層和匯聚層，必須要選用具備電信級可靠性的網絡設備進行組網，才能使網絡具有自動恢復能力、降低人工維護工作，才能構建高可靠性、高可用性、高可管理性的電力調度數據網。

3 網絡拓撲

3.1 骨干網拓撲

電力調度數據網第一、二平面骨干網部分可為核心層和骨干層兩個層次。

核心層設置有2個節點，即省調主調、備調。

骨干層設有若干節點，即各地調。

節點內局域網方面，設備配置方面，各節點配置3臺交換機分別作為實時業務、非實時業務和應急業務交換機，所有業務均通過交換機實現接入。交換機通過1000MGE接口接入骨干網節點路由器。

各節點路由器均采用單機配置，主要部件如引擎、電源、業務板卡采用冗余配置。

3.2 省調接入網拓撲

省調接入網分為核心層、匯聚層和接入層。

核心層由省調組成。匯聚層由各地區樞紐通信站點組成。接入層由500kV廠站和220kV廠站組成。

節點內局域網方面，根據規范要求，省調和備調的業務均應通過骨干網相應節點所配置的交換機接入。

3.3 地調接入網拓撲

地調接入網采用分層設計，地調為核心層節點；縣調、監控中心（有獨立主站）為匯聚層節點；所有地、縣調廠站（110kV及以上）和區內省調廠站組成接入層。

節點內局域網方面，根據規范要求，地調的業務均應通過骨干網相應節點所配置的交換機接入。

地調接入網通過核心節點與骨干網雙平面的地調節點實現跨域互聯。

3.4 骨干網雙平面與省調接入網、地調接入網的互聯

省調接入網、各地調接入網均需同時通過跨域的方式與骨干網第一平面、第二平面實現連接。所有廠站側業務系統接入到省調接入網和地調接入網；而調度側業務系統接入到骨干網第一、二平面。

4 結語

通過以上數據網網絡的探討，完善電力數據網的網絡架構，保證了數據網網絡N-1的可靠性、保證網絡升級改造的過程中業務的永續等重大挑戰能夠準確、有效地對各主機及網絡提供防護，使之完全達到電力生產運行要求。本文中所提到網絡架構可以滿足現有的系統可靠、穩定運行，但網絡技術在不斷的發展和更新。如何滿足未來電力安全生產需求，必須在新設備、新技術、新標準及系統管理、運行維護等各個方面進行配合，以滿足各時期電力網絡生產需求。