“大運行”模式下上海超高壓變電站通信業務組織優化分析

趙修旻，吳國棟

（上海市電力公司 信息通信公司，上海 200122）

0 引言

根據國家電網公司關于“三集五大”工作的整體要求和上海市電力公司對“大運行”工作的專項部署，調控中心、檢修公司和信通公司圍繞調度和運行這兩條主線對現有的超高壓變電站（220kV及以上）的組織管理、運行管理和調度管理等方面進行深度排摸和剖析，制定了相應的調整和優化方案，并按時間節點細化落實了各階段的實施工作。

根據“大運行”工作對超高壓變電站至各有關職能機構的調度、自動化、信息等各方面業務的需求，著重分析通信網絡對業務需求變化所做出的優化調整方案，探索“大運行”模式下通信網絡規劃和建設的新特點和新趨勢。

1 中心站至受控站的通信業務

根據“大運行”工作的實施方案，總共110座超高壓變電站將按照功能和區域劃分為中心站、受控站和獨立站。其中中心站為7座（天山中心站、黃渡中心站、泗涇中心站、遠東中心站、楊高中心站、張橋中心站、虹楊中心站），為各區域內的500kV變電站或220kV集控站改造而成，獨立站包括楓涇、華新、南橋、練塘等換流站或500kV樞紐站，其余為受控站。中心站為有人值守站，負責所轄區域內所有受控站的運行管理工作，受控站則為無人值守站，日常巡視和操作由中心站派人執行。

以黃渡中心站為例，黃渡中心站位于500kV黃渡變電站內，管轄范圍為上海西北區域的20座變電站，包括500kV變電站2座（黃渡、徐行），220kV老集控站3座（青浦、于田、新潭），220kV受控站15座（干練、青香、新通、大眾、星華、紀青、嘉定、海陸、新羅店、石港、匯源、靜宜、祁華、大場、雙丁）。其中，黃渡、徐行原為500kV獨立站，干練、青香、新通原為青浦集控，大眾、星華、紀青原為于田集控，嘉定、海陸、新羅店、石港、匯源、靜宜原為新潭集控，祁華、大場、雙丁為新建站，直接由黃渡中心站集控。

1.1 調度電話和自動化業務

調度電話和自動化業務為傳統的64K業務，由PCM網絡承載。受控站至老集控站原各有2路調度電話和自動化通道，現將調整改接至中心站，如圖1所示。

圖1 PCM業務調整示意

以靜宜站為例，為確保調試期間不影響原有集控體系的正常運轉，先將靜宜至新潭的調度電話和自動化備用通道通過64K時隙調整改接至黃渡中心站，靜宜側端口不變。此時，黃渡中心站通過備用通道與靜宜進行調度電話和自動化通道調試，新潭仍通過主用通道連接至靜宜的調度電話和自動化。等到黃渡中心站與各受控站的各項調試均完成，新潭退出集控，再將靜宜至新潭的調度電話和自動化主用通道通過64K時隙調整改接至黃渡中心站，靜宜側端口不變。

調整改接至中心站方案的優點：

1）調試期間受控站的運行管理工作不受影響，中心站和老集控站的業務無縫銜接。

2）受控站側端口不變，調試人員只需在中心站進行接線調試工作，可大幅節省調試花費時間，提高工作效率。

3）最大限度保持PCM網絡結構不發生大規模變動，充分利用老集控站設備的性能，通過分級匯聚減輕中心站設備的負載壓力。

4）僅在中心站新增PCM設備，其余站點適當擴容，整體投資較小，經濟性較好。

1.2 調度數據網和綜合數據網業務

電力數據通信網絡按照業務特點劃分為生產大區和管理大區，其中生產大區包括調度自動化實時數據、保護管理子站系統、電能計量系統等，由調度數據網承載；管理大區包括生產管理系統（PMS）、營銷管理系統（CIS）、企業資源管理系統（ERP）、MIS辦公系統、視頻遙視系統、設備在線監測等，由綜合數據網承載。

調度數據網的特點是對數據實時性要求較強，帶寬需求相對較小。各受控站的接入層路由器通過傳輸網絡提供2Mbps通道直接匯聚至中心站的匯聚層路由器。在中心站側，路由器與傳輸設備通過155Mbps的光接口互聯，通過時隙劃分，將155Mbps劃為63個2Mbps時隙。從理論上來講，最多可以連63個受控站，但考慮到避免負載過于集中的原則，一般實際安排單光口連接不超過20個受控站為宜。

綜合數據網的特點是對帶寬需求較大，對網絡傳輸質量要求較高。比如PMS系統中包含有地理信息，每次調用地圖模塊都會觸發短時大流量的數據傳輸，而且一旦出現誤碼就會導致大量錯誤包，影響系統正常使用。隨著變電站管理集約化水平不斷提高，視頻遙視系統部署的各類攝像頭數量激增，而且隨著視頻高清化的發展，單個視頻信號對傳輸帶寬的需求日益增長，從標清信號的2Mbps直至高清信號的8Mbps。

基于綜合數據網的上述特點，綜合數據網不能像調度數據網那樣做一級匯聚，否則中心站的匯聚層路由器將不堪重負，而中心站的傳輸設備將面臨帶寬瓶頸。

綜合數據網采用分級匯聚方式，中心站、500kV變電站、220kV老集控站均配置匯聚層路由器連成匯聚層網絡，受控站則通過傳輸網絡提供的以太網延伸通道連接至匯聚層路由器。這樣，在一個中心站區域內，配置多臺匯聚層路由器，分擔中心站的匯聚層路由器的負載，同時多臺匯聚層路由器分別與核心層路由器連接，加強了網絡互聯的可靠性和冗余度。

2 中心站至各級調度的通信業務

2.1 調度電話

中心站管轄區域較大，站點較多，與華東網調、上海市調和各相關地調都有調度關系，需要開通調度電話，同時，中心站調度交換機還需要向受控站放小號，提供中心站—受控站的調度電話。根據上述需求，中心站的調度交換機配置容量一般按1024話路考慮，并向調度交換機核心層站點進行2Mbps互聯。2Mbps互聯為雙歸方案，即中心站同時與核心層的兩臺調度交換機聯網，提供冗余路由，加強網絡可靠性。

2.2 自動化業務

中心站是自動化業務的第一匯聚點，所有相關受控站的自動化信息首先傳送至中心站。由于“大運行”模式強調了調控一體化，即調度機構的后端計算機工作站要像中心站一樣接收和處理受控站的自動化數據，這就需要通信傳輸網絡提供中心站至調度機構的以太網延伸通道，如圖2所示。

圖2 自動化延伸網絡結構圖

顯然，這個以太網延伸通道是需要大帶寬和高可靠性的，通道質量直接影響調控人員對變電站自動化信息的掌控。在傳輸網絡上，采用雙平面分別與自動化系統的A、B網絡對接，從7個中心站的一平面和二平面傳輸系統分別開通至調控中心和檢修指揮中心各一路帶寬為155Mbps的以太網延伸通道，并配置子網連接保護提供“1＋1”的冗余度。這樣，在系統、設備、路由等各方面都提供了冗余保護，確保了以太網延伸通道的安全可靠性。

2.3 調度數據網及綜合數據網業務

從網絡結構上來看，無論是調度數據網，還是綜合數據網，中心站都處于網絡的匯聚層，通過至少兩路上聯中繼與核心層或匯聚層互聯。受到傳輸網絡帶寬的限制，中心站上聯目前按照“手拉手”方式部署，即大部分通過其他匯聚層站點與核心層站點連接，小部分直接與核心層站點連接。“手拉手”方式具有較高的網絡可靠性，但略遜于“雙歸”方式（即中心站直接與兩個核心層站點連接）。通過分步走的策略，先實現“手拉手”互聯，待傳輸網絡改造增容后，再逐步向“雙歸”方式調整。根據網絡流量的測算，中心站調度數據網的上聯帶寬按照155Mbps配置，綜合數據網的上聯帶寬按照622Mbps配置，并保留無縫升級至1.25Gbps的備用容量，如圖3所示。

圖3 “手拉手”方式示意圖

3 發展方向

在“大運行”模式下，調控人員和運行人員按照集中化管理來部署，一百多個超高壓變電站中有人值守站僅有十余座，包括7個中心站、3個直流換流站和少量獨立站。2013年，原由供電公司管理的220kV陳家鎮、中雙港、南匯、東昌、泰日、漕溪、松江、江川、萬安等9座變電站將劃入檢修公司統一運行管理，再加上規劃新建變電站，全年新增220kV變電站十余座，總體規模進一步擴大。從發展的角度來看，中心站將是變電站通信業務的重要的集中點和匯接點，也必然成為通信網絡的重要樞紐點。

隨著中心站管理的受控站的數量不斷增加，中心站在通信網絡中的重要性日益增加，因此，通信網絡的發展應首先考慮全面加強中心站的通信網絡，包括設備數量、傳輸帶寬、交換容量、匯接能力等。應加強中心站與各級調度之間的網絡互聯，在光纜、傳輸、應用等多個層面溝通互聯，同時也要對部分受控站的通信設備進行改造，著力于提高傳輸帶寬，使各類通信業務能更平滑地接入中心站。