基于智能電網的全業務局站模型研究

【摘要】 信息通信融和趨勢下電力通信網絡存在諸多問題，面臨轉型壓力。電力通信網體系架構是實現智能電網基礎，建立全業務模型是網絡規劃設計前提。文章對電力通信業務進行分類和特征分析，對各級變電站、營業廳、局大樓等通信節點進行業務斷面流量分析，并以浙江電力為例，給出了全業務流量模型。

【關鍵詞】 智能電網 全業務 模型

隨著智能電網建設和公司“三集五大”體系的推進，電力通信系統的建設和管理得到進一步深化，但仍面臨新形勢下諸多挑戰。電力業務由傳統的單一保障電力通信向多業務、互動化方向發展；承載方式從傳統核心單一業務保障向多業務統一承載、一體化方向發展。因此迫切需要對電力通信業務進行研究、分析，建立局站全業務模型，從而為電力網絡規劃設計提供客觀、可靠的定量依據，有效指導網絡建設。

一、研究思路

本文采用分層分斷面的方法建模，在分層的基礎上按照業務斷面進行流量分析。

分層指將省內電力通信業務分成省、地市、縣局三個層次，跨越500KV、220KV、110KV、35KV、10KV、0.4KV六個電壓等級。分斷面指使用業務斷面來進行業務流量計算。這種斷面流量分析方法僅與斷面上的業務種類、業務數量、業務流向有關，而與承載業務的具體路由和通信方式無關。

二、業務分類及特征

本文按照電網生產、運行及企業管理、經營的特點，參考《電力二次系統安全防護總體方案》將電網通信業務劃分為三類：一類業務：電網調度通信業務，是電網通信業務中為電網調度繼電保護及安全自動裝置、自動化系統和指揮提供數據、語音、圖像等服務的通信業務。二類業務：電網管理服務通信業務，是電網通信業務中為電網企業行政交換、電視電話會議、應急指揮通信、管理、辦公等提供信息化服務的通信業務。三類業務：外網VPN業務。

為構建業務模型，對各業務實時性、傳輸時延要求、誤碼率、通信方式、通信特點、數據流向等進行分析。各業務特征如表1所示。

三、業務斷面流量分析

3.1 重要參數說明

本文以中等地市規模建模，具體地市可根據變電站規模取地市系數。對于重要業務節點，先分析其發生的業務及業務的流向，對該節點同流向的業務流量進行計算。同流向業務流量=∑（每種業務的單節點流量*節點數量*可靠性要求*調整系統*并發系數）。

節點數量：該業務節點所需的鏈路數量或該節點使用業務的人員數量；

可靠性要求：表示該業務是否有主備鏈路要求；對有備用鏈路要求的，可靠性系數取為2，如營業廳節點的行政電話業務，可靠性系數為2。

調整系數：該系數主要用于區分同類業務在不同場景下的單節點業務流量。如35KV變電站的配用電業務，由于對配用電業務計算帶寬是以一個典型110KV變電站覆蓋范圍計算，考慮35KV變電站的覆蓋范圍略小于110KV變電站，取其匯聚的配用電業務調整系數為80%。另外是涉及權限控制因素的業務，例如外網VPN。

并發系數：用于視頻和部分時段性業務，視頻監控類業務由于所需帶寬較大，所以采用本地存儲、上級需要調用的策略，調用時的并發流量通過并發系數反映，取5%。部分時段性業務包括站內MIS系統、信息業務以及外網VPN，這部分業務流量呈現時段性變化，并發系數取50%。

3.2 營業廳節點業務斷面流量分析

以縣局營業廳為例，主要為二類業務，上行至縣局的業務流量主要包括行政電話、營業廳視頻監控、高清視頻會議、信息業務和教育培訓業務。業務流向為營業廳→變電站→縣局大樓。行政電話單節點流量2Mbit/s，節點數量為1，可靠性要求為2，流量小計為4Mbit/s；營業廳視頻監控業務，單節點流量4Mbit/s，節點數量為10，并發系數為5%，小計流量為2Mbit/s。高清視頻會議業務，單節點流量4Mbit/s，節點數量為1，小計流量為4Mbit/s。信息業務，單節點流量1Mbit/s，節點數量為20，并發系數為50%，小計流量為10Mbit/s。教育培訓業務的單節點流量1Mbit/s，節點數量為20，小計流量為20Mbit/s。合計，縣局營業廳最終匯至縣局大樓的業務流量為40Mbit/s。

3.3 變電站節點業務斷面流量分析

本文以110KV變電站為例，業務包含站內與變電站匯聚業務兩大部分，站內業務包含電網生產調度與部分管理信息類業務，配用電業務接入直調站點匯聚。營業廳與供電所業務，就近接入變電站傳輸設備。營業廳數量按變電站的1/10估計。業務流量組成如表2所示：

3.4 局大樓節點業務斷面流量分析

局大樓包括縣局大樓、地市局大樓和省局大樓三個節點。以地市局大樓為例，該節點的自身業務，一類業務主要為調度電話，二類業務包括行政電話、高清視頻會議、信息業務、教育培訓，三類業務包括外網VPN。其中教育培訓業務為本地帶寬，其余業務流向一致，為地市局大樓→省局大樓。合計，地市局大樓自身業務最終匯至省局大樓的流量為302Mbit/s。

四、業務流量模型

本文在上述分析基礎上，以浙江省電力通信網為例，對該省電力通信網的各個業務節點規模做了不同階段預測，形成全業務流量模型，如表3所示。

本課題最終形成省—地—縣三層的業務流量模型，甚至可以區分現有業務需求和未來業務需求兩部分。業務流量帶寬需求與業務流向、組網拓撲有密切關系，組網拓撲的變化會影響到匯聚節點、核心節點的流量帶寬需求，如配用電業務的用電信息采集，現網是采用公網上行，而在本模型中已經假定當終端通信接入網建設到一定規模，配用電業務就近接入至35KV或110KV變電站。此外，新技術的引入也會改變業務模式，如未來云計算方式的引入，可能將大大改變目前的業務流向和計算方式。

在業務的梳理過程中，可見視頻業務是現有業務、也是未來業務中對網絡帶寬需求最大的業務。在本課題的模型計算中，假定視頻業務通過管理信息網，存儲在110KV變電站，5%的流量上行作為視頻上行調用的需求。而現網則是視頻業務通過公網或專網上行，存儲在地市公司主站。后續工作需進一步對視頻業務的存儲點、存儲開銷與網絡開銷進行衡量，建立適當的視頻業務模式，優化通信網絡，避免帶寬浪費。

五、結語

隨著智能電網建設推進，大量新型業務涌現，業務顯現出數據化、大顆粒的特征，配電自動化、分布式能源及微電網、用電信息采集及互動用電的實現，將對現有的電力信息通信網絡提出新的更高的要求。只有建立合理的網絡架構才能適應智能電網時代多業務承載的需求。而構建規范、合理、可持續發展網絡的基礎是對電力通信各據站點接入業務種類、流量及流向進行科學、全面的分析。從基礎上對智能電力通信網絡進行系統研究、統籌規劃，確保網絡規劃的科學性與嚴謹性。