基于沈陽調度數據網改造的應用與研究

趙 斌，夏榮臻，楊孝天

基于沈陽調度數據網改造的應用與研究

趙 斌1，夏榮臻2，楊孝天3

（1.國網沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003；2.沈陽化工大學，遼寧 沈陽 110142；3.華北電力大學，河北 保定 130600）

為提高調度數據網傳輸水平，加速建設智能電網，沈陽地調開展了配合骨干網一二平面的數據網改造。結合對沈陽數據網現狀及需求的分析，探索與分析調度數據網組網新模式和配置策略，并結合實際工程介紹了改造經驗。

沈陽地調；調度數據網；電力骨干網；改造研究

電力調度數據網是傳輸電力調度實時數據、生產治理數據、通信監測數據等電力信息數據的網絡，是調度自動化和智能電網的基礎與技術支撐，隨著電網的發展和電網自動化水平的不斷提升，大數據時代對數據網絡的建設和完善提出了新的要求［1-2］。本文通過分析復雜大電網局面下電力調度數據網的需求，設計建立較為合理的網絡結構，同時依據《全國電力調度數據網總體技術方案》，結合沈陽地區調度數據網現狀提出了改造優化計劃及過渡方案。

1 現狀及需求分析

隨著智能電網建設工作的全面開展，電網發展方式實現了根本性的轉變，調度機構對電網實時及非實時信息的需求日益增長，現行數據網絡結構逐漸不能滿足需求，這對電網二次系統提出了實現技術進步、提高應用水平的新要求。另外，在大數據時代，對數據網絡的需求達到前所未有的高度，智能電網功能的完整實現迫切需求可以滿足區域互聯的骨干數據網來支撐，同時隨著對二次系統安全防護重視程度的提升，需要對數據網絡進行部分安全強化，為滿足以上需求，更好地適應智能電網發展，需要對現行電力調度數據網絡進行完善和擴充，全面提高網絡的可靠性和對業務的保障能力［3］。

現行數據網絡結構如圖1所示（以省電力調度數據網為例）。

其中廠站至地調網絡以三級數據網為例，拓撲結構如圖2所示。

由圖2可知，66 kV廠站通過接入三級數據網將數據傳回地調，由地調前置系統通過二級數據網將數據上傳至省調，220 kV廠站通過接入二級數據網將數據傳遞給省調和地調前置，地調前置系統再向省調上傳一次數據用作備份。以當前組網結構來看，網絡部分滿足N-1要求，即在廠站端系統設備具有冗余，但是二三級數據網之間通信方式較單一，存在薄弱環節，且數據大多流過二級數據網設備，隨著變電站不斷增加，二級數據網設備負載顯著加重，系統安全存在一定隱患。

圖1 現行沈陽地區電力調度數據網結構圖

圖2 沈陽地區三級數據網拓撲結構圖

電力調度數據網的新結構應滿足以下需求。

a.可靠性需求，網絡的拓撲設計中應遵循“N-1”的可靠性原則。即拓撲中去掉任何一條連線均不影響節點的連通性，去掉任何一個節點均不影響其他節點的連通性。以此保證網絡冗余度和自愈能力，確保數據正常無間斷傳輸。

b.安全性需求，電力調度數據網應依據“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的技術原則進行設計。

c.業務隔離需求，大電網模式下的電力調度數據網是一個復合型網絡，網絡中傳輸的數據業務主要有實時性較強的實時監控業務，包括能量管理系統，廣域相量測量系統等實時業務，還有實時性較弱的調度管理系統，包括電能量采集系統，調度報表系統，電力交易系統中的關口電量平臺等非實時系統。實時性不同的系統對通道質量有不同需求，通過路由策略調整等方式將更多通道資源用于實時數據的通信。

2 拓撲結構設計

盡量考慮滿足上述需求，參考《全國電力調度數據網總體技術方案》，同時結合沈陽電力調度數據網現狀，設計出新型拓撲結構如圖3所示。

圖3 新規劃的電力調度數據網拓撲結構圖

新網絡結構上采用了兩級三層網絡的設計，其中兩級分別為骨干網和接入網，骨干網一平面和二平面配置相近，可起到互備作用。接入網用于采集廠站實時信息，各廠站數據通過接入網上傳至骨干網一二平面，各級調度再按需要從骨干網獲取數據。兩級三層網絡中的三層是指核心層、匯聚層和接入層，接入網按照這三層逐級將數據采集匯聚，各廠站按照自身通信線路情況從接入層節點進入匯聚層節點，在若干節點處將數據進行匯聚后傳輸至地調核心和省調核心，再分別接入骨干網一二平面。完成廠站數據的采集流程，省調或地調前置系統通過一二平面獲取數據。這種結構的電力調度數據網絡可以基本滿足N-1要求，系統冗余度和容錯率有所提高，同時，2個擁有相對獨立通道的平面可以互為備份，提高系統的可靠性，基本滿足新環境下電力調度數據網的需求。新規劃的數據網結構均衡了單個節電設備的通信數據流量，通過類似云存儲的數據方式將信息進行匯聚轉發，一定程度上實現了網絡專用，同時提高了網絡的健康度，解除了一定的安全隱患。隨著電力數據骨干網的全面建成，甚至可以建成全國通用的電力數據專網，實現區域及跨區域數據交互。

3 路由及VPN規劃

域間路由協議有2種：外部網關協議（EGP）和邊界網關協議（BGP）。EGP是為一個簡單的樹型拓撲結構而設計的，在處理選路循環和設置選路策略時，具有明顯的缺點，目前已被BGP代替。結合電力調度數據網的網絡結構以及數據流向特點，兩級自治域之間可采用策略化的邊界路由協議BGP-4作為域間路由協議，各接入網之間不設置直接互聯通道，若有業務需求時可通過骨干網連接［4］。

域內路由（IGP）采用開放最短路徑優先協議（OSPF）方式，自治域內建議采用鏈路狀態協議（OSPF）。

OSPF協議具有2層體系結構，能夠將1個自治域劃分為區，并根據源和目的所在區的不同選用區內路由或區間路由［5］。如某區域內路由器發生故障，不會影響自治域內其他區路由器正常工作，也便于網絡的管理和維護。

根據實際業務安全性和重要性等要求，對承載的業務進行邏輯劃分，采用VPN方式加以隔離。依據業務特點，設置2組VPN分別承載實時業務（安全I區）和非實時業務（安全II區），使用VPN技術可在一個數據網絡中布設多個業務，網絡結構清晰，利于維護，且硬件成本較低。通過策略結課實現業務系統安全隔離和可控性較高的數據交換，且具有較好的延展性，便于新增加業務。

4 網絡安全規劃

電力調度數據網的網絡安全考慮以下幾方面。

a.通過MPLSVPN確保不同類型業務及地域之間的有效隔離。

b.通過用戶狀態進行存取控制，保證設備控制安全。

c.限制對SNMP（Simple Network-Management Protocol）和Telnet的用戶訪問。

d.對路由信息交換進行認證。

e.對所有重要事件記錄log日志。

f.接入端口認證，提供可信的網絡接入［6］。

按照國調二次安全防護的要求，做到安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證，在非實時業務區配備防火墻，對各節點間的業務訪問加以控制，在實時業務區配備縱向加密認證設備，對業務訪問進行縱向認證和加密。

5 項目過渡與實施

該項目的實施是在現有數據網絡基礎上進行升級改造，業務割接過程涉及到數據網改造和前置機在網絡中的位置變化，由于電力調度數據網實時性較強，要求數據網中斷時間盡可能短，前置機盡可能保持相對穩定運行。針對以上情況，采取以下方案來實現平穩過渡。首先，依據國網下發的IP地址段規劃表對在網廠站IP地址進行統一規劃，為便于日常維護，實時業務和非實時業務的IP地址僅網段不同（實時為21.113網段，非實時為21.114網段），按照規劃后地址對現行部分不符合接入規范的IP地址進行更改。之后將地調接入網與骨干網二平面實現互聯，調試成功后為地調前置機增加網卡后接入地調網。然后先從同時具備101和104通道的廠站著手，修改路由表，將數據業務指向骨干網平面，測試正常后再對只具備104通道的廠站進行修改。最后，當全部業務接入骨干網平面后，斷開地調前置機與地調接入網連接，實現新模式的數據網絡結構。

6 結束語

隨著電網智能化程度的不斷提高，復雜大電網時代已經到來，電力調度數據網作為智能電網的支撐勢必迎來新的機遇與挑戰。骨干網一二平面的建設將使調度業務系統的信息傳輸方式實現根本轉變，滿足智能電網調度系統的安全可靠運行，全面提高網絡可靠性及業務保障能力。沈陽地調數據網改造參考其它省市等地改造的成功經驗，結合沈陽地區數據網現狀，摸索出一條適合沈陽實際情況的改造思路，搭建了一個穩定、安全、承載能力強的新型數據網，為復雜大電網環境下電力調度數據網的改造與建設提供新的參考與方向。

［1］ 王學超，李文鵬.智能變電站二次系統集成測試工作淺析［J］.東北電力技術，2014，35（10）：37-40.

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［4］ 秦 瑩，牟善科.網省級電力調度數據網第二平面建設方案探討［J］.華東電力，2011，39（2）：323-325.

［5］ 劉麗榕，劉宗岐，王玉東，等.國家電網調度數據網第二平面建設方案探討［J］.科技情報開發與經濟，2010，20（35）：77-79.

［6］ 王 琦，王芳竹.電力調度數據網第二平面技術分析［J］.哈爾濱商業大學學報（自然科學版），2012，28（5）：579-590.

Application and Study on Shenyang Dispatching Data Network Transformation

ZHAO Bin1，XIA Rong?zhen2，YANG Xiao?tian3
（1.State Grid Shenyang Electric Power Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China；2.Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang，Liaoning 110142，China；3.North China Electric Power University，Baoding，Hebei130600，China）

To improve the transmission level of dispatching data network and to accelerate smartgrid construction，Shenyang grid car?rys out backbone network transformation with the one or two planes.According to the present situation of Shenyang data network and needs analysis，a new mode and allocation strategy of dispatching data network are explored and this paper introduces the transforma?tion experience at practical engineering.

Shenyang grid；Dispatching data network；Electric power backbone networks；Data network transformation

TM734

A

1004-7913（2015）07-0012-03

趙 斌（1988—），男，學士，主要研究調度自動化及相關技術應用。

2015-03-15）