地區電力調度數據網組網結構優化提升實踐

解 璐

（國網漢中供電公司，陜西 漢中 723000）

1 理論依據

1.1 調度數據網絡構架

電力調度數據網絡是電網自動化水平和安全穩定運行的根本保障。根據電力調度數據網絡的相關要求以及國家電力相關網絡建設規范，按照統一規劃和設計的原則實施優化方案[1-3]。

網絡層次結構方面，地區電力調度數據網節點多，網絡規模大，其總體結構應采取分級、分層、多自治域設計。按標準網絡分層設計，可分為核心層、骨干層以及接入層。核心層為網絡業務的交匯中心，一般只完成數據交換的功能；骨干層則位于核心層與接入層中間，負責網絡層內數據交換和層間業務的匯聚與分發；接入層將變電站、用戶等業務接入網絡，實現質量保證和訪問控制[4,5]。

根據網絡層級，在節點規劃上分為接入節點、骨干節點和核心節點[6]。接入節點是數據網絡的終端節點，可以進行訪問控制和質量保證，其功能是使用戶能夠訪問業務網絡；骨干節點是接入節點與核心節點之間的主干節點，具有一定的網絡擴展能力，能夠有效實現數據在子區域內的相互交換功能以及相關數據的分布和匯聚；全網業務的交匯中心則是在核心節點，它的主要功能包括實現高速數據交換、集中對各種有效數據進行管理。

1.2 實施中的關鍵點和難點

1.2.1 網絡優化結構搭建

網絡IP路由規劃要規范，使用要合理，同時要兼顧提高網絡的可擴展性、可用性。針對地區調度系統特點，適應地區各應用系統的需求，建設滿足實時性、安全性、可靠性的數據網絡體系。在優化中做好匯聚網與地調核心路由的交互，使其能夠充分滿足電力調度網絡的相關需求。在路由修改配置中需要根據電力監控系統安全防護要求對系統安全進行控制保護。

1.2.2 保證優化過程中電力調度網絡數據交互

電力調度數據網絡應分析系統各類業務數據，保證實時區和非實時區的數據帶寬有效，確保不同區域網絡數據的有效傳輸，保證生產控制大區和信息管理大區數據的有效交互。同時，保證在用業務不中斷以及網絡構架的全面優化。

2 實施方案和路徑

2.1 對現有電力調度數據網網絡構架進行優化。

現有地區電力數據網的網絡構架為地調核心與備調核心獨立接入模式，廠站為星型接入構架，小水電和用戶接在匯聚節點。隨著接入廠站的不斷增多以及變電站延伸業務的接入，會導致地調核心路由壓力增大，產生核心與匯聚接入能力不均衡的問題。

針對現有結構（見圖1），調整廠站接入模式。優化后的地區電力調度數據網網絡構架如圖2所示。將所轄廠站進行所屬地域劃分，根據所屬地將區域廠站調整接入至相應的匯聚節點，規范接入廠站；依據現有調度數據網接入模式，將小水電、用戶等逐步改造為安全接入區模式接入，實現調度直控對象經管理信息大區錄入電力工控系統，實現數據共享。

圖1 現有地區電力調度數據網網絡構架

圖2 優化后地區電力調度數據網網絡構架

2.2 全面優化管理信息大區網絡結構

目前，管理信息大區具有以下問題：網絡結構不清晰，交換機連接混亂，網絡存在環路；區域之間的防火墻設備老化，不具備新版本防火墻的部分功能；IP地址應用不規范，內外網地址混用，不利于網絡管理。針對以上問題，需要對管理信息大區內所有的業務設備地址進行全面梳理，優化整改網絡結構，使其在滿足要求的前提下規范配置，具體步驟如下：對內外網絡地址進行梳理，規范管理信息大區所有主機IP地址；更換老舊設備，配置新版華為防火墻，將管理信息大區所有用戶IP逐條細化配置于防火墻，并增加至上行調度網絡鏈路專線。

2.3 對廠站節點帶寬進行全面擴容

數據采集與監視控制系統（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）、網元管理系統（Element Management System，EMS）等電網實時數據及變電站站內信息需要傳至主站各應用系統，供業務分析使用。電力調度數據網之間根據各級網絡規模大小靈活選擇，采用無源光纖分路器（Passive Optical Splitter，POS）直連或IP over SDH、IP over WDM等方式連接。在接入網中，電網規模較大的省調接入網涉及站點較多，若每個110 kV及以上變電站均采用光纖直連接入將占用大量纖芯，現有常用的110 kV線路上光纖大多采用24芯，為省地通信共同使用，但是現階段纖芯資源不足。

目前，地區電力調度數據網廠站接入均為主調、備調分別采用一個E1接口，傳輸設備以CPOS光接口提供155 Mb/s實現廠站路由節點與核心層數據網絡通信，總體容量限定在63×2 Mb/s，每個廠站主備節點帶寬均只有一個2 Mb/s。隨著變電站主輔設備全面監控系統的接入，對數據傳輸提出了更高的要求，應對廠站節點與主調和備調的互聯鏈路千兆帶寬進行擴容，提升帶寬達到N×2 Mb/s。

2.4 實施中的安全防護措施

電力調度數據網由于組網結構具有層級多、交互多、技術新、用戶接入情況復雜等特點，在當前面臨著很大安全風險。系統中的多種通信方式、網絡協議并存使得電力調度數據網絡更加復雜，數據在傳輸過程中存在著篡改和破壞的危險。各個系統之間交互頻繁，海量的信息數據可能會造成數據的吞吐量過大，從而引起網絡波動和業務過載。作為智能電網信息數據的傳輸網絡，地區電力調度數據網承載著當地生產運行中調度指令、應急等多種關鍵指令。因此，須加強電力調度數據網之間的安全防護和自主控制，嚴防系統關鍵業務信息數據被竊取或篡改。

3 實施效果

全面優化了地區電力調度數據網組網結構，網絡構架清晰，均衡了匯聚路由和核心路由的接入能力，轉移減輕核心節點的壓力，對日常運維排查分析故障提供便利；解決了多主機通信模式下可能引起的通信主機干擾、爭奪與廠站管理機的通信，造成系統通信網絡沖突，數據通信失效的問題；滿足了各系統業務對電力調度數據網網絡安全性和實時性的不同要求，創造了管理類業務與實時類業務有效流轉的網絡條件。通過網絡帶寬容量的提升，在不影響現有業務傳輸的前提下充分滿足了變電站主輔設備全面監控系統數據傳輸的要求。

4 結 論

地區調度數據網結構和帶寬的全面優化，加快調度自動化運維人員對變電站通道中斷故障判斷處理速度，減少了故障判斷定位的時間，簡化定位一次故障分析處理的流程，節約人工費和時間。電力調度數據網絡的安全可靠是保證電力工控系統安全運行的重要支撐，通過對地區網絡結構優化和帶寬擴容，增強調度自動化系統業務數據傳輸的可靠性和網絡的安全性。