電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)

1 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性分析

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是通過VPN(虛擬專用網(wǎng)絡(luò))實現(xiàn)各級調(diào)度中心之間以及調(diào)度中心與相關(guān)發(fā)電廠、變電站之間的互聯(lián),在專用通道上利用IP路由交 換設(shè)備組網(wǎng),實現(xiàn)在SDH或PDH層面上與系統(tǒng)內(nèi)公用的電力信息包括SCADA/EMS調(diào)度自動化系統(tǒng)(綜合自動化、遠)、電能量計費系統(tǒng)(電能量采集裝 置)、繼電保護管理信息系統(tǒng)、動態(tài)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)(功角測量裝置)和安全自動裝置信息等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。從而滿足電力生產(chǎn)、電力調(diào)度、繼電保護等信息傳輸需 要,協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、變、配、用電等組成部分的聯(lián)合運轉(zhuǎn),保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、可靠運行。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)范圍主要包括以下幾個層次。

1.1 核心層

核心層是電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的主干部分,由位于省調(diào)和地調(diào)的核心路由器組成,利用可靠的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)報文的高速轉(zhuǎn)發(fā),并提供220kV變電站和統(tǒng)調(diào)發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)接入功能。

1.2 骨干層

骨干層由位于地調(diào)和部分縣調(diào)、監(jiān)控中心(集控站)的路由器組成,負責匯接管轄范圍內(nèi)的所有接入層節(jié)點的信息。接入層:接入層主要承擔各調(diào)度點 的業(yè)務(wù)接入及數(shù)據(jù)匯入骨干層的作用。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承載的調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)大致可分為以下幾類:一是實時監(jiān)控業(yè)務(wù)。包括EMS(能量管理系統(tǒng))與 RTU(遠程終端控制系統(tǒng))或變電所自動化系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)及地/縣級調(diào)度、縣級市/縣級調(diào)度EMS之間交換的實時數(shù)據(jù)。二是運行管理業(yè)務(wù)。如發(fā)電、用電及 聯(lián)絡(luò)線交換計劃、聯(lián)絡(luò)線考核;調(diào)度票、操作票、檢修票等;調(diào)度生產(chǎn)運行報表(日報、月報、季報);電能量計量計費信息;故障錄波、保護和安全自動裝置有關(guān) 管理數(shù)據(jù)。

2 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)方案

2.1 設(shè)計電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)體制

2.1.1 虛擬局域網(wǎng)技術(shù)

虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VPN)是指網(wǎng)絡(luò)中的站點不拘泥于所處的物理位置,可以根據(jù)需要靈活地加入不同的邏輯子網(wǎng)中的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)不 同業(yè)務(wù)需求劃分了幾個虛擬局域網(wǎng)(VLan):EMS、自動化、保護、方式、調(diào)度等。因為VLan間是不通的,所以在鏈路末端的交換機上可以劃分屬于不同 VLan的端口。在這些端口上公用一個該VLan的網(wǎng)關(guān),并且分配一個子網(wǎng),這樣接在該VLan上的工作站只需與該網(wǎng)關(guān)進行通訊,該網(wǎng)關(guān)再為數(shù)據(jù)尋找路 由。這樣,不同業(yè)務(wù)的工作站只需接到自己的VLan端口,再將自己的IP地址改為網(wǎng)段中的地址,再設(shè)上相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)和掩碼即可,實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

2.1.2 多協(xié)議標簽交換協(xié)議

多協(xié)議標簽交換協(xié)議(MPLS)是核心路由器利用含有邊緣路由器在IP分組內(nèi)提供的前向信息的標簽(label)或標記(tag)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層 交換的一種交換方式。由于骨干網(wǎng)內(nèi)全網(wǎng)部署MPLSVPN,為降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度,需要在全網(wǎng)PE上運行MP-BGP。并可通過建立路由反射器(RR)來實現(xiàn) MP-BGP的路由交換。MPLS的工作原理是通過路由表對相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價類(FEC)查詢并分配,同時采用固定長度的標簽對該FEC進行描述與編碼,并 將此標簽附加到IP報頭的前面。相應(yīng)的處于LSP中的標簽交換路由器,利用報文攜帶的標簽信息庫(LIB)進行索引,確定相應(yīng)的下一跳,在LSR出端口用新的標簽替換原有標簽,實現(xiàn)攜帶新標簽的報文便沿著LSP向目的地轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2 設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)方案

網(wǎng)絡(luò)拓撲(Topology)結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的成員間特定的物理的即真實的、或者邏輯的即虛擬的排列方式。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用分層設(shè)計,內(nèi) 部結(jié)構(gòu)分為核心層、骨干層和接入層三層。三層設(shè)計便于組織網(wǎng)絡(luò)路由,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),簡化廠站接入。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計原則應(yīng)遵循以下幾點。

2.2.1 拓撲可靠性原則

網(wǎng)絡(luò)的拓撲設(shè)計應(yīng)遵循N-1的電路可靠性和N-1的節(jié)點可靠性原則。即要求每個節(jié)點至少有2條不相關(guān)的鏈路與其他節(jié)點相連,去掉拓撲中任何1 條鏈路,對節(jié)點的連通性無影響;N-1的節(jié)點可靠性是指去掉拓撲中任何1個節(jié)點,對其他節(jié)點的連通性無影響,如某個地調(diào)節(jié)點故障應(yīng)不影響其他節(jié)點的連通。

2.2.2 雙出口原則

國調(diào)局域網(wǎng)、每個網(wǎng)調(diào)局域網(wǎng)都有兩個出口。同時,為防止因外部原因(如停電)造成兩出口同時失效,兩個出口應(yīng)位于不同的地理位置,兩出口的外聯(lián)電路中至少有兩條沒有相關(guān)性。

2.2.3 流量優(yōu)化與時延原則

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的流量和流向,合理配置電路及其帶寬。網(wǎng)絡(luò)流量分布均勻,各電路帶寬得到較充分的利用,不存在網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸,并適度考慮“N-1”情況下的網(wǎng)絡(luò)流量。

2.3 設(shè)計路由策略

根據(jù)路由協(xié)議的分析可知,調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)首選路由協(xié)議為OSPF,而該協(xié)議支持兩層結(jié)構(gòu),即主干域和子域,從而分散路由處理,減少網(wǎng)絡(luò)帶寬占用。 使用OSPF協(xié)議必須考慮到骨干區(qū)域的連通性,即使某條鏈路斷開后也可以保證主干區(qū)域不會分離。每個子域?qū)⑹≌{(diào)節(jié)點或較為重要的地調(diào)節(jié)點設(shè)置為該域的邊界 路由器ABR。為保證網(wǎng)絡(luò)的彈性,每個子域ABR均應(yīng)考慮采用分布體系結(jié)構(gòu),以滿足可靠性、冗余性要求。系統(tǒng)OSPF劃分為8個區(qū)域,區(qū)域0:加入到區(qū)域 0中的接口是各地調(diào)上聯(lián)省調(diào)路由器的接口,與其他地調(diào)路由器互聯(lián);區(qū)域1～7:區(qū)域1～7分別為各地調(diào)及下屬變電站的相關(guān)接口。

2.4 設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

由于核心層站點匯聚了整個地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的信息,所以對可靠性要求極高,宜采用路由器+交換機方式。遠景規(guī)劃在地調(diào)網(wǎng)絡(luò)中心增加1臺路由 器,2臺路由器通過快速以太網(wǎng)相連,實現(xiàn)站點設(shè)備的備份。由于骨干層站點匯聚了各縣級調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的信息,所以對可靠性要求較高,采用路由器+交換機方 式。接入層站點采用路由器+交換機方式。

2.5 設(shè)計IP規(guī)劃方案

地址編碼的基本原則是滿足地址的唯一性。為使尋址更加有效,且保證地址的唯一性,網(wǎng)絡(luò)地址編址編碼及分配應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)拓撲及地址管理體制相結(jié)合。 可采用30位掩碼的分配方式,每條鏈路(如為N×E1則視為1條鏈路)采用1個子網(wǎng)網(wǎng)段。核心、匯聚層節(jié)點間的連接共有9條鏈路,共需9個子網(wǎng)網(wǎng)段。接層 節(jié)點上聯(lián)匯聚層節(jié)點的鏈路為90個變電站,其中82個110kVA變電站按單鏈路上聯(lián)鏈路計算,則共需82個子網(wǎng)網(wǎng)段,8個330kVA變電站按雙鏈路上 聯(lián)鏈路計算,則共需16個子網(wǎng)網(wǎng)段。

3 結(jié)語

通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè),從根本上改變了傳統(tǒng)的點對點信息傳送方式,為生產(chǎn)調(diào)度信息資源的充分開發(fā)和優(yōu)化配置提供了基礎(chǔ),大大改善了信息傳輸通道的質(zhì)量,提高了信息的準確性和信息的冗余度,為電力調(diào)度和電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通道保障。

參考文獻

[1] 陳小平.電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)[J].電力系統(tǒng)通信,2004(10).

荊銘,邱夕兆,延峰.電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全技術(shù)及其應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2008(S2).