陳鳳超

（廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞523008）

0 引言

隨著微電機、計算機和網(wǎng)絡通信技術的不斷進步，繼電保護信息系統(tǒng)正朝著電力系統(tǒng)二次一體化的方向發(fā)展。保護信息業(yè)務接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是其中一個重要的建設內(nèi)容，目前在接入方式上不同的地區(qū)有不同的規(guī)劃。本文主要結合東莞電網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護的實際建設情況，對繼電保護信息系統(tǒng)的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入方案作詳細的介紹。

1 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護

繼電保護通信數(shù)據(jù)的安全性是網(wǎng)絡規(guī)劃首要考慮的問題。事實上，東莞供電局調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)絡包括了EMS／SCADA業(yè)務、集控業(yè)務、繼電保護信息業(yè)務和配網(wǎng)業(yè)務等。這些業(yè)務接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)時必須遵循東莞電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)劃。

目前東莞電力調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)絡根據(jù)業(yè)務特性的不同分為控制區(qū)與非控制區(qū)，兩區(qū)合并起來稱為生產(chǎn)控制大區(qū)，與東莞供電局日常辦公業(yè)務運行的管理信息大區(qū)從物理層上嚴格隔離，嚴格遵守國家電力監(jiān)管委員會第5號令和國家電監(jiān)會《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》所要求的“安全分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證”基本原則和電力二次系統(tǒng)安全防護要求。

東莞供電局二次系統(tǒng)安全防護的具體設計要求如下：

（1）建立電力二次系統(tǒng)安全防護基本結構，實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)的安全分區(qū)；

（2）在控制區(qū)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的實時VPN網(wǎng)絡邊界部署縱向加密認證裝置，實現(xiàn)對重要信息傳輸機密性、完整性的保護；

（3）在非控制區(qū)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的非實時VPN網(wǎng)絡邊界設置防護墻，實現(xiàn)對非控制區(qū)業(yè)務系統(tǒng)的訪問進行控制；

圖1 東莞地調(diào)二次系統(tǒng)安全防護拓撲圖

（4）在控制區(qū)與非控制區(qū)之間設置防火墻，實現(xiàn)生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)部區(qū)間的邏輯隔離；

（5）通過安全策略配置，控制接入系統(tǒng)之間的互聯(lián)互訪，實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全接入；

（6）通過高可靠性配置，保障業(yè)務系統(tǒng)網(wǎng)絡通信的高可用性和業(yè)務連續(xù)性。

東莞供電局電力二次系統(tǒng)具體網(wǎng)絡拓撲如圖1所示，各安全區(qū)內(nèi)具有縱向及橫向數(shù)據(jù)通信業(yè)務的系統(tǒng)分別匯聚接入各自安全區(qū)的互聯(lián)交換機。考慮到控制區(qū)中業(yè)務的重要性，該區(qū)業(yè)務系統(tǒng)（如EMS／SCADA系統(tǒng)）通過互聯(lián)控制區(qū)交換機和加密認證裝置縱向連接到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的實時VPN；而非控制區(qū)業(yè)務系統(tǒng)（如電量采集系統(tǒng)）則通過非控制區(qū)互聯(lián)交換機和防護墻縱向連接到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的非實時VPN；控制區(qū)通過橫向防火墻連接到非控制區(qū)。

2 繼電保護信息業(yè)務路由規(guī)劃

2.1 存在的問題

因為繼電保護信息業(yè)務涉及定值修改、保護壓板投退和定值區(qū)切換等控制功能，所以從最理想的情況來考慮繼電保護信息業(yè)務需放在控制區(qū)內(nèi)，數(shù)據(jù)的實時性也可得到保障。目前比較流行的接入方案主要有2種：一種是通過遠動路由與EMS業(yè)務數(shù)據(jù)一起傳輸；另一種是直接開通獨立的保信實時路由［1］。但是，東莞電網(wǎng)每個廠站到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的接入帶寬是1個E1，即2.048 Mb／s，繼電保護信息業(yè)務接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)必然會受到通信資源的限制。

一方面假如繼電保護信息業(yè)務與其他實時業(yè)務都走實時路由，由于這類業(yè)務的數(shù)據(jù)量較大，就有可能導致大量的繼保數(shù)據(jù)堵塞在實時網(wǎng)絡而影響其他實時業(yè)務特別是EMS／SCADA業(yè)務的服務質(zhì)量，堵塞嚴重時將影響對電網(wǎng)的實時監(jiān)控。另一方面，受到通信網(wǎng)絡帶寬有限的影響，為繼電保護信息業(yè)務分配專用的實時通信帶寬或者擴展廠站接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的帶寬都不現(xiàn)實。

部分系統(tǒng)也曾通過拆分錄波數(shù)據(jù)來縮小錄波文件，或者避開通道負荷較大的時間段進行召喚，但會導致使用上的不便［2］。

2.2 細分業(yè)務數(shù)據(jù)，使用混合路由

考慮到以上原因，我們根據(jù)業(yè)務的特點，將繼電保護信息業(yè)務進一步細分成2類。一類是安全性和重要性較高的業(yè)務，包括定值、開關量、錄波簡報和模擬量等，這類業(yè)務包含但并不限于所有控制業(yè)務；另一類是安全要求相對不高、重要性也較低的業(yè)務，如故障錄波。其中，第二類業(yè)務只在主站召喚或子站數(shù)據(jù)采集完畢后才進行數(shù)據(jù)傳輸，對實時性要求不高［3］。

相應在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中繼電保護信息系統(tǒng)采用一種混合路由方案，具體來說就是為保信同時配置實時和非實時路由，第一類繼電保護信息從控制區(qū)走實時路由通信，第二類繼電保護信息在非控制區(qū)走非實時路由通信。

具體路由規(guī)劃如圖2所示，220 k V及以上廠站的主站和子站的配置都是鏡像的，而在110 k V廠站中，橫向防火墻、非實時交換機和縱向防火墻合并為一個硬件防火墻，實現(xiàn)相同的功能。下面以220 k V廠站系統(tǒng)為例進行說明，110 k V廠站情況大致相同。

繼電保護信息終端通信機部署在控制區(qū)內(nèi)，第一類信息業(yè)務的傳輸路徑是：保護信息通信服務器→實時交換機→縱向加密裝置→調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)PE路由器→調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)→對端調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)PE路由器→對端縱向加密裝置→對端實時交換機→對端保護信息通信服務器；第二類信息業(yè)務的傳輸路徑是：保護信息通信服務器→實時交換機→橫向防火墻→非實時交換機→縱向防火墻→調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)PE路由器→調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)→對端調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)PE路由器→對端縱向防火墻→對端非實時交換機→對端橫向防火墻→對端實時交換機→對端保護信息通信服務器。其中，在橫向防火墻做實時IP與非實時IP的映射。

在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中需要承載多種實時和非實時業(yè)務，網(wǎng)絡中針對不同的業(yè)務，采用不同的QoS策略。我們首先通過對不同的業(yè)務數(shù)據(jù)設置不同的優(yōu)先等級來優(yōu)先保證實時業(yè)務的時延和帶寬。

圖2 東莞地調(diào)220 k V及以上廠站保護信息業(yè)務路由規(guī)劃

采用實時和非實時相結合的路由規(guī)劃，一方面定值、開關量、錄波簡報和模擬量等重要性較高且數(shù)據(jù)量較小的信息在控制區(qū)內(nèi)傳輸，信息的安全性和實時性得到保障；另一方面，重要性較低且數(shù)據(jù)量較大的故障錄波信息可放在非控制區(qū)，這樣就消除了對其他實時業(yè)務的影響，最大限度地保證了本系統(tǒng)其他實時業(yè)務的實時性，較好地解決了東莞電網(wǎng)繼電保護信息安全實時性與網(wǎng)絡帶寬資源有限的矛盾。

3 結語

本文闡述了東莞電網(wǎng)繼電保護信息系統(tǒng)接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)時受通信網(wǎng)絡資源所限的問題，通過細分繼電保護信息業(yè)務數(shù)據(jù)，采用實時和非實時路由相結合的方法很好地滿足了業(yè)務對安全性和實時性的要求。

［1］李文朝，葉睆，胡鐵斌.繼電保護遠方控制實施方案［J］.廣西電力，2013（2）

［2］劉敏，蘇忠陽，熊文.廣州電網(wǎng)EMS／繼電保護管理信息一體化系統(tǒng)應用分析［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2010（2）

［3］汪鵬，周虎兵.湖北電網(wǎng)繼電保護信息系統(tǒng)建設探討［J］.湖北電力，2011（4）