趙 斌，夏榮臻，楊孝天

基于沈陽(yáng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)改造的應(yīng)用與研究

趙 斌1，夏榮臻2，楊孝天3

（1.國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003；2.沈陽(yáng)化工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110142；3.華北電力大學(xué)，河北 保定 130600）

為提高調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸水平，加速建設(shè)智能電網(wǎng)，沈陽(yáng)地調(diào)開(kāi)展了配合骨干網(wǎng)一二平面的數(shù)據(jù)網(wǎng)改造。結(jié)合對(duì)沈陽(yáng)數(shù)據(jù)網(wǎng)現(xiàn)狀及需求的分析，探索與分析調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)新模式和配置策略，并結(jié)合實(shí)際工程介紹了改造經(jīng)驗(yàn)。

沈陽(yáng)地調(diào)；調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)；電力骨干網(wǎng)；改造研究

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是傳輸電力調(diào)度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)治理數(shù)據(jù)、通信監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等電力信息數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，是調(diào)度自動(dòng)化和智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)與技術(shù)支撐，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和電網(wǎng)自動(dòng)化水平的不斷提升，大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和完善提出了新的要求［1-2］。本文通過(guò)分析復(fù)雜大電網(wǎng)局面下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的需求，設(shè)計(jì)建立較為合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)依據(jù)《全國(guó)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)總體技術(shù)方案》，結(jié)合沈陽(yáng)地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)現(xiàn)狀提出了改造優(yōu)化計(jì)劃及過(guò)渡方案。

1 現(xiàn)狀及需求分析

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)工作的全面開(kāi)展，電網(wǎng)發(fā)展方式實(shí)現(xiàn)了根本性的轉(zhuǎn)變，調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)及非實(shí)時(shí)信息的需求日益增長(zhǎng)，現(xiàn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸不能滿足需求，這對(duì)電網(wǎng)二次系統(tǒng)提出了實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步、提高應(yīng)用水平的新要求。另外，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求達(dá)到前所未有的高度，智能電網(wǎng)功能的完整實(shí)現(xiàn)迫切需求可以滿足區(qū)域互聯(lián)的骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)來(lái)支撐，同時(shí)隨著對(duì)二次系統(tǒng)安全防護(hù)重視程度的提升，需要對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部分安全強(qiáng)化，為滿足以上需求，更好地適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展，需要對(duì)現(xiàn)行電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完善和擴(kuò)充，全面提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和對(duì)業(yè)務(wù)的保障能力［3］。

現(xiàn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示（以省電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)為例）。

其中廠站至地調(diào)網(wǎng)絡(luò)以三級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)為例，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，66 kV廠站通過(guò)接入三級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳回地調(diào)，由地調(diào)前置系統(tǒng)通過(guò)二級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至省調(diào)，220 kV廠站通過(guò)接入二級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳遞給省調(diào)和地調(diào)前置，地調(diào)前置系統(tǒng)再向省調(diào)上傳一次數(shù)據(jù)用作備份。以當(dāng)前組網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)部分滿足N-1要求，即在廠站端系統(tǒng)設(shè)備具有冗余，但是二三級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)之間通信方式較單一，存在薄弱環(huán)節(jié)，且數(shù)據(jù)大多流過(guò)二級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備，隨著變電站不斷增加，二級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備負(fù)載顯著加重，系統(tǒng)安全存在一定隱患。

圖1 現(xiàn)行沈陽(yáng)地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 沈陽(yáng)地區(qū)三級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的新結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下需求。

a.可靠性需求，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“N-1”的可靠性原則。即拓?fù)渲腥サ羧魏我粭l連線均不影響節(jié)點(diǎn)的連通性，去掉任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)均不影響其他節(jié)點(diǎn)的連通性。以此保證網(wǎng)絡(luò)冗余度和自愈能力，確保數(shù)據(jù)正常無(wú)間斷傳輸。

b.安全性需求，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)依據(jù)“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的技術(shù)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

c.業(yè)務(wù)隔離需求，大電網(wǎng)模式下的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個(gè)復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要有實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)，包括能量管理系統(tǒng)，廣域相量測(cè)量系統(tǒng)等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，還有實(shí)時(shí)性較弱的調(diào)度管理系統(tǒng)，包括電能量采集系統(tǒng)，調(diào)度報(bào)表系統(tǒng)，電力交易系統(tǒng)中的關(guān)口電量平臺(tái)等非實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)性不同的系統(tǒng)對(duì)通道質(zhì)量有不同需求，通過(guò)路由策略調(diào)整等方式將更多通道資源用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的通信。

2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

盡量考慮滿足上述需求，參考《全國(guó)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)總體技術(shù)方案》，同時(shí)結(jié)合沈陽(yáng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 新規(guī)劃的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用了兩級(jí)三層網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，其中兩級(jí)分別為骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)，骨干網(wǎng)一平面和二平面配置相近，可起到互備作用。接入網(wǎng)用于采集廠站實(shí)時(shí)信息，各廠站數(shù)據(jù)通過(guò)接入網(wǎng)上傳至骨干網(wǎng)一二平面，各級(jí)調(diào)度再按需要從骨干網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)。兩級(jí)三層網(wǎng)絡(luò)中的三層是指核心層、匯聚層和接入層，接入網(wǎng)按照這三層逐級(jí)將數(shù)據(jù)采集匯聚，各廠站按照自身通信線路情況從接入層節(jié)點(diǎn)進(jìn)入?yún)R聚層節(jié)點(diǎn)，在若干節(jié)點(diǎn)處將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚后傳輸至地調(diào)核心和省調(diào)核心，再分別接入骨干網(wǎng)一二平面。完成廠站數(shù)據(jù)的采集流程，省調(diào)或地調(diào)前置系統(tǒng)通過(guò)一二平面獲取數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以基本滿足N-1要求，系統(tǒng)冗余度和容錯(cuò)率有所提高，同時(shí)，2個(gè)擁有相對(duì)獨(dú)立通道的平面可以互為備份，提高系統(tǒng)的可靠性，基本滿足新環(huán)境下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的需求。新規(guī)劃的數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)均衡了單個(gè)節(jié)電設(shè)備的通信數(shù)據(jù)流量，通過(guò)類似云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)方式將信息進(jìn)行匯聚轉(zhuǎn)發(fā)，一定程度上實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)專用，同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)的健康度，解除了一定的安全隱患。隨著電力數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)的全面建成，甚至可以建成全國(guó)通用的電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域及跨區(qū)域數(shù)據(jù)交互。

3 路由及VPN規(guī)劃

域間路由協(xié)議有2種：外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）。EGP是為一個(gè)簡(jiǎn)單的樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的，在處理選路循環(huán)和設(shè)置選路策略時(shí)，具有明顯的缺點(diǎn)，目前已被BGP代替。結(jié)合電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)流向特點(diǎn)，兩級(jí)自治域之間可采用策略化的邊界路由協(xié)議BGP-4作為域間路由協(xié)議，各接入網(wǎng)之間不設(shè)置直接互聯(lián)通道，若有業(yè)務(wù)需求時(shí)可通過(guò)骨干網(wǎng)連接［4］。

域內(nèi)路由（IGP）采用開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）方式，自治域內(nèi)建議采用鏈路狀態(tài)協(xié)議（OSPF）。

OSPF協(xié)議具有2層體系結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?個(gè)自治域劃分為區(qū)，并根據(jù)源和目的所在區(qū)的不同選用區(qū)內(nèi)路由或區(qū)間路由［5］。如某區(qū)域內(nèi)路由器發(fā)生故障，不會(huì)影響自治域內(nèi)其他區(qū)路由器正常工作，也便于網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)。

根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)安全性和重要性等要求，對(duì)承載的業(yè)務(wù)進(jìn)行邏輯劃分，采用VPN方式加以隔離。依據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)，設(shè)置2組VPN分別承載實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（安全I(xiàn)區(qū)）和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（安全I(xiàn)I區(qū)），使用VPN技術(shù)可在一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中布設(shè)多個(gè)業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，利于維護(hù)，且硬件成本較低。通過(guò)策略結(jié)課實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全隔離和可控性較高的數(shù)據(jù)交換，且具有較好的延展性，便于新增加業(yè)務(wù)。

4 網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全考慮以下幾方面。

a.通過(guò)MPLSVPN確保不同類型業(yè)務(wù)及地域之間的有效隔離。

b.通過(guò)用戶狀態(tài)進(jìn)行存取控制，保證設(shè)備控制安全。

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

d.對(duì)路由信息交換進(jìn)行認(rèn)證。

e.對(duì)所有重要事件記錄log日志。

f.接入端口認(rèn)證，提供可信的網(wǎng)絡(luò)接入［6］。

按照國(guó)調(diào)二次安全防護(hù)的要求，做到安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證，在非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)區(qū)配備防火墻，對(duì)各節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)訪問(wèn)加以控制，在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)區(qū)配備縱向加密認(rèn)證設(shè)備，對(duì)業(yè)務(wù)訪問(wèn)進(jìn)行縱向認(rèn)證和加密。

5 項(xiàng)目過(guò)渡與實(shí)施

該項(xiàng)目的實(shí)施是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，業(yè)務(wù)割接過(guò)程涉及到數(shù)據(jù)網(wǎng)改造和前置機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的位置變化，由于電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，要求數(shù)據(jù)網(wǎng)中斷時(shí)間盡可能短，前置機(jī)盡可能保持相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)以上情況，采取以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡。首先，依據(jù)國(guó)網(wǎng)下發(fā)的IP地址段規(guī)劃表對(duì)在網(wǎng)廠站IP地址進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，為便于日常維護(hù)，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的IP地址僅網(wǎng)段不同（實(shí)時(shí)為21.113網(wǎng)段，非實(shí)時(shí)為21.114網(wǎng)段），按照規(guī)劃后地址對(duì)現(xiàn)行部分不符合接入規(guī)范的IP地址進(jìn)行更改。之后將地調(diào)接入網(wǎng)與骨干網(wǎng)二平面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，調(diào)試成功后為地調(diào)前置機(jī)增加網(wǎng)卡后接入地調(diào)網(wǎng)。然后先從同時(shí)具備101和104通道的廠站著手，修改路由表，將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)指向骨干網(wǎng)平面，測(cè)試正常后再對(duì)只具備104通道的廠站進(jìn)行修改。最后，當(dāng)全部業(yè)務(wù)接入骨干網(wǎng)平面后，斷開(kāi)地調(diào)前置機(jī)與地調(diào)接入網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)新模式的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著電網(wǎng)智能化程度的不斷提高，復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的支撐勢(shì)必迎來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。骨干網(wǎng)一二平面的建設(shè)將使調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息傳輸方式實(shí)現(xiàn)根本轉(zhuǎn)變，滿足智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，全面提高網(wǎng)絡(luò)可靠性及業(yè)務(wù)保障能力。沈陽(yáng)地調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)改造參考其它省市等地改造的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合沈陽(yáng)地區(qū)數(shù)據(jù)網(wǎng)現(xiàn)狀，摸索出一條適合沈陽(yáng)實(shí)際情況的改造思路，搭建了一個(gè)穩(wěn)定、安全、承載能力強(qiáng)的新型數(shù)據(jù)網(wǎng)，為復(fù)雜大電網(wǎng)環(huán)境下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的改造與建設(shè)提供新的參考與方向。

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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(xué)士，主要研究調(diào)度自動(dòng)化及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。

2015-03-15）