電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)探討

薛曉明(國網(wǎng)本溪供電公司電力調(diào)度控制中心,遼寧本溪 117000)

?

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)探討

薛曉明
(國網(wǎng)本溪供電公司電力調(diào)度控制中心,遼寧本溪 117000)

【摘 要】隨著國家通訊技術(shù)的普及與發(fā)展,為了滿足人們現(xiàn)代化生活的腳步,電力調(diào)度系統(tǒng)承載著很大的壓力,并且亟需對現(xiàn)有電力調(diào)度數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。因此,本文就結(jié)合當(dāng)前電網(wǎng)傳輸?shù)默F(xiàn)狀,以三層網(wǎng)絡(luò)分層模式為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了靈活可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?并通過層次化的路由策略和專用業(yè)務(wù)通道部署,以可靠性、有效性和安全性為中心,提出了復(fù)雜大電網(wǎng)下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)模式。

【關(guān)鍵詞】電力調(diào)度 數(shù)據(jù)傳輸 改進(jìn)

隨著電子科技越來越高的融入到人們的生活與工作，電力支持也隨之越來越需要大量的進(jìn)行供應(yīng)，單純的電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)無法承載這種超大的供應(yīng)負(fù)荷量，在這樣一個超負(fù)荷的環(huán)境下，電力系統(tǒng)自然而然的加入了控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，逐漸走向復(fù)雜化，以確保能夠在大量的需求下，穩(wěn)定的供應(yīng)能源。電力數(shù)據(jù)網(wǎng)在自動化電力調(diào)度系統(tǒng)和電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中起著重要的作用，其主要負(fù)責(zé)對電力生產(chǎn)運(yùn)行中的各種業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)和智能設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，在電力生產(chǎn)與管理工作中具有重要意義。本文就是從電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的需求入手，建立起一個清晰的網(wǎng)絡(luò)層次，以滿足電力網(wǎng)絡(luò)可靠性和網(wǎng)絡(luò)對寬帶的需求，對電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的復(fù)雜化進(jìn)行了整合與改進(jìn)。

1 復(fù)雜大電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)在如今大需求、多對象的環(huán)境背景下，只能選擇發(fā)展成為更加復(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)。

1.1 帶寬需求

在如今供電需求和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都十分巨大的環(huán)境下，電網(wǎng)的規(guī)模和各環(huán)節(jié)互聯(lián)的功能也無疑需要得到擴(kuò)大和增強(qiáng)。傳感測量、業(yè)務(wù)監(jiān)控等業(yè)務(wù)被融入到控制系統(tǒng)中，以此建立起能夠承載大量電力的電網(wǎng)系統(tǒng)。在提升電網(wǎng)規(guī)模的同時(shí)，相應(yīng)的寬帶需求就隨之加強(qiáng)。升級網(wǎng)絡(luò)寬帶，避免在電網(wǎng)復(fù)雜化之后出現(xiàn)傳輸阻塞的問題。電網(wǎng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中得通暢是非常重要的一個環(huán)節(jié)，寬帶的需求電網(wǎng)發(fā)展相輔相成，增加寬帶的兆數(shù)無論是在如今還是未來都是電力發(fā)展的必然趨勢。

1.2 可靠性需求

目前，電網(wǎng)連鎖性大面積停電事故頻繁發(fā)生，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求愈加迫切。為了達(dá)到該目的，對整個電網(wǎng)大規(guī)模、全過程監(jiān)控的各種狀態(tài)量和自動化控制命令十分重要。因此，復(fù)雜大電網(wǎng)下調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)可靠性的意義尤為特殊。目前，主流的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)N-1可靠性設(shè)計(jì)，然而復(fù)雜大電網(wǎng)有其自組織臨界性特征的動力學(xué)行為，網(wǎng)絡(luò)可靠性有了更多的內(nèi)涵，不僅表示網(wǎng)絡(luò)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，還表示控制系統(tǒng)帶來的自愈能力與業(yè)務(wù)保護(hù)能力。如何在保障網(wǎng)絡(luò)安全可靠的前提下提高網(wǎng)絡(luò)效率，成為復(fù)雜電網(wǎng)下可靠性研究中最重要的問題。

1.3 業(yè)務(wù)隔離需求

復(fù)雜大電網(wǎng)下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個復(fù)雜的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，承載了如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、廣域向量測量系統(tǒng)、安穩(wěn)管理信息系統(tǒng)等重要系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，肩負(fù)著電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制、非實(shí)時(shí)分析與決策等重大責(zé)任。然而，網(wǎng)絡(luò)上承載的眾多業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求也不盡相同，因而，利用虛擬專用通道隔離業(yè)務(wù)路由十分必要。除此之外，面對眾多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，需要利用流量工程設(shè)置服務(wù)優(yōu)先級，以達(dá)到便于管理和規(guī)劃的目的。

2 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)原則

2.1 技術(shù)體制選擇

數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展相對緩慢，依舊采用異步傳輸模式(Asynchron ous Transfer Mode，ATM)、以太網(wǎng)、路由器等技術(shù)。其中，ATM技術(shù)由于寬帶瓶頸，發(fā)展幾近停滯，且性價(jià)比不高，該技術(shù)即將被淘汰。以太網(wǎng)技術(shù)已發(fā)展到萬兆以太網(wǎng)，相對成熟可靠，但缺乏保護(hù)機(jī)制。路由器技術(shù)不僅成熟穩(wěn)定，能對數(shù)據(jù)包進(jìn)行高速轉(zhuǎn)發(fā)，還能實(shí)現(xiàn)流量工程，因此可采用路由器技術(shù)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層次規(guī)劃

復(fù)雜大電網(wǎng)下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)該是一個高度集成、結(jié)構(gòu)清晰、層次分明的新型網(wǎng)絡(luò)，其建網(wǎng)的目的是保障電力系統(tǒng)高度智能化和安全穩(wěn)定運(yùn)行。多年來，經(jīng)過不斷的研究與實(shí)踐，分明的層次劃分能使網(wǎng)絡(luò)中存在的復(fù)雜問題更加清晰，更易于發(fā)現(xiàn)并解決，因此，層次化設(shè)計(jì)是規(guī)劃復(fù)雜大電網(wǎng)下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的必由之路。復(fù)雜大電網(wǎng)下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)具有分布采集、分層傳輸和集中匯聚的特點(diǎn)，且信息流向多為匯聚模式，業(yè)務(wù)分布主要為集中型，可采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，核心層，匯聚層，接入層。

2.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)性能具有決定性作用。以廣東電網(wǎng)部分地區(qū)為例，以現(xiàn)有傳輸A、B網(wǎng)和新建光傳送網(wǎng)(Optical Transport Network，OTN)為基礎(chǔ)，結(jié)合路由器技術(shù)發(fā)展，根據(jù)業(yè)務(wù)帶寬需求情況，整體考慮光纜的結(jié)構(gòu)和站點(diǎn)位置，建設(shè)一個承載在OTN 傳輸網(wǎng)上的核心網(wǎng)絡(luò)和分別承載在傳輸A、B網(wǎng)上的雙平面骨干網(wǎng)，并將葉子節(jié)點(diǎn)接入骨干網(wǎng)絡(luò)。

2.4 路由部署方案

通信網(wǎng)絡(luò)中，路由自治域構(gòu)建方式與 IP 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能力有很大關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模對路由結(jié)構(gòu)起決定性作用。復(fù)雜大電網(wǎng)下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)拓?fù)鋵哟畏置鳎Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，可采用單自治域方式與多穿越自治域方式相結(jié)合。該方式不僅能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，使網(wǎng)絡(luò)具有彈性、便于擴(kuò)展，而且能隱藏其他層次的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低路由計(jì)算的復(fù)雜度，從而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性，并提高路由收斂速度，同時(shí)，使層間可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址匯聚，縮短路由表長度，提高網(wǎng)絡(luò)尋址效率。

3 專用業(yè)務(wù)通道部署

復(fù)雜大電網(wǎng)下電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)量十分龐大，為保證安全等級不同的業(yè)務(wù)之間相互隔離，需部署MPLS VPN以滿足系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息安全要求。MPLS自身具有提供流量工程能力，可以最大限度地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置，提高可用性和可靠性，自動快速修復(fù)網(wǎng)絡(luò)故障，而業(yè)務(wù)可按安全要求縱向上劃分為不同的VPN，實(shí)現(xiàn)跨地域、安全、高速、可靠的數(shù)據(jù)通信。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用MPLS三層VPN技術(shù)，分為實(shí)時(shí)VPN和非實(shí)時(shí)VPN。實(shí)時(shí)VPN業(yè)務(wù)主要指安全I(xiàn)區(qū)業(yè)務(wù)，即具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的系統(tǒng)或系統(tǒng)中負(fù)責(zé)監(jiān)控功能的部分。非實(shí)時(shí)VPN業(yè)務(wù)主要指安全I(xiàn)I區(qū)業(yè)務(wù)，即非生產(chǎn)控制區(qū)業(yè)務(wù)，包括不具備控制功能的生產(chǎn)業(yè)務(wù)和批發(fā)交易業(yè)務(wù)，或系統(tǒng)中不進(jìn)行控制的部分。實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)VPN業(yè)

務(wù)通過交換機(jī)分別接入到供應(yīng)商邊緣路由器(Provider Edge Router，PE)的不同端口，同時(shí)在PE設(shè)備上劃分VPN，在MPLS中不同的VPN之間通過VPN實(shí)例實(shí)現(xiàn)路由的隔離。

目前，為了保證業(yè)務(wù)傳輸效率，節(jié)約帶寬資源，骨干網(wǎng)絡(luò)往往采用供應(yīng)商核心路由器(Provider Router，P)、PE、用戶邊緣路由器(Customer Edge Router，CE)相結(jié)合的方式組建完整的MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)。但是，由于P和CE并不具有隔離業(yè)務(wù)的能力，相比于現(xiàn)狀，復(fù)雜大電網(wǎng)規(guī)模更龐大、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、安全性等級更高，所以這種組網(wǎng)方式不再適用。

為了滿足網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)隔離能力的需求，所有節(jié)點(diǎn)都設(shè)為MPLS VPN的PE節(jié)點(diǎn)，按邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(Border Gateway Protocol，BGP)的要求建立內(nèi)部BGP(Inner BGP，IBGP)全連接，運(yùn)行多協(xié)議擴(kuò)展BGP協(xié)議(Multiprotocol Extensions for BGP，MP-BGP)以實(shí)現(xiàn)MPLS VPN路由和信息的傳遞。復(fù)雜大電網(wǎng)規(guī)模龐大且連接關(guān)系復(fù)雜，這對路由器的處理能力是一個極大的挑戰(zhàn)。為了減少IBGP連接的數(shù)量，可采用路由反射策略與多跳跨域互聯(lián)方式相結(jié)合的方法達(dá)到該目的。

4 結(jié)語

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，作為支撐電網(wǎng)運(yùn)行的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)需求與日俱增，制定科學(xué)合理的規(guī)劃原則和設(shè)計(jì)方案十分必要。

參考文獻(xiàn):

[1]楊晨.電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)在濟(jì)南電網(wǎng)的應(yīng)用與研究[D].山東大學(xué), 2011.

[2]郭秀春.淺述電力調(diào)度自動化應(yīng)用舉措及發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2015(17).

[3]李黃強(qiáng).寬帶電力線OFDM通信系統(tǒng)資源分配研究[D].武漢大學(xué), 2010.

[5]馬冰洋.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué),2014.[6]趙強(qiáng).淺談電網(wǎng)調(diào)度自動化[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息,2013(17):168.

[7]張東風(fēng),王麗麗.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)研究[J].中外企業(yè)家,2013 (20).