電力調度數據網解決方案

王衛華

（安徽繼遠軟件有限公司，合肥 230088）

電力調度數據網解決方案

王衛華

（安徽繼遠軟件有限公司，合肥 230088）

針對調度數據網的業務需求及功能特點，文章提出了一種基于IP over SDH技術體制、采用MPLS/VPN技術組網的調度數據網解決方案，運用MPLS QoS技術提供差分化服務，保證關鍵業務數據實時傳達。此方案已在部分省市調度數據網投入使用，取得了較好的效果。

電力調度數據網；MPLS/VPN；MPLS QoS

1 引言

電力調度數據網是電力調度系統各業務運行的數據傳輸平臺，網絡傳輸電網自動化信息、調度指令、繼電保護與安全自動裝置控制信息等，是電力安全生產指揮和調度自動化的重要基礎，在協調電力系統發、送、變、配、用電等各環節及保證電網安全、經濟、穩定、可靠的運行方面發揮關鍵的作用[1]。電力調度系統的發展指導思想是“安全第一、預防為主，確保電網安全”，其根本職責是保證電網的安全穩定運行。電力調度數據網的首要要求，一是網絡系統自身運行的安全可靠，二是要能夠保證調度自動化系統對電網的準確監控，確保電網的不間斷運行。

2 方案概述

電力調度數據網基于IP over SDH的技術體制，采用MPLS/VPN[2]技術架構進行組網，按安全等級劃分VPN，實現傳輸業務的邏輯分區，將電力生產的實時控制區與非控制生產區進行安全隔離；采用分層PE技術，有效的解決MPLS L3VPN平面化模式和通信網絡層次化結構之間的矛盾；采用MPLS QoS[3,4]技術提供了差分化的網絡服務，確保了關鍵業務數據傳送的實時性。

2.1 網絡架構設計

電力調度數據網從功能上可以分為兩大部分，一部分是骨干網絡，另一部分是各級接入網絡[5-6]。電力調度網骨干網絡由第一平面和第二平面組成，又稱為骨干網A平面和骨干網B平面，兩個平面的拓撲和節點設置一致，互為備份。電力調度網絡骨干網分為四級，第一級為國家調度中心、第二級為區級電網調度中心、第三級為省級調度中心和省備調，第四級為地市調度中心。骨干網的功能主要是將各級電網調度中心與各級電力調度接入網進行互聯。各級接入網的主要功能是接入和匯聚各級變電站和直調電廠，歸屬不同調度中心的變電站和直調電廠由不同的電力調度接入網進行接入。一個變電站一般接入到兩張接入網中，實現上行鏈路的冗余備份。省調接入網主要用于接入歸屬省級電力公司調度的500kV/220kV變電站，而地調接入網則用于匯聚歸屬市級電力調度中心調度的110kV以下變電站。如圖1所示。

圖1 電力調度數據網的整體網絡架構圖

2.2 網絡可靠性設計

（1）節點可靠性：網絡核心和骨干節點采用穩定可靠的路由及交換產品，配置雙引擎、雙電源，保證設備的不間斷運行。此外網絡中的關鍵節點采用雙機部署模式，避免單點設備故障問題發生。

（2）鏈路可靠性：組網拓撲需依據電力通信傳輸資源，在設計上充分考慮線路冗余，網絡核心層與匯聚層設備之間互聯采用環網狀拓撲結構，網絡接入層與匯聚層設備互連采用雙上行鏈路，以確保網絡健壯性。如圖2所示。

圖2 網絡可靠性設計示意圖

2.3 多業務承載與安全隔離

業務系統的不斷發展對調度數據網絡提出更高要求，多個關鍵系統在同一數據網絡承載，保證不同業務系統間的有效隔離、保證業務系統的安全，是調度數據網建設的重要要求。在調度數據網中采用MPLS VPN技術可實現多業務間的強邏輯隔離，不同業務系統運行在不同的虛擬專用網中，保證了業務系統的安全和可靠運行[7,8]。一般情況下，按照電力生產業務的要求，在調度數據網中區分實時業務、非實時業務及應急業務即可滿足業務需求。如圖3所示。

圖3 MPLS VPN多業務承載示意圖

由于MPLS L3VPN是平面結構，PE設備無論處于網絡的哪個層次，對其性能要求是相同的。MPLS L3VPN網絡不能實現分層和分級，使業務的覆蓋能力受到限制，運營成本無法降低，因此影響了MPLS L3VPN的大規模部署。

為實現MPLS L3VPN的大規模部署并降低運營成本，電力調度數據網采用PE分層體系架構，將PE的功能分布到多個PE設備上，多個PE承擔不同的角色，并形成層次結構，共同完成一個PE的功能。分層體系架構對處于較高層次設備的路由能力和轉發性能要求較高，而對處于較低層次設備的相應要求降低，符合典型的分層網絡模型，有效解決MPLS L3VPN平面化模型和通信網絡層次化結構之間的矛盾。

2.4 QoS服務質量

為了滿足電網的實時監視控制和電力市場實時業務需求，電力調度數據網必須是一個高實時性網絡，提供有保證的端到端延時。MPLS QoS是部署QoS業務的重要組成部分，在實際的MPLS組網方案中往往通過差分服務模型來實施QoS。MPLS QoS根據EXP的值來區分不同的數據流，實現差分服務（帶寬保證、優先級調度），保證網絡的高利用率[9]。通常在MPLS網絡邊緣的PE設備上，通過CAR等技術對用戶數據流進行限制，確保VPN數據流符合帶寬約定，同時根據策略將IP報文標記為不同的優先級，然后將IP的TOS映射到MPLS標簽的EXP域中，在進行MPLS標簽轉發時，根據標簽中EXP進行各種隊列調度，從而保證高優先級的報文獲得更好的服務。如圖4所示。

圖4 MPLS QoS部署示意圖

電力調度網中的實時業務對時延、抖動、丟包率都有嚴格要求，所以必須將其分配到最高優先級，對于非實時業務一般使用缺省隊列，分配一定的帶寬，其帶寬可被其余隊列擠占。

2.5 分級網絡管理

電力調度數據網的網絡管理采用帶內網管方式。網絡管理系統應具備網絡拓撲管理、故障管理、配置管理、安全管理、流量分析、定制報表等功能。此外，還要求網管系統支持VPN業務的管理功能，能夠提供便捷的VPN業務部署。

調度數據網按照“統一調度、分級管理”原則運行和管理，電力調度數據網中的網管系統一般采用分級部署模式。這種部署方式將整個網管系統分為上、下級兩層甚至多層，同一分級的多個物理區域，其管理區域之間是獨立的，各網管系統也是相互獨立的。在每一級調度主站部署一套網管系統，可通過上級網管直接對下級網管本身及某些重要設備直接進行管理，各級調度主站可管理本地區范圍內的設備。

3 方案特點

電力調度數據網主要用于傳輸電網自動化信息、調度指令、繼電保護與安全自動裝置控制信息等。根據調度數據網的業務需求及功能特點，本方案具有如下特點。

（1）高可靠：組網設備具有的高穩定性和豐富的業務接口，滿足安全可靠的組網要求；組網拓撲設計依據電力傳輸資源使用情況，充分考慮線路冗余，確保網絡的健壯性。

（2）高安全：采用MPLS VPN技術架構實現了電力生產多業務接入的安全隔離，同時嚴格按照電力二次系統安全防護要求進行安全布控，確保網絡和業務安全性。

（3）實時性：通過MPLS QoS技術的部署，為不同業務提供差分化服務，對實時性要求高的業務預留網絡帶寬，確保數據優先轉發，滿足電力調度數據網對關鍵性業務實時傳送的要求。

（4）易管理：網絡管理系統能夠實現端到端VPN業務的支撐及運營能力，采用網管部署模式符合電力調度層級管理需求，同時也降低了網絡管理的難度。

4 結束語

此方案目前已在部分省市調度數據網投入使用，取得了較好的效果。由于各省市級度數據網的拓撲、通信網絡資源現狀及業務應用系統不盡相同，建議各省市可參照本方案并結合實際情況制定滿足應用的網絡解決方案。

[1] 楊新波．電力數據網傳輸模式研究[D]．山東大學，2010

[2] 陳軍華，王忠民．BGP/MPLS VPN實現原理[J]．計算機工程，2006,32(23):124-126

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[5] 彭清卿，向力，盧長燕等．國家電力調度數據網組網研究[J]．電力系統自動化，2004, 28(8):10-14

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[7] 林鳴．MPLSVPN技術在電力調度數據網中的應用[J]．中國科技信息，2010(2):26-27

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10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.09.004

TM7文獻標示碼：A

1672-7274（2017）09-0010-03