電力通信網網絡規劃的研究

摘 要：隨著信息產業的發展，電力系統隨之發展，電力通信網發生著翻天覆地的變化。隨著智能電網的提出，電力通信網也隨著先進的信息技術共同發展，提升了各方面的作用，這對電網的安全可靠運行來說具有非常重要的意義。本研究通過對某地區電力通信網業務特點及需求，參考國內外的研究現狀，使用最新的信息化技術，提出存在的問題，分析電力通信網相關業務需求和技術，進行了電力通信網網絡規劃，尤其針對骨干傳輸網和電力業務網，為今后該地區的電力通信網設計規劃提供參考與建議。

關鍵詞：電力通信網;網絡規劃;骨干傳輸網;電力業務網

1 緒論

電力通信網是電力系統的專用網絡，對電力系統產生了重要的影響。電力通信網中主要傳輸電力調度數據和電力企業數據。電力通信網通過先進的管理服務，支撐了電網的安全穩定、經濟優質的運行。但是目前因為一些偏遠地區的種種實際客觀因素，電力通信網的現狀并沒有得到很好的發展，急需結合先進的通信技術，對電力通信網進行合理規劃，才能實現智能電網的目標。有力保障了電力市場運營商業化，為實現電力系統智能化、現代化運營管理的。

因此，將先進的通信技術引入堅強智能電網的規劃，來提高電力通信網的傳輸能力和業務接入能力，具有重要意義。

本文對電力通信網規劃的基礎知識、電力系統的各業務及其需求量分析、電力通信網相關技術進行了論述，并結合我國北方某地電力公司現有電力通信網的急需改進的現狀，提出了電力通信網網絡規劃方案。最后給出了結論和展望。

2 電力通信網

2.1 電力通信網相關分析

電力公司兩個重要的實體網絡就是電網和電力通信網，是我國重點保護的“關鍵基礎設施”，影響著國民的生活質量。電力通信網作為伴隨電網發展的實體網絡，其規劃也需要結合電網相關具體業務的要求，實現先進、可靠、安全的網絡體系。

2.1.1 電力業務分類

電力通信網是一種專用通信網，分為電力調度數據網和電力企業數據網。各業務的特點如下所述：

1）電力調度數據網業務。

（1）實時控制業務，主要是電網實時監控、自動功率控制、自動電壓控制、同步向量測量、繼電保護及安全自動裝置數據、預警類信息。

顧名思義，電網實時監控、自動功率控制、自動電壓控制等信號是調度自動化相關的數據，是實現對電網的監視、控制的重要手段，是要求具有高可靠性的實時數據業務。電網調度中心是通過遠動裝置對其所調管的單位實施監視和控制。遠動裝置傳輸的信息簡稱為“四遙”，即遙測、遙信、遙控、遙調。而由于近年來由于大量新能源場站新并網發電，新能源場站有大量的風機、逆變器需要進行自動功率控制（AGC）和自動電壓控制（AVC），AGC/AVC系統的統一實時調節也對網絡時延等提出了新的要求。而對于調度機構之間傳輸的數據來說，新一代的電網調度控制系統除了傳輸實時遠動信息和一些電力系統高級應用（PAS）以外，還傳輸綜合智能告警分析等預警信息。

實時控制業務對電力通信網的傳輸質量要求很高，傳輸速率大部分為64kbit/s-2Mbit/s，最高的要求通道誤碼率在10-3至10-7之間，信號傳輸時間要求在5至10毫秒內，誤碼率小于10-7，傳輸時延≤250ms，可靠性要求為99.9%。

（2）非實時控制業務。

此類業務主要為故障錄波器、保護及故障信息管理器、安全穩定裝置控制系統、電能量計量信息、水庫調度自動化、新能源場站的功率預測業務以及安全校核類應用等非實時數據信息，用于進行故障分析、電能量計量、功率預測等，這部分數據要求傳輸速率要求不小于64kbit/s，傳輸時間在10分鐘到15分鐘之間。

2）電力企業數據網業務。

（1）調度生產管理業務。

調度生產管理業務主要包括一、二次設備檢修管理、設備權限管理、調度生產數據、防雷檢測等多種業務，使用電力企業數據網的生產子網進行廣域網通信，并采用硬件防火墻與電力調度數據網實現完全隔離。由于該系統業務與生產息息相關，屬于企業的敏感信息，對保密性要求相對較高。

（2）電力綜合信息業務

電力綜合信息業務主要有電力市場交易、辦公管理、基礎信息、統計分析評價、信息展示與發布、電廠上報系統等。

電力市場交易中的現貨交易申報時間相對較集中且又需要在幾分鐘完成交易，所以對傳輸網絡的可靠性及準確率有較高的要求。期貨交易數據和電力市場其他信息也都要求有較高的傳輸準確率及可靠性。其他如辦公管理、電廠上報系統等也都是涉及企業內部的商業秘密，故也是對保密性有較高的要求。

（3）IP語音視頻等業務

此類業務主要有語音服務和視頻服務。

電力調度電話是各級電力調度中心、電站之間的重要溝通方式，對電網的安全運行影響大，業務安全要求極高。會議電話指電力公司各級生產部門之間的多方通信的電話，主要用于工作安排等方面，它的級別僅次于調度電話。

電視會議網絡是在數據信息網絡上使用IP協議的系統，也可以使用N×2Mbps連接，并進行時間復用的數字傳輸。視頻監視服務用于監視無人值守或無人值守變電站的某些重要區域，其傳輸速率為64kbit/s-2Mbit/s，傳輸時延≤250ms，可靠性要求為99.9%。

2.1.2 電力業務量分析

根據2.1.1中所描述的各電力業務需求，對電力通信網的要求除了滿足其需求外，還需根據《關于印發電力監控系統安全防護總體方案等安全防護方案和評估規范的通知》（國能安全〔2015〕36號文）的規定，嚴格執行“安全分區，網絡專用，橫向隔離，縱向認證”十六字方針的總體戰略，具體分析如下：

電力調度數據網和電力企業數據網在物理層面上完全隔離，嚴禁跨區互聯。電力調度數據網因其承載的業務，在各信息點之間分別主要設置帶寬100Mb/s的數據通道。電力企業數據網中綜合信息數據主要承載信息化應用系統、辦公自動化、營銷等方面的應用，電力公司及各分公司、調度中心、變電站、營業網點之間分別為1*1000Mb/s的數據通道。調度電話是調度中心、變電站之間分別設置一個調度電話（直達）和行政電話。

3 電力通信網規劃方案

3.1 電力通信網規劃設計

根據上面的電力業務分析，電力通信網規劃由骨干網和接入網組成。骨干網是指在省調側與所屬網調相連的網絡，包括一平面骨干網和二平面骨干網，用于省內站點業務與國網相關節點的數據傳輸，接入網包括省調接入網和地調接入網（三級網），主要承載著各區域廠站調度數據網業務的接入。

省調接入網由省調核心一個結點下連各地區的匯聚節點設備組成，地調接入網由各地調組成，每個地調包含有2個核心設備組成主、備節點，上連分別接入地調的一平面骨干結點和二平面骨干結點組成雙冗余性平面。

電力通信網絡采用IP over SDH技術體系，要求網絡根據安全級別劃分VPN，以實現傳輸業務的劃分。 骨干網分為3個VPN，分別是安全I區中的實時服務VPN，安全II區中的非實時服務VPN和緊急VPN，要求網絡中所有路由設備均具有MPLS PE的功能。

通過對該地區的調度中心、變電站、發電廠站進行了解，該地區目前新能源發電廠站較多，新增了許多接入的變電站，且地理分布廣泛，故適合使用具有核心層、匯聚層和接入層的三層分層模型。

核心層是電力通信網的骨干和核心，主要由核心路由器、交換機和服務器組成。匯聚層確保了核心層的穩定性、可靠性和安全性，同時是接入層的匯聚點。接入層是網絡系統的最外層，為變電站、發電廠提供接入點。

3.2 骨干傳輸網規劃方案

根據變電站分布情況和該地區光纜資源的狀況，合理規劃網絡，采用A/B網絡分層串聯進行數據傳輸。為了構建三層網絡結構，將電力公司和重要的變電站作為核心層，將330kV變電站作為匯聚層，并將110kV及以下的變電站作為接入層。匯聚層和接入層都使用雙節點訪問上一層網絡。

供電公司、調度中心和330kV變電站將形成兩個環形網絡，以構建骨干傳輸網絡的核心層。其他變電站建在三個環網中，這兩個網將雙上行鏈路連接到核心環，以構建骨干傳輸網絡匯聚層。110kV及以下變電站形成一個接入環，并與匯聚層的環進行雙上行鏈路，以構建骨干傳輸網絡的接入層。

3.3 電力業務網規劃方案

根據該區域的輸電骨干傳輸網絡的結構和電網運行的特點，該網絡采用分層串聯的連接方式。利用光纖干線將供電公司和調度中心設置為第一級串聯中心，并將各地調設置為第二級串聯中心，以110kV變電站為交換站，以形成特殊的電力調度星形網絡與光纖骨干網相結合的交換網絡。

核心交換機用作雙串聯連接中心，各地調的程控交換機的遠程模塊是串聯點，變電站是接入點，形成了電力程控交換網絡。它通過數字中繼連接到上級單位的程控交換機，以實現全方位的聯網。

電力系統數據網需按照 “安全分區，網絡專用，橫向隔離，縱向認證”的原則，電力調度數據網和電力企業數據網之間徹底物理隔離。

4 結論與展望

本文結合了現有電力通信網的情況，提出了電力通信網規劃方案。該方案從實際出發，使得設計方案更具實用性。

本文雖有提到網絡安全，但未過多涉及此方面的內容。隨著智能電網建設的推進，且目前網絡安全形勢愈發嚴峻，作為國家關鍵基礎設施，電力通信網的網絡安全也更為重要，目前依據“安全分區，網絡專用，橫向隔離，縱向認證”的十六字方針正在逐步完善網絡架構，今后也將作為本人的一個重點研究方向。

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作者簡介

蔡杰（1986-），男，漢族，寧夏銀川人，本科，工程師，三峽新能源昂立（靈武）發電有限公司，研究方向：電力系統通信。