電力省級調度交換系統IP化演進過程研究

皇甫英杰

（中國電建集團河南省電力勘測設計院有限公司，河南 鄭州 450007）

0 引言

電力調度交換系統在電力生產和日常運維中發揮著重要的作用，是保障電力安全穩定運行的基礎系統之一。目前，電力交換系統采用程控交換技術體制組網，終端站點采用PCM（脈沖編碼調制）設備延伸方式接入系統。隨著交換網技術的發展以及電力業務系統的網絡升級，現有的技術體制存在的接入能力小、組網靈活性低、單站投資高、設備老化嚴重以及系統體制延續性差等問題日益突出。同時視頻類等多媒體調度業務對調度交換系統提出了IP 化接入需求，“十四五”期間電力通信傳輸網絡升級也在IP業務接入能力和接入帶寬上為調度交換系統IP化演進提供了支撐。

1 網絡現況及存在問題

目前省級調度交換系統采用程控交換技術體制分層組網，搭建省調網絡交換中心、地調網絡交換中心和縣調網絡接入節點三層網絡結構。省調、地調交換中心配置雙套調度交換機，組成雙機冗余系統，設備品牌統一，設備間采用2 M 數字中繼方式互聯；縣調接入節點配置單套調度交換機。220 kV 以下變電站根據調度關系通過調度中心調度機PCM遠程放號形式接入調度交換系統；500 kV變電站內在布放調度電話單機外，同時配置有站端調度交換機1套，通過2 M中繼和PCM專線方式組織主備調度交換通道，以滿足相應可靠性要求。

省級調度交換系統存在以下幾個問題：①末端的縣域調度交換系統獨立組網，尚未與地調系統對接，存在網絡缺陷；部分縣公司配備專用的調度交換機但設備品牌型號各不相同；部分縣公司未建設專用的調度交換系統，采用依附行政交換系統或租用公網設備方式實現縣域站點的調度通信，系統網絡可靠性差，難以統一管理。

②各級變電站站內PCM 設備陸續到達退運年限，面臨設備改造。最初PCM在承載調度交換業務外還同時承載行政交換業務和遠動系統備用通道，隨著電力業務系統升級，變電站行政交換和遠動業務分別調整至IMS（IP 多媒體子系統）和調度數據網，延續PCM 遠程放號的接入方式會存在功能用途單一、單站投資較高等問題。

③省、地調調度交換設備雖然為A、B機雙設備配置，但是A、B機功能上未起到完全互備冗余作用，其中A機主要負責對下放號，而B機主要負責中繼。同時A、B機采用的是集中部署的模式，不滿足雙機獨立部署容災要求，調度節點抗單點故障能力差，難以應對主調場所失火失電或公共衛生事件。

此解決上述問題，在保護現有投資的情況下，隨著設備到達運行年限分階段對省級調度交換系統進行IP化改造。

2 地、縣系統IP化改造

此階段調整現有地、縣調度交換系統網絡結構，通過對地調調度機以及變電站接入設備進行IP 化改造，搭建“統一體制、統一錄音、統一編號”的地、縣一體IP 化系統網絡，解決縣域網絡結構缺陷同時節約全網投資。

2.1 設備配置

①系統變電站：在市、縣各轄變電站配置2臺IAD（綜合接入設備）取代現有PCM 設備，采用SIP（會話發起協議）實現終端IP 化接入。通過IAD 設備改造，相比PCM 設備接入方式單站減少約60%的投資，并且雙設備配置方式提高了站點調度電話業務的可靠性。②縣調節點：各縣調不再新增調度交換機，而是新增2 套調度臺，通過U 口延伸器遠端接入地調調度機，從而使系統網絡扁平化，便于集約化維護和管理?？h調新增2臺三層交換機用于匯聚本區域站點IAD上聯業務。③地調節點：地調調度機增加IP用戶板以及調度臺接口板分別用于IAD終端接入和縣域調度臺接入；新增1 套數字錄音系統，通過模擬和網絡兩種方式對地調調度臺進行錄音；新增3 臺三層交換機，其中2 臺交換機用于匯聚IAD 接入設備上聯業務信息，同時承載網管及錄音業務，三層交換機分別與地區傳輸網設備以太網板對接實現調度交換業務匯聚及上聯；另一臺用于多機同組、網管、新增板卡接入以及對接外系統（集中網管以及同步業務）。

2.2 傳輸通道以及網絡配置

①傳輸通道配置：站端2臺IAD通過電力傳輸網雙平面組織獨立IP 透傳通道，匯聚站點至終端站開通點到多點傳輸通道匯聚至地調三層交換機；縣調2套調度臺通過電力傳輸網雙平面組織獨立2 M通道至地調調度機。②網絡配置：各縣公司IAD接入設備劃分Vlan（虛擬局域網），根據遠期站點規模劃分專用網段，Vlan網關配置在地調三層交換機。地區IAD接入設備劃分獨立Vlan，網關同樣配置在地調三層交換機。

3 軟交換異地災備部署

經過地、縣系統IP化改造，省級調度交換系統彌補了網絡結構缺陷，實現了全網互聯以及系統站點的IP化接入，然而省調及地調A、B調度機同站點集中部署的模式并未改變，調度節點抗單點故障能力差的問題尚未解決。采用軟交換系統集中部署方式建設省調和地調異地災備網絡節點，形成程控交換、軟交換融合組網的結構。異地災備節點選擇機房條件良好，調度人員配置完備，管理完善的辦公區，以最大限度縮短應對突發事件轉移調度業務的“空窗期”。同城備調系統建設應功能完備，在主調失去時能夠代替主調實現調度功能（對接站點、網調、IMS，錄音等）并且系統建設不改變現有調度交換網絡結構以及終端配置，減小對現網業務的影響，降低施工難度，縮短工程建設周期。

3.1 設備配置

①省備調：此階段采用軟交換集中部署方式建設省備調系統，省備調選擇同城辦公區，新增軟交換服務器1套（含主備雙設備）；新增IP 錄音錄像系統1套，用于省級軟交換系統錄音；新增媒體中繼網關1臺用于對接現有程控交換系統；新增媒體資源服務器1 臺用于實現組會、異地多機同組等業務；新增三層交換機2臺用于對接程控交換A、B系統；同時新增調度臺及U口延伸器，實現省備調調度臺程控交換和軟交換雙注冊。

②省調：省調調度機增加IP用戶板用于IAD終端接入；新增1套數字錄音系統，通過模擬和網絡兩種方式對地調調度臺進行錄音；新增3臺三層交換機，其中2臺交換機用于匯聚IAD接入設備上聯業務信息，對接省備調三層交換機，同時承載網管及錄音業務，三層交換機分別與地區傳輸網設備以太網板對接實現調度交換業務匯聚及上聯；另一臺用于多機同組、網管、新增板卡接入以及對接外系統（集中網管以及同步業務）。

③省轄變電站：配置2臺IAD取代現有站端調度機和PCM設備，采用SIP（會話發起協議）實現終端IP化接入。

④地調備調（選擇所轄某縣調）：新增IP 錄音錄像系統1套，用于地區軟交換系統錄音；地調程控交換機新增IP 中繼板，與省備調軟交換機組織中繼鏈路；新增調度臺及U 口延伸器，實現地備調調度臺程控交換和軟交換雙注冊。

⑤在地區串通站點（通常選擇500kV變電站）：新增2臺三層交換機，用于調度交換業務的異地匯聚。

3.2 傳輸通道以及網絡配置

①傳輸通道配置：此階段維持原有程控交換通道不變，新增備調至主調業務通道。省備調至省主調三層交換機開通以太網通道，由省級傳輸網雙平面承載，以實現軟交換和異地多機同組業務；備調至主調開通2 M 傳輸通道，使備調調度臺注冊到主調程控交換機，備調調度臺本地以太網接入軟交換機，實現雙注冊。地備調至地區串通站點開通以太網通道，用于實現地區IAD備用業務的接入。變電站點其中1臺IAD配置1路備用IP 通道至串通站點三層交換機，接入軟交換系統實現雙注冊，其中程控交換通道為主用通道。串通站點至省備調節點開通以太網通道，實現地區軟交換系統控制流信息的接入。

②網絡配置：此階段維持現有各終端IP 地址和Vlan 劃分不變，在地區串通站點三層交換機啟用冗余網關協議，將變電站“雙注冊”IAD的網關設備轉接至串通站點，以防止主調失去時軟交換系統無法三層訪問IAD終端，失去備用功能。

4 程控交換、軟交換調度系統雙平面部署

經過軟交換異地災備部署階段的改造，省級調度交換系統完成了異地災備系統部署，實現了調度臺以及站端IAD接入設備程控交換和軟交換系統的“雙注冊”，提高了主調系統的抗單點故障能力。但是軟交換集中部署的模式，屬于簡單的備用融合組網，單套軟交換系統承擔著省、市、縣三級調度交換網絡的災備功能，省備調軟交換系統本身網絡可靠性較低，省備調節點的故障會導致全網失去異地備用調度功能。與此同時省備調軟交換設備需要網絡訪問全網的調度交換設備，網絡規模龐大，網絡劃分復雜，業務配置難度大，在增加網絡接入風險和帶寬壓力的同時給后期網絡運行維護帶來相當大的困難。此階段通過軟交換系統地市延伸，搭建穩定可靠軟交換網絡，形成網絡結構清晰，程控交換和軟交換獨立共存的“雙平面”結構。

此階段僅需要在地備調節點增加軟交換機，使備調軟交換劃分為省、地兩層結構。傳輸通道組織方式保持不變，并且由于備調業務的本地化，使得地區串通站點至省備調的帶寬可以大大縮小，僅需要保留軟交換SIP中繼帶寬。網絡配置方面，調整地區程控交換IP 中繼鏈路方向以及調度臺、錄音系統軟交換注冊地址至地備調軟交換機。

5 結語

文章針對現有調度交換系統存在的缺點，分析了地、縣系統IP化改造、軟交換異地災備部署、程控交換軟交換調度系統雙平面部署三個階段調度交換系統IP 化演進的重點、建設成效以及網絡結構，最終提出了南北向分層分級、東西向技術體制獨立的“雙平面”調度交換系統。目前程控交換技術體制在電力調度交換系統中依然是主流，程控交換和軟交換共同組網的模式可能會持續相當長的時間。文章分析的網絡演進方案在終端部署上已經完全實現了IP 化，為未來的全網軟交換改造或者調度IMS系統升級打下了良好基礎。