客运专线SCADA业务组网优化建议

凌昌国

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 数据采集与监视控制（SCADA）系统概述

SCADA系统，在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。SCADA系统在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。

近年来，随着客运专线铁路建设的发展，铁路通信网络也迎来了更新改造和发展建设时期。客运专线铁路沿线设置有大量的基站、直放站、信号中继站等节点，其电力供电专业需要在这些节点设置电力供电节点，节点数量远远超过普通铁路。电力供电节点的增多给电力维护增加了很大工作量，因此电力SCADA系统作为客运专线铁路电力调度最重要的工具显得尤其重要。如何为电力SCADA系统提供可靠的传输通道，成为传输系统工程设计、实施、系统开通和维护的难题之一。

目前，由于客运专线SCADA组网方式多种多样，而且开通实施和运营维护存在一定困难，本文将从客运专线传输系统建设方案及特点，以及SCADA业务组网需求和目前组网方案进行简要描述，并对其提出优化建议。

2 传输系统建设方案及特点

客运专线传输系统基本按照二层结构组网，即骨干层和接入层。骨干层传输系统按链型“1+1”保护方式建设；接入层传输系统按自愈环方式建设，一般按2～3个自愈环建设，每个自愈环由相邻车站间的沿线基站、信号中继站、牵引变电所及供电所等节点设置的传输设备构成。在车站节点，接入层传输设备与骨干层传输设备互联，实现通道互通和系统间的通道保护。

客运专线传输系统采用MSTP传输设备建设。该设备能提供2 M接口、FE接口、GE接口和155 M接口等，其中FE和 GE接口板具备IP 二层交换和汇聚功能等特点。

3 SCADA业务组网需求

SCADA系统一般采用双网结构（A、B网，主备用方式），由调度中心设备和现场前端设备（RTU）组成。客运专线SCADA系统主要包括电力SCADA和牵引SCADA系统。电力SCADA系统对通信主要需求是箱变节点、配电所节点；牵引SCADA系统对通信主要需求是牵引变电所、AT所、分区所节点。

由于电力SCADA系统业务节点较多（主要是箱变节点较多），本文主要针对电力SCADA组网方案进行描述。

4 电力SCADA组网方式现状

目前，客运专线电力SCADA组网有以下两种方式。

4.1 采用“独立光纤+传输系统”承载方式组网

通信系统在区间为电力SCADA提供光纤资源，由电力专业设置光口以太网交换机，把信息传送至有人值守的电力供电（或牵引变电）节点，电力供电所（或牵引变电）节点至调度所由通信传输系统提供独立2 M通道。武广客运专线按此方案进行组网。

有人值守的电力供电（或牵引变电）节点至无人值守的电力供电（或牵引变电）节点之间的光缆由通信专业敷设，由牵引及供电专业设置交换机，采用光纤开通。有人值守的电力供电（或牵引变电）节点至调度所间通道由通信专业传输系统提供FE电接口（带宽2 M）解决。

组网网络拓扑结构如图1所示。

该组网方案采用通信传输方式比较复杂，对于整个电力SCADA系统无全程网管监控通道进行监控，不便于网络开通及维护。

同时，由于区间箱变较多，通信光缆线路开口较多，通信与电力SCADA专业接口太多，增加了整个系统的故障点，故障定位比较困难。

4.2 采用传输系统承载方式组网

电力SCADA数据传输过程全部采用传输系统承载。通信系统各节点传输设备为电力SCADA提供2个以太网端口（分布在不同的以太网处理板上），并配置以太网共享通道（采用2 M捆绑方式）至调度所，实现SCADA数据业务的传送。

由于传输设备的VCTRUCK能力有限，一般以太网的处理能力为24或48个VCTRUCK。对于电力SCADA通道而言，不能采用点对点汇聚方式至调度中心，故根据传输设备资源配置情况，利用传输设备的以太网二层交换功能，采用逐级汇聚方式提供传输通道至调度所。

此组网方案统一采用传输系统承载，可通过传输系统每个节点电力SCADA业务端口监控，可判断电力SCADA业务是否已接入传输系统。大部分客运专线电力SCADA系统采用此方案组网（如京沪线），组网网络拓扑结构如图2所示。

由于传输系统提供的通信网络为一个二层交换网络，SCADA所有数据均在此二层网络内通信，当此网络内有一个电力SCADA设备节点故障或不断在此二层网络中报告故障信息，整个通信网络均会受到影响，严重情况可造成整个网络瘫痪，此故障情况通过传输系统无法进行监测。

5 SCADA业务组网优化建议

5.1 沿线区间节点至车站

客运专线沿线区间节点至车站节点利用传输设备的以太网二层交换功能，采用逐级汇聚方式组建共享通道，建设相邻车站间SCADA系统各子网络。沿线区间SCADA业务节点利用就近的传输设备为SCADA业务提供FE接口，通过光电缆与SCADA系统设备连接。

5.2 车站至调度所

对于SCADA节点较多的路局，应采用三层网络进行组网，在车站等节点增设三层交换机，把原来二层网络改造成二层和三层混合网络。车站至调度所建设一个三层数据网络，利用传输系统提供通道进行组网。为提高网络可靠性，可按环形组建此三层数据网络。

三层交换机的设置地点和数量可根据具体工程情况进行选择（例如车站节点）。网络拓扑结构如图3所示。

本优化建议方案在三层网络的基础上建设多个二层网络，相邻车站（如车站1、车站2）与调度所之间组建2个三层网络（A、B网）；相邻车站之间组建2个二层网络（A、B网），分别下挂于三层网络，三层网络内部启动动态路由协议。

三层网络下挂的多个二层网络（子网络）之间业务互相隔离，不能互相访问，抑制了设备故障情况引起的广播风暴对整个电力SCADA系统的影响，把系统风险控制在一个较小的二层网络中。

此方案便于系统开通调试及维护，能更好的进行故障定位。

6 结束语

传输系统业务通道可以有多种解决方案，在实际工程设计中，应根据具体工程情况，从方案、投资、运营维护等多个角度考虑，选取一种可行的通道解决方案。

本文就电力SCADA系统组网，结合传输系统通道组织，提出优化建议方案的思路和方法供参考，在实际工程设计和实施中还有许多问题值得深入地探讨。