基于沈阳调度数据网改造的应用与研究

赵 斌，夏荣臻，杨孝天

基于沈阳调度数据网改造的应用与研究

赵 斌1，夏荣臻2，杨孝天3

（1.国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110003；2.沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110142；3.华北电力大学，河北 保定 130600）

为提高调度数据网传输水平，加速建设智能电网，沈阳地调开展了配合骨干网一二平面的数据网改造。结合对沈阳数据网现状及需求的分析，探索与分析调度数据网组网新模式和配置策略，并结合实际工程介绍了改造经验。

沈阳地调；调度数据网；电力骨干网；改造研究

电力调度数据网是传输电力调度实时数据、生产治理数据、通信监测数据等电力信息数据的网络，是调度自动化和智能电网的基础与技术支撑，随着电网的发展和电网自动化水平的不断提升，大数据时代对数据网络的建设和完善提出了新的要求［1-2］。本文通过分析复杂大电网局面下电力调度数据网的需求，设计建立较为合理的网络结构，同时依据《全国电力调度数据网总体技术方案》，结合沈阳地区调度数据网现状提出了改造优化计划及过渡方案。

1 现状及需求分析

随着智能电网建设工作的全面开展，电网发展方式实现了根本性的转变，调度机构对电网实时及非实时信息的需求日益增长，现行数据网络结构逐渐不能满足需求，这对电网二次系统提出了实现技术进步、提高应用水平的新要求。另外，在大数据时代，对数据网络的需求达到前所未有的高度，智能电网功能的完整实现迫切需求可以满足区域互联的骨干数据网来支撑，同时随着对二次系统安全防护重视程度的提升，需要对数据网络进行部分安全强化，为满足以上需求，更好地适应智能电网发展，需要对现行电力调度数据网络进行完善和扩充，全面提高网络的可靠性和对业务的保障能力［3］。

现行数据网络结构如图1所示（以省电力调度数据网为例）。

其中厂站至地调网络以三级数据网为例，拓扑结构如图2所示。

由图2可知，66 kV厂站通过接入三级数据网将数据传回地调，由地调前置系统通过二级数据网将数据上传至省调，220 kV厂站通过接入二级数据网将数据传递给省调和地调前置，地调前置系统再向省调上传一次数据用作备份。以当前组网结构来看，网络部分满足N-1要求，即在厂站端系统设备具有冗余，但是二三级数据网之间通信方式较单一，存在薄弱环节，且数据大多流过二级数据网设备，随着变电站不断增加，二级数据网设备负载显著加重，系统安全存在一定隐患。

图1 现行沈阳地区电力调度数据网结构图

图2 沈阳地区三级数据网拓扑结构图

电力调度数据网的新结构应满足以下需求。

a.可靠性需求，网络的拓扑设计中应遵循“N-1”的可靠性原则。即拓扑中去掉任何一条连线均不影响节点的连通性，去掉任何一个节点均不影响其他节点的连通性。以此保证网络冗余度和自愈能力，确保数据正常无间断传输。

b.安全性需求，电力调度数据网应依据“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的技术原则进行设计。

c.业务隔离需求，大电网模式下的电力调度数据网是一个复合型网络，网络中传输的数据业务主要有实时性较强的实时监控业务，包括能量管理系统，广域相量测量系统等实时业务，还有实时性较弱的调度管理系统，包括电能量采集系统，调度报表系统，电力交易系统中的关口电量平台等非实时系统。实时性不同的系统对通道质量有不同需求，通过路由策略调整等方式将更多通道资源用于实时数据的通信。

2 拓扑结构设计

尽量考虑满足上述需求，参考《全国电力调度数据网总体技术方案》，同时结合沈阳电力调度数据网现状，设计出新型拓扑结构如图3所示。

图3 新规划的电力调度数据网拓扑结构图

新网络结构上采用了两级三层网络的设计，其中两级分别为骨干网和接入网，骨干网一平面和二平面配置相近，可起到互备作用。接入网用于采集厂站实时信息，各厂站数据通过接入网上传至骨干网一二平面，各级调度再按需要从骨干网获取数据。两级三层网络中的三层是指核心层、汇聚层和接入层，接入网按照这三层逐级将数据采集汇聚，各厂站按照自身通信线路情况从接入层节点进入汇聚层节点，在若干节点处将数据进行汇聚后传输至地调核心和省调核心，再分别接入骨干网一二平面。完成厂站数据的采集流程，省调或地调前置系统通过一二平面获取数据。这种结构的电力调度数据网络可以基本满足N-1要求，系统冗余度和容错率有所提高，同时，2个拥有相对独立通道的平面可以互为备份，提高系统的可靠性，基本满足新环境下电力调度数据网的需求。新规划的数据网结构均衡了单个节电设备的通信数据流量，通过类似云存储的数据方式将信息进行汇聚转发，一定程度上实现了网络专用，同时提高了网络的健康度，解除了一定的安全隐患。随着电力数据骨干网的全面建成，甚至可以建成全国通用的电力数据专网，实现区域及跨区域数据交互。

3 路由及VPN规划

域间路由协议有2种：外部网关协议（EGP）和边界网关协议（BGP）。EGP是为一个简单的树型拓扑结构而设计的，在处理选路循环和设置选路策略时，具有明显的缺点，目前已被BGP代替。结合电力调度数据网的网络结构以及数据流向特点，两级自治域之间可采用策略化的边界路由协议BGP-4作为域间路由协议，各接入网之间不设置直接互联通道，若有业务需求时可通过骨干网连接［4］。

域内路由（IGP）采用开放最短路径优先协议（OSPF）方式，自治域内建议采用链路状态协议（OSPF）。

OSPF协议具有2层体系结构，能够将1个自治域划分为区，并根据源和目的所在区的不同选用区内路由或区间路由［5］。如某区域内路由器发生故障，不会影响自治域内其他区路由器正常工作，也便于网络的管理和维护。

根据实际业务安全性和重要性等要求，对承载的业务进行逻辑划分，采用VPN方式加以隔离。依据业务特点，设置2组VPN分别承载实时业务（安全I区）和非实时业务（安全II区），使用VPN技术可在一个数据网络中布设多个业务，网络结构清晰，利于维护，且硬件成本较低。通过策略结课实现业务系统安全隔离和可控性较高的数据交换，且具有较好的延展性，便于新增加业务。

4 网络安全规划

电力调度数据网的网络安全考虑以下几方面。

a.通过MPLSVPN确保不同类型业务及地域之间的有效隔离。

b.通过用户状态进行存取控制，保证设备控制安全。

c.限制对SNMP（Simple Network-Management Protocol）和Telnet的用户访问。

d.对路由信息交换进行认证。

e.对所有重要事件记录log日志。

f.接入端口认证，提供可信的网络接入［6］。

按照国调二次安全防护的要求，做到安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证，在非实时业务区配备防火墙，对各节点间的业务访问加以控制，在实时业务区配备纵向加密认证设备，对业务访问进行纵向认证和加密。

5 项目过渡与实施

该项目的实施是在现有数据网络基础上进行升级改造，业务割接过程涉及到数据网改造和前置机在网络中的位置变化，由于电力调度数据网实时性较强，要求数据网中断时间尽可能短，前置机尽可能保持相对稳定运行。针对以上情况，采取以下方案来实现平稳过渡。首先，依据国网下发的IP地址段规划表对在网厂站IP地址进行统一规划，为便于日常维护，实时业务和非实时业务的IP地址仅网段不同（实时为21.113网段，非实时为21.114网段），按照规划后地址对现行部分不符合接入规范的IP地址进行更改。之后将地调接入网与骨干网二平面实现互联，调试成功后为地调前置机增加网卡后接入地调网。然后先从同时具备101和104通道的厂站着手，修改路由表，将数据业务指向骨干网平面，测试正常后再对只具备104通道的厂站进行修改。最后，当全部业务接入骨干网平面后，断开地调前置机与地调接入网连接，实现新模式的数据网络结构。

6 结束语

随着电网智能化程度的不断提高，复杂大电网时代已经到来，电力调度数据网作为智能电网的支撑势必迎来新的机遇与挑战。骨干网一二平面的建设将使调度业务系统的信息传输方式实现根本转变，满足智能电网调度系统的安全可靠运行，全面提高网络可靠性及业务保障能力。沈阳地调数据网改造参考其它省市等地改造的成功经验，结合沈阳地区数据网现状，摸索出一条适合沈阳实际情况的改造思路，搭建了一个稳定、安全、承载能力强的新型数据网，为复杂大电网环境下电力调度数据网的改造与建设提供新的参考与方向。

［1］ 王学超，李文鹏.智能变电站二次系统集成测试工作浅析［J］.东北电力技术，2014，35（10）：37-40.

［2］ 孟凡博，赵宏昊，王 杰.电力通信传输容灾架构体系研究［J］.东北电力技术，2014，35（7）：29-31.

［3］ 姜俐化，姜腾飞，祁广源，等.数据网建设及运维全过程管控［J］.东北电力技术，2014，35（6）：49-52.

［4］ 秦 莹，牟善科.网省级电力调度数据网第二平面建设方案探讨［J］.华东电力，2011，39（2）：323-325.

［5］ 刘丽榕，刘宗岐，王玉东，等.国家电网调度数据网第二平面建设方案探讨［J］.科技情报开发与经济，2010，20（35）：77-79.

［6］ 王 琦，王芳竹.电力调度数据网第二平面技术分析［J］.哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2012，28（5）：579-590.

Application and Study on Shenyang Dispatching Data Network Transformation

ZHAO Bin1，XIA Rong⁃zhen2，YANG Xiao⁃tian3
（1.State Grid Shenyang Electric Power Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China；2.Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang，Liaoning 110142，China；3.North China Electric Power University，Baoding，Hebei130600，China）

To improve the transmission level of dispatching data network and to accelerate smartgrid construction，Shenyang grid car⁃rys out backbone network transformation with the one or two planes.According to the present situation of Shenyang data network and needs analysis，a new mode and allocation strategy of dispatching data network are explored and this paper introduces the transforma⁃tion experience at practical engineering.

Shenyang grid；Dispatching data network；Electric power backbone networks；Data network transformation

TM734

A

1004-7913（2015）07-0012-03

赵 斌（1988—），男，学士，主要研究调度自动化及相关技术应用。

2015-03-15）