电力调度数据网组网技术改进探讨

2016-11-30薛晓明国网本溪供电公司电力调度控制中心辽宁本溪117000

中国科技纵横 2016年2期

薛晓明(国网本溪供电公司电力调度控制中心,辽宁本溪 117000)

电力调度数据网组网技术改进探讨

薛晓明
(国网本溪供电公司电力调度控制中心,辽宁本溪 117000)

【摘要】随着国家通讯技术的普及与发展,为了满足人们现代化生活的脚步,电力调度系统承载着很大的压力,并且亟需对现有电力调度数据系统进行改进。因此,本文就结合当前电网传输的现状,以三层网络分层模式为基础,设计了灵活可靠的网络拓扑,并通过层次化的路由策略和专用业务通道部署,以可靠性、有效性和安全性为中心,提出了复杂大电网下电力调度数据网组网模式。

【关键词】电力调度数据传输改进

随着电子科技越来越高的融入到人们的生活与工作，电力支持也随之越来越需要大量的进行供应，单纯的电网系统已经无法承载这种超大的供应负荷量，在这样一个超负荷的环境下，电力系统自然而然的加入了控制系统和通讯系统，逐渐走向复杂化，以确保能够在大量的需求下，稳定的供应能源。电力数据网在自动化电力调度系统和电网运行系统中起着重要的作用，其主要负责对电力生产运行中的各种业务处理系统和智能设备进行监控，在电力生产与管理工作中具有重要意义。本文就是从电力调度数据网的需求入手，建立起一个清晰的网络层次，以满足电力网络可靠性和网络对宽带的需求，对电力调度数据网的复杂化进行了整合与改进。

1 复杂大电网的数据传输需求

电力调度数据网在如今大需求、多对象的环境背景下，只能选择发展成为更加复杂的电网系统。

1.1 带宽需求

在如今供电需求和互联网应用都十分巨大的环境下，电网的规模和各环节互联的功能也无疑需要得到扩大和增强。传感测量、业务监控等业务被融入到控制系统中，以此建立起能够承载大量电力的电网系统。在提升电网规模的同时，相应的宽带需求就随之加强。升级网络宽带，避免在电网复杂化之后出现传输阻塞的问题。电网数据在网络传输中得通畅是非常重要的一个环节，宽带的需求电网发展相辅相成，增加宽带的兆数无论是在如今还是未来都是电力发展的必然趋势。

1.2 可靠性需求

目前，电网连锁性大面积停电事故频繁发生，电网安全稳定运行的要求愈加迫切。为了达到该目的，对整个电网大规模、全过程监控的各种状态量和自动化控制命令十分重要。因此，复杂大电网下调度数据网可靠性的意义尤为特殊。目前，主流的电力调度数据网规划中强调N-1可靠性设计，然而复杂大电网有其自组织临界性特征的动力学行为，网络可靠性有了更多的内涵，不仅表示网络的抗风险能力，还表示控制系统带来的自愈能力与业务保护能力。如何在保障网络安全可靠的前提下提高网络效率，成为复杂电网下可靠性研究中最重要的问题。

1.3 业务隔离需求

复杂大电网下电力调度数据网是一个复杂的内部网络，承载了如数据采集与监视控制系统、广域向量测量系统、安稳管理信息系统等重要系统的数据传输，肩负着电网的实时监控与控制、非实时分析与决策等重大责任。然而，网络上承载的众多业务对网络的要求也不尽相同，因而，利用虚拟专用通道隔离业务路由十分必要。除此之外，面对众多业务系统，需要利用流量工程设置服务优先级，以达到便于管理和规划的目的。

2 电力调度数据网组网技术原则

2.1 技术体制选择

数据网技术发展相对缓慢，依旧采用异步传输模式(Asynchron ous Transfer Mode，ATM)、以太网、路由器等技术。其中，ATM技术由于宽带瓶颈，发展几近停滞，且性价比不高，该技术即将被淘汰。以太网技术已发展到万兆以太网，相对成熟可靠，但缺乏保护机制。路由器技术不仅成熟稳定，能对数据包进行高速转发，还能实现流量工程，因此可采用路由器技术。

2.2 网络层次规划

复杂大电网下电力调度数据网应该是一个高度集成、结构清晰、层次分明的新型网络，其建网的目的是保障电力系统高度智能化和安全稳定运行。多年来，经过不断的研究与实践，分明的层次划分能使网络中存在的复杂问题更加清晰，更易于发现并解决，因此，层次化设计是规划复杂大电网下电力调度数据网的必由之路。复杂大电网下电力调度数据网具有分布采集、分层传输和集中汇聚的特点，且信息流向多为汇聚模式，业务分布主要为集中型，可采用三层网络结构，核心层，汇聚层，接入层。

2.3 网络拓扑设计

拓扑结构是网络的基础，对网络性能具有决定性作用。以广东电网部分地区为例，以现有传输A、B网和新建光传送网(Optical Transport Network，OTN)为基础，结合路由器技术发展，根据业务带宽需求情况，整体考虑光缆的结构和站点位置，建设一个承载在OTN 传输网上的核心网络和分别承载在传输A、B网上的双平面骨干网，并将叶子节点接入骨干网络。

2.4 路由部署方案

通信网络中，路由自治域构建方式与 IP 网络设计能力有很大关系，网络规模对路由结构起决定性作用。复杂大电网下电力调度数据网拓扑层次分明，但结构复杂，可采用单自治域方式与多穿越自治域方式相结合。该方式不仅能增强网络的稳定性，使网络具有弹性、便于扩展，而且能隐藏其他层次的拓扑结构，降低路由计算的复杂度，从而增强网络的安全性，并提高路由收敛速度，同时，使层间可以进行网络地址汇聚，缩短路由表长度，提高网络寻址效率。

3 专用业务通道部署

复杂大电网下电力调度数据网承载的业务量十分庞大，为保证安全等级不同的业务之间相互隔离，需部署MPLS VPN以满足系统的网络信息安全要求。MPLS自身具有提供流量工程能力，可以最大限度地优化网络资源配置，提高可用性和可靠性，自动快速修复网络故障，而业务可按安全要求纵向上划分为不同的VPN，实现跨地域、安全、高速、可靠的数据通信。

电力调度数据网采用MPLS三层VPN技术，分为实时VPN和非实时VPN。实时VPN业务主要指安全I区业务，即具有实时监控功能的系统或系统中负责监控功能的部分。非实时VPN业务主要指安全II区业务，即非生产控制区业务，包括不具备控制功能的生产业务和批发交易业务，或系统中不进行控制的部分。实时和非实时VPN业

务通过交换机分别接入到供应商边缘路由器(Provider Edge Router，PE)的不同端口，同时在PE设备上划分VPN，在MPLS中不同的VPN之间通过VPN实例实现路由的隔离。

目前，为了保证业务传输效率，节约带宽资源，骨干网络往往采用供应商核心路由器(Provider Router，P)、PE、用户边缘路由器(Customer Edge Router，CE)相结合的方式组建完整的MPLS VPN网络。但是，由于P和CE并不具有隔离业务的能力，相比于现状，复杂大电网规模更庞大、结构更复杂、安全性等级更高，所以这种组网方式不再适用。

为了满足网络对业务隔离能力的需求，所有节点都设为MPLS VPN的PE节点，按边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)的要求建立内部BGP(Inner BGP，IBGP)全连接，运行多协议扩展BGP协议(Multiprotocol Extensions for BGP，MP-BGP)以实现MPLS VPN路由和信息的传递。复杂大电网规模庞大且连接关系复杂，这对路由器的处理能力是一个极大的挑战。为了减少IBGP连接的数量，可采用路由反射策略与多跳跨域互联方式相结合的方法达到该目的。