基于业务细分的配网通信业务流量统计方法研究

邹钟璐

(广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523402)

0 引 言

近年来，配电网建设速度显著加快。配电网通信作为配电网基础建设的重要内容，是支撑配电网安全可靠运行的重要保证。配电网通信业务流量统计是配网通信规划设计和设备选型的重要依据，也是配网通信业务故障分析的关键参考[1-2]。

为准确统计流量标准值，工业界和学术界开展了大量研究和应用。文献[3]提出了配电通信网中的流量预测方法，其核心思路是根据待预测时段的运行设备数估算可能产生的数据信息流，并基于预测值给出了不同业务的带宽分配方案。文献[4]提出了断面流量的概念，据此设计了业务断面流量分析方法，该方法已在国家电网得到了较为广泛的应用。文献[5]所提出的智能配电网通信技术应用原则，对每一类应用确定了合理的带宽和流量限制。文献[6]在IEC61850标准框架下，提出了配网自动化业务的通信流量统计方法。文献[7]根据通信业务内容，给出了智能配用电通信网业务流量计算方法，该方法考虑了不同业务的流量要求，但是没有考虑不同业务之间的冗余度和并发性。

针对配电网通信业务流量统计这一问题，本文首先细致地介绍了配电网通信业务的范围和内容，分析了不同类型业务的自身特点；在此基础上结合不同类型业务的实际特点，提出了基于业务细分的配电网通信业务断面流量统计方法，最后基于某供电局实际应用情况证明了本文所提出方法的有效性。

1 配网通信业务分析

1.1 配网业务分类

配电网通信业务随着配电网运行管理精益化水平的提升而不断扩展。根据各项承载业务与配电网运行的紧密程度，可以将配电网通信业务划分为基础业务和扩展业务两大类[8-9]21，如图1所示。基础业务是配电网运行不可或缺的基础性业务，必须保证实时可靠运行，典型的基础业务包括所承载的自动化系统业务、监控系统业务；扩展业务是配电网精益管理的支撑业务，用于提升配电网运行水平，典型的扩展业务包括所承载的地区电源监视业务、电能质量检测业务。

需要特别说明的是，基础业务和扩展业务是相对的，随着配电网运行的发展，部分业务可能出现整合，部分业务的重要性可能大幅提升等。

图1 配网通信业务分类图

1.2 配网业务特点

1)基础业务

配网通信基础业务所涉及的自动化系统和监控系统业务，对传输质量和可靠性要求较高。配网自动化系统和监控系统是配电网调度运行的决策依据和控制手段，相当于调度员的“眼睛”和“四肢”，其业务功能包括设备状态数据采集、控制信号传输等[9]22-23。

2)扩展业务

配网通信扩展业务所涉及的电源监视系统和电能质量检测等，是为了提升配电网运行水平而承载的系统业务，对可靠性要求相对较低[10]。

2 配网通信业务流量统计方法

2.1 业务断面的定义

配电网业务数据根据业务的类型的不同分别通过不同的通信网络传递。一般而言，生产信息类业务均承载于调度数据网，而业务管理类信息承载于综合数据网。所谓业务断面，指的是两个通信节点间所有传输的业务总和。

如图2所示，配网通信业务的母节点为地区主站，在县设置子站。由各子站与所在地变电站相连，各变电站所承载的不同类型业务分别汇聚至变电站后，依次上送至县级子站、地区主站。其中，a31、a32、a33、a34、a35分别为各变电站的配电自动化、电能质量检测、分布式电源监视、配电监控及其他业务的通信传输断面，a1、a2分别为地区主站与县级子站、县级子站和各变电站的通信传输断面。

图2 配网通信业务断面结构

2.2 不同业务断面流量统计方法

1)配电自动化断面流量

(1)

式中：nk为变电站所需要检测的设备数量；fi为每个设备所需要检测的自动化业务流量。

2)电能质量检测断面流量

(2)

3)地区电源监测断面流量

(3)

式中：n1、n2分别为变电站k的出线数和出线i对应的地区电源数量;Ai,j为每个地区电源的监测数据量。

4)配网监控业务断面流量

(4)

式中：B1、B2、B3分别为视频、音频、控制信号的断面流量。

5)其他业务

6)配网通信业务断面流量统计

上述五个方面的断面流量即为一个变电站所涉及的通信业务流量，当需要统计整个配网的通信业务断面流量时，则可根据变电站数量并考虑一定的冗余性和并发性对其进行统计。

(5)

式中:m为该县级子站所对应的变电站个数;C2、R2分别为不同业务的并行率和通信设计冗余度。

(6)

式中：n为地区主站下辖的县级子站数量;C1、R1为对应的通信并行率和冗余度。

3 应用实例

3.1 应用情况

本文所提出的配网通信业务断面流量统计方法已在某地区供电局得到了实际应用。在应用该流量统计方法对全局通信业务流量进行统计分析时并不需要在每一个站点装设实时的流量统计分析设备，只需要根据站点的数据监测情况来自动进行计算即可。

统计通信流量标准数据信息量如表1所示。

3.2 应用效益

表1所示的通信业务断面流量统计是根据本文所提供的计算方法所计算出来的断面流量的标准结果。但是在实际运行过程中由于通道异常、通信中断、系统异常、恶意破坏等情况的发生，实际产生的通信流量会和上述标准值发生一定差距。据此电网通信运行人员可以有目的地排查出现通信异常的地区、变电站和设备。

更重要的是在当前网络安全严峻形势下，依据表1所示的数据内容能够快速定位频发的请求信息。由于大量的木马、黑客攻击都是具有频发请求的特性，因此将实际流量统计与标准值对照即可以发现其中的异常情况，从而提升网络运行的可靠性。

表1 某供电局通信业务断面流量

4 结束语

本文针对配网通信断面流量统计问题，深入分析了配网通信承载业务的自身特点，设计了配网通信业务通道流量统计方法。该方法为配网通信业务实际发生流量提供了一个标准化对照值，通过对比实际发生值与统计值，能够判断通道故障和可能的网络攻击。