源网荷储接入电力无线专网方案探讨

2020-12-22熊耀伟周群志江西省邮电规划设计院有限公司南昌市330002

江西通信科技 2020年4期

熊耀伟周群志江西省邮电规划设计院有限公司南昌市 330002

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0 前言

随着“两个替代”与能源变革的深入推进，电网控制与服务模式将逐步发生转变，要求末端通信网络提供全面、有效的支撑。局部地区分布式光伏渗透率显著提升，电动汽车广泛应用，储能设施逐步启动，对分布式光伏、充电桩、储能等实时控制的需求逐步显现；电网优质服务逐步由被动模式向主动模式转变，对中低压电网实时感知的需求逐步加速。无线专网具备安全、可靠、泛在、灵活等优点，将逐步成为支撑电网运营的基础网络，是智能电网“最后一公里”不可或缺的基础设施。随着无线专网的逐步建设完成，需要将不同的终端业务接入无线专网，本文针对源网荷储业务接入方案进行探讨。

1 无线专网网络结构介绍

根据国网公司电力无线专网规划设计技术导则，无线专网按核心网、业务承载网、回传网、基站及终端等五部分进行建设。为满足生产控制大区及管理信息大区业务的安全隔离要求，基站、传输、核心网均采用双配，实现控制类、非控制类业务全环节物理隔离。毫秒级源网荷储、秒级源网荷储、配电自动化、地县自动化采集四类安全接入通道由地市公司生产控制大区核心网承载，其它安全接入通道由地市公司管理信息大区核心网承载。同时，采用 APN+VPN 方式，实现同区业务逻辑隔离及性能保障。

根据地区公司上报业务的安全等级、承载网、流量、时延等，结合现状划分 APN/VPN。

根据电力无线专网建设技术要求，建议无线专网的核心网、业务承载网、回传网、基站建设要求如下：

（1）核心网

在地市公司配置2套核心网设备。1套承载生产控制大区业务，1套承载管理信息大区业务。

（2）业务承载网

由MCE交换机、CE设备组成，实现业务系统和核心网互联。业务承载网在地区公司配置1台精控交换机、4台MCE交换机、4台CE，其中，1台精控交换机承载毫秒级源网荷储业务，4台MCE交换机分别承载除毫秒级源网荷储业务外的其他生产控制大区业务和管理信息大区业务；4台CE分别承载秒级源网荷储、配电自动化、地市自动化采集类业务、配变采集类业务。

（3）无线回传网

按通信传输网架构分为核心层主环、核心层支环，以及接入层支环。生产控制大区业务和管理信息大区业务在回传网上应通过不同的交换机、SDH不同槽位的以太网口接入（具备条件的，宜从不同的SDH接入），并承载在不同的时隙上；其中在核心层主环、核心层支环宜承载在不同的平面上（一般情况下，A平面承载生产控制大区业务，B平面承载管理信息大区业务）。

（4）基站

基站 BBU 设备需配置具备至少两路独立传输功能的板卡，一块承载生产控制大区业务，一块承载管理信息大区业务。

为确保“双覆盖”中设备的物理隔离性，基站应尽可能地接入到不同的变电站；受位置限制有 2 个及以上的基站必须接入同一个变电站的，应配置与基站数量相同的 BBU 予以分别承载，并统筹考虑相应的安装柜位和供电设施。

2 源网荷储接入方案介绍

2.1 毫秒级系统

毫秒级系统主要是针对频率紧急控制要求，实施第一时限控制，300毫秒内快速切除部分可中断负荷。

（1）网络结构：市公司至500kV控制子站间传输通道的组织，参照《国网信通部关于印发精准负荷控制通信系统建设指导意见（试行）的通知》中“接入变电站至控制子站装置之间的 A、B通道由地市级骨干传输网承载”的要求建设。用户通过无线专网将信息上传至市公司，市公司精控交换机分别采用2块以太网板卡的GE/FE接口与地区核心层主环A、B网SDH设备GE/FE接口互联，通过地区核心层主环 A、B网至500kV控制子站，控制子站侧地区核心层主环A、B网SDH设备分别采用GE/FE接口与控制子站1台光纤交换机GE/FE接口互联，形成用户至500kV控制子站的传输通道。

图1 毫秒级系统无线通道组织方案示意图

（2）网络宽带：根据接入用户量要求，市公司至500KV控制子站带宽暂按2*20M计。

（3）通道保护：根据《国网信通部关于印发终端通信接入网建设指导意见(试行)的通知》要求，市公司至500KV控制子站间的专线通道配置通道保护。

（4）协议配置方案：精控交换机通过两条链路下行连接核心网设备，同时通过两条链路上行连接到一台光纤交换机（串接SDH设备）。精控交换机需将核心网设备发出的数据流量转发光纤交换机侧的两个控制子站。

为满足上述要求，在精控交换机上创建业务VLAN，并与核心网设备间配置静态LACP链路聚合。精控交换机上行两条链路主备部署，通过SDH设备与控制子站光纤交换机互联。

2.2 秒级系统

秒级系统主要具备快速响应负控终端的能力，实现回路测点的遥测，在3秒时限内分解调度负荷指令并下发到具体执行的用户侧负荷终端，实现终端负荷实时控制能力。

（1）网络结构

用户通过无线专网将信息上传至市公司，市公司CE 路由器采用 GE 口与营销控制大区防火墙互联，接入营销控制大区网络，将信息上传至营销主站。秒级系统无线通道组织方案示意详见下图：

图2 秒极系统无线通道组织方案图

（2）协议配置方案

核心网设备通过两条链路连接2台控制大区交换机（堆叠），2台控制大区交换机分别通过一条链路连接1台CE，CE通过两条链路连接防火墙。需要将核心网的设备发出的数据传输到防火墙。

两台控制大区交换机做了堆叠，逻辑上可以看做一台交换机。为满足上述要求，在控制大区交换机上配置期在控制大区交换机上配置跨设备链路聚合（建议配置为lacp 模式），分别连接核心网设备及CE。LACP为公有协议，各厂家网络设备普遍支持。CE设备为华为NE20E-S4路由器，该设备上行连接防火墙设备，为了保证可靠性，建议在CE与防火墙之间部署双链路，并配置浮动路由实现链路冗余。

（3）通道保护

根据《国网信通部关于印发终端通信接入网建设指导意见(试行)的通知》要求，源网荷系统回传网的专线通道配置通道保护。