基于ASON的电力系统调度数据网业务体系设计

汪 伟，于 洋

(国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥 230041)

0 引言

调度业务数据网是为电力调度生产服务的专用数据网络，是传输调度管理和运行数据的重要平台。现阶段对电网调度数据进行统一管理，并将数据通过调度业务数据专网与调度中心进行紧密连接，能够实现智能电网的安全可靠运行。调度业务数据网目前已成为调度中心与各级调度之间的调度信息传输的主要通道，网络的可靠性和安全性是决定电力生产安全的重要保障。在电力大数据不断应用的背景下，为适应相应的发展需求，调度业务系统的数据和信息流也发生根本变化。

目前，针对电力通信数据网络的研究较多，电力调度通信网络建设已经成熟[1-5]，但是基于自动光交换技术(automatically switched optical network，ASON)的电力调度通信网研究不足。在调度业务数据方面，针对调度数据网业务进行了分析，从数据质量等角度提升数据的传输可靠性[6-9]。而针对整个网络内数据流转、网络架构以及数据层次之间的关系和建模仍需进一步研究。

综上所述，本文分析了ASON电力调度数据网业务体系，基于ASON技术对电力调度业务数据的传输和通信方案进行了分析和建模。根据电力调度数据网的网络结构要求和业务路由规划建立了网络层次分析，提出了数据业务流转流程。通过本文的分析，提升了传统电力调度业务数据传输的可靠性，利用ASON技术能够有效建立更加兼容可靠的通信网络。

1 ASON技术

目前，电力调度通信系统一般使用光纤传输介质，能够提供大量通信的同步数字体系和波峰费用技术是广泛应用的2种技术。在流量需求方面，考虑到网络拓扑和经济性，一般使用数字通信体系(SDH)。

ASON是一种光交换网络，它具有建立动态连接的功能，ASON通过将控制平面引入到光传输网络中，实现光网络智能化应用，可以完成光网络的动态链接和资源分配，在故障发生时网络具有自我保护和修复能力，该技术使得传统网络智能化，能够承担相应业务，即承载型网络转为业务型网络。ASON的定义是参照ITU-T G8081/Y.1353构建的，具体结构如图1所示。

图1 ITU-T G8081结构

ASON架构分为3部分，即传输平面、控制平面和管理平面。其结构如图2所示。

图2 ASON结构

传输平面即数据平面，是实现数据资源传输的平面，可通过多种网络形式进行传输，包括网状结构、环形结构和链状结构等。拓扑结构的不同可影响数据传输的效率和质量。传输平面的传输内容涉及到电路交换和其他软件业务交换。

控制平面是针对传输数据流转和处理的过程，通过对不同网络层级之间的连接进行相应调整，实现对信号、路由和链路的处理。

管理平面能够针对传输平面和控制平面的数据进行整体化管理。在不同传输要求情况下，管理平面的管理层级，根据适当内容进行调整，实现对不同情况下的数据进行收集和分发。技术对比如表1所示。

表1 技术比较

ASON的技术特点主要包括网状组网结构、更安全、更智能、更兼容和交换容量更大。ASON区别于传统的光通信网络，能够实现自主连接和交换。ASON的技术特点如图3所示。

图3 ASON技术特点

2 电网调度业务

2.1 电力调度业务数据流

电力调度数据网承载的业务主要分为I区业务、II区业务和应急指挥业务。安全I区业务是指以SCADA、电力系统广域量测系统和电力调度自动化系统、继电保护系统为代表的实时数据传输业务；安全II区业务是指以电力调度报表、电力电量交易和电量信息采集等为特征的调度运行管理业务；应急指挥系统业务是应对电力系统运行过程中的突发情况产生的指挥数据。

电力调度业务需要在功能上实现横向传输和纵向管理。横向内容主要是实现各级调度部门数据的统一协调，通过与其他系统进行交互，而实现数据的兼容性和互联性。纵向管理，是指在数据报送、数据传输和数据共享方面实现数据一体化管控，从而增强数据业务的融合性。

网络纵向认证的设计是能够提升电力数据网的安全防护等级，防止黑客对重要信息进行盗取。在设置电力调度数据网的过程中，相关人员需要在路由器和交换机中架设一定数量的纵向网关。

调度数据统一管理平台的数据流如图4所示。计算统一数据管理平台部署在管理信息大区，与相应的调度管理类应用、生产控制大区实时监控与预警的应用、离线软件等进行数据交互和实时查询。

图4 数据流

电力调度数据的数据流系统基于智能电网调度技术支撑系统基础平台进行构建，其中，可以包含对象服务、流程服务、报表服务和数据交换等业务支撑组件，并且与调度技术支撑系统进行数据交互。

2.2 数据交换需求

目前，调度数据网作为调度生产业务的数据传输和管理平台，承载的电力调度业务数据主要分为I区业务和II区业务，其分类如图5所示。

3 基于ASON的调度数据网

3.1 网络结构设计

ASON能够通过网络结构设计解决系统拓扑和网络划分的问题。网络拓扑结构是基于网络网状结构进行设计的。通过这样的结构能够反映物理连接和业务流量分布等状况。

网络结构设计可以结合网络的拓扑结构、光纤容量规划、十分复用、跨段设计和链路配置等综合考虑。从网络规模结构不断扩大的角度来看，解决网络管理困难的问题是需要对网络进行区域划分，包括层次划分和控制区域的划分。

考虑到前期电力数据网和通信数据网络之间的关系，在业务数据量不大的情况下，可以采用环状网络和网格状组网方式，而当业务量逐渐增大时，则需要进行多层次网络结构构架。

其主要原因在于，如果节点之间的业务量较小，那么分配给这2个节点之间的物理连接宽带利用率较低，无法实现对网络宽带管道的有效填充。

采用环状网络时，可以将业务聚集在较少的物理连接中，在业务量不高的情况下，能够更加有效地利用带宽。对于大容量的带宽业务，网格状组网方式则具有更明显的优点，节点间大量业务的需求使得直连物理管道被有效填充，并且在叠层组网方式时能够更加有效地利用带宽。

3.2 网络层次规划

在电网不断发展的同时，电力调度数据网的组网方式也对此进行相应的调整。结合现代网络技术，能够在保证电力调度数据网可靠运行的情况下，实现高级别带宽连接。复杂电力系统下，电力调度数据网承载的数据量和数据业务都明显地上升，与传统信息数据网络的管理方式和应用效果有一定差异。

由于电力系统调度的稳定，对于整个电力网络安全稳定运行有着密切联系，因此，在新型电网模式下的电力调度数据网组网方式也需要在数据稳定和可靠性方面作出相应规划。通过选择合适的网络城市规划，能够实现大电网背景下的电力调度数据网发展需求。

现阶段，根据电力调度数据网的业务规模来看，其分为核心层、汇聚层和接入层。网络层中的接入层主要是用于采集电能量变化的数据，利用网络技术中相应的设备采集数据并传输到相应的存储器上，最终将处理好的数据汇入网络核心层。而网络的核心层是对所有数据进行汇总和存储，并且在分析调用时能够有针对性地选择数据。网络层次的规划能够实现网络拓扑结构的高效利用。

3.3 业务路由规划

业务路由规划是网络结构设计之后的重要任务。业务路由规划需要反映电力调度业务数据量的需求和传输性能。在对传输容量进行优化的前提下，需要对电力调度业务数据进行路径选择，并且根据业务的数据特征，包括业务速率、数量、类型和路由等参数综合得到业务路由规划。对于网络结构基本确定的网络，路由算法的目标是在给定业务数据的前提下，使得网络的业务吞吐量最大化。通过相应的路由算法能够实现这一优化目标。具体的算法通常包括启发式算法、整数线性规划算法、负载均衡算法和Dijkstra算法等。业务流程如图6所示。

图6 基于ASON数据网业务流程

4 应用案例分析

选择某地区的电网，结合其电力通信网现状，对新形势下的电力调度通信网络进行整体规划设计。由于现阶段主要采用光纤传输网络，骨干连接点已全部实现光纤的覆盖，这里主要解决骨干节点之间的业务传输和跨区域业务调度等问题。

考虑到网络结构的特点，采用相应的A、B、C、D、E 5个节点作为今后核心网络的接入节点。选取原则是：扩建性能较好，对现有网络影响较少；核心节点具有较多光缆和光纤冗余。根据相应的选取原则，在每个节点增加相应的ASON传输设备。关口容量采用10 GB，并保持一定冗余。与子网设备连接采用3 GB光接口。连接方式采用站内互联方式。最终形成的核心节点网络拓扑结构如图7所示。

图7 节点拓扑网络

利用传统光纤通信与本文方式进行对比，利用上述网络A和B节点之间的通信和数据传输作为分析对象，得到主要指标对比结果如表2所示。

表2 应用效果分析对比

从表2中可以看出，基于ASON的数据业务传输延时、丢包率和可靠度等指标均比传统方式具有较高的稳定性，能够提升数据在传输过程中的可靠度，提升数据资源的利用效率。

5 结束语

电力调度数据网业务对于电力系统安全稳定运行具有数据支撑的作用，在分析电力调度业务数据流的同时，需要保证该数据流的可靠传输，ASON是一种光交换网络，能够实现这一功能。本文针对基于ASON的电力调度数据网业务进行了分析，通过本文设计的网架结构以及业务路由，能够实现网络拓扑优化，提升电力调度业务数据流的资源利用效率。