电力通信业务数据跨区域安全传输方法

2023-12-01国家电投集团河南电力有限公司沁阳发电分公司

电力设备管理 2023年19期

国家电投集团河南电力有限公司沁阳发电分公司姚鑫

1 引言

电力通信运行管理属于是整个电力通信系统中的重要内容，主要功能为通信运维流程表单的信息化控制等。从电力通信运行管理角度来说，其中涉及很多独立的业务数据内容，如值班信息、检修记录等。现阶段，在业务数据统计层面，具备明显的独立性特点，后续并不需要人工执行相应的关联操作。因此，在电力通信业务数据跨区域安全传输之中，应依靠智能关联手段，确保电力通信网络始终处于稳定运转状态

2 数据通信接口协议分析

数据通信协议层次结构设计，其基本协议层类型设计为物理层。在设计过程中，相关人员应注重设备之间物理接口中的常见问题，二进制位传送规则。从物理层设计角度来说，常见特点包含四方面，即提供电气、过程、机械以及功能，保证数据链路能够在实体之间进行传输，这也是电力通信业务数据跨区域安全传输的基础所在。结合物理层4个特点，人们能够建立完善的接口规范，让DTE与DCE之间建立有效的连接关系，打造相应的接口协议，确保不同数据之间能够处于连通状态。截至目前，常见的接口协议包含三种类型：第一，通过串行二进制模式，设定DTE/DCE接口协议，完成具体的数据交换任务。近年来，随着科学技术的不断进步，电气性能改革效果逐步展示出来，同时出现了很多新的标准，如RS-422等，保证电力通信业务数据传输过程更加完善；第二，从CCITT中能够了解到数据通信接口常见类型有两种，一个是与模拟电话相关的数据通信标准，依靠V系列建议形式实现发表。另一个是通过公用数据网形式，该标准隶属于X系列建议；第三，以ISO为基础，制定新的数据通信标准，在具体通信设备应用方面，其接口标准为G.703建议[1]。

3 电力通信业务分析

3.1 电力通信业务分类

纵观整个电力通信业务内容，主要涉及继电保护、安稳系统、调度自动化以及广域相量测量系统等。从业务属性角度出发，可分成两大类，即管理和生产。按照业务流类型划分，主要包括数据、语音和多媒体。

3.2 电力通信业务运行方式模型

首先，安稳系统、财务营销系统等属于是集中性业务内容，在运行方式控制方面，主要包括控制主站、子站以及执行站，在业务数据传输之中，主要以逐层传送为主。其次，在调度自动化、电能计量等层面，这些业务隶属于双级集中型业务，往往集中在厂站以及调度中心之中，在具体的电力通信业务数据传输方面，主要由各厂站向调度中心传送。

3.3 电力通信网络体系架构

首先是电力通信承载网，设计时，主要是将光缆网作为整个通信网络底层的承载介质，让OTN传输网能够与光缆网相结合，与此同时，还要保证SDH传输网承载于OTN等传输网之中，最终建立起完善的电力通信承载网络。其次，在电力通信业务网打造时，相关人员应保证调度交换网以及调度数据网就能承载在SDH传输网之中。只有确保通信架构稳定运行，才能让电力通信业务网变得更加完善。最后，开展电力通信业务建设工作。一般地，SDH传输网中涉及的内容有继电保护业务、安稳业务等，在调度数据网设计方面，主要执行的内容为调度自动化业务内容，保证生产管理业务等信息内容得到稳定传输[2]。

4 业务模型建设

数据网络系统与电厂实际发展息息相关，人们应做到对数据通信接口的完整性设计。为了保证电力通信业务数据跨区域安全传输的稳定性，业务模型建设显得尤为重要，其中，最为常见的业务模型包含以下两方面。

4.1 会话类业务模型

会话类业务模型打造方面，应确保业务流各信息实体之间能够保持完整的时间关系，为了达到该效果，人们需要对传输时延提出具体要求，以协议规定内容为基础，通过电路交换，完成数据传输语音业务分类工作。最具代表性的业务内容是语音类业务。主要以3GPP协议为基础，开展各项业务的全方位划分，该业务形式具备良好的时延敏感性和容错性特点。另外，语音业务的声音传输过程、服务时长等方面具备明显优势。首先，在语音传输方面，时间间隔概率符合泊松分布规律；其次，从呼叫与通话关系设计角度，指数特点同样明显。

4.2 数据业务模型

电力通信业务数据跨区域安全传输模型建设之中，常见的业务内容包括交互类业务以及背景流业务。相比于其他业务内容，交互类业务以及背景流业务在时延方面的要求并不高，但数据完整性需要得到更好的维护。为了让数据处于完整状态，人们可以依靠自动重传请求机制以及前向纠错编码等方式。常规业务内容包括Email业务以及FTP业务。此外，从以往电力系统通信传输内容角度来说，常见内容有指令信息、电力设备相关数据以及故障类型等，工作人员为了确保传输工作稳步开展，应根据实际环境特点，确定最佳的通信网络类型。通信功能设定主要涉及基本运营功能和特殊运行功能两方面。其中，基本运营功能主要以各种电话信息数据为主，涉及的数据种类较多。反观特殊运行功能，主要是对继电保护跳闸信号等数据进行传递，为了确保相关工作的顺利执行，该类数据传输呈现精准度高等特性[3]。

4.3 自相似模型

电力通信业务数据跨区域传输之中，对应的时间跨度较大，且具备明显的自相似特点，在其概率模型建设时，可采用重尾分布概率模型，为数据的跨区域传输创造有利条件。该过程一般会应用多时间尺度分析法，同样属于自相似模型的概念之一，即将同一个随机时间序列，以不同的时间粒度完成平均操作，之后依靠相关分析手段，确定相应的随机时间序列，从中发现电力通信业务数据跨区域传输安全问题所在。分布以往的研究过程能够看出，该类研究会应用布朗分别模型理论，保证自相似流的分析模型完整性。更为重要的是，在自相似模型分析领域中，智能电网数据业务能够顺利实施，ON-OFF模型发挥着重要作用。从模型特点出发，ON-OFF模型属于连续的开环系统，能够将多个独立的ON-OFF模型连接在一起，打造新的开环模型。

4.4 基于ON-OFF模型的电力通信业务设计

ON-OFF模型建设之中，一般会应用三层ON-OFF叠加法建立起新的业务源，依靠业务参量设计，执行新的仿真操作。常见的独立分布参数内容包括忙时会话系数、每次会话中对应的呼叫次数、每次呼叫时的分组级数、分组包大小以及两个分组之间涉及的时间间隔[4]。

5 电力通信业务数据跨区域安全传输方法

5.1 光缆网运行方式

近年，我国电力线路建设开始注重500/220kV线路建设和改造工作，重点对OPGW光缆进行应用，进而建立新的网格状光纤网，让光纤网络可靠性得到提升。在具体66kV送电线路建设时，同样会以OPGW光缆应用为主，为了确保光缆稳定运行，部分区域需要搭配ADSS光缆，反观10kV线路设计，常见光缆形式为ADSS光缆。从现阶段送电线路以及配电线路设计之中能够看出，供电公司以及各营业网点纷纷实现了光缆网络全覆盖。对于一些无光缆覆盖等区域，会以就近接入为主，使其与光缆网络建立连接关系，完成相关数据信息的跨区域安全传输。与此同时，也可以依靠卫星通信、电信VPN专线等内容，弥补光缆建设不足等问题。在新建光缆方面，常见芯数为24芯。

5.2 传输网运行方式

传输网络建设上，常见建设形式有两种，即OTN传输网以及SDH传输网。在OTN传输网运转时，主要以颗粒业务承载为主，具体形式为GE以上的业务内容，能够做到对地调、备调以及各种类型变电站的全面覆盖，为后续相关业务分流等工作开展创造有利条件。实际SDH传输网建设过程中，常见业务内容以承载2M以及FE低速率业务为主，通过对核心汇聚以及接入层建设，将各种类型的变电站联系在一起，让网络安全性优势得到展示。另外，依靠双平面建设，对应的骨干层带宽能够达到2.5Gbit/s以上，对应的接入层带宽数值不会低于622Mbit/s。实际上，与SDH传输网承载业务相关的内容具备明显的集中型特点，在具体防护方式建设上，可实施通道保护、SNCP保护两种形式[5]。

5.3 综合数据网运行方式

综合数据网建设主要依靠光纤直驱模式执行组建任务，如果光缆传输距离过长或者纤芯不足情况下，SDH传输网同样能够发挥作用。在综合数据网应用时，系统可根据地调、县调等模式，保证数据网络的全方位覆盖。与此同时，在双上联形式帮助下，地调以及变电站建设的核心层以及汇聚层同样能够处于稳定工作状态。为了展示综合数据网优势，工作人员应根据具体的业务需求情况，对网络结构以及组网形式进行全方位优化，打造新的多业务综合数据通信网络，为后续承载平台稳定运行创造条件。

5.4 调度数据网运行模式

调度数据网的承载体系以SDH传输网为主，同样能够做到对地调、县调等内容的全覆盖，在具体网络结构设计方面，常见内容包括核心、汇聚以及接入。其中，接入层路由器会依靠E1接口，与SDH传输网建立连接关系，之后经过传输网汇聚，实现SDH光口与核心路由器POS口的稳定连接，便于后续电力通信业务数据跨区域安全传输。SDH光端机如图1所示。

图1 SDH光端机

5.5 调度交换网运行方式

调度交换网建设主要是以软交换技术为基础。为了让地调、备调等内容处于全面覆盖状态，相关人员应做好IP调度台设定操作，尤其是在220kV以上的变电站建设中，两级以上的调度小号延伸操作显得尤为重要，针对调度中心之间的建设，应保证具备直达效果的中继路由。

5.6 行政交换网运行方式

行政交换网建设方面，大多是以软交换技术为基础，确保供电所、变电站等业务的顺利进行。具体建设方面，人们会依靠软交换AG设备，实现对业务量较大节点的全面覆盖。此外，相关部门还需要做好IMS网络建设工作，通过语音IP化的充分建设，使软交换网络与程控交换网络保持互通，这也是电力通信业务数据跨区域安全传输的前提之一。行政交换网在电力通信业务数据传输方面具备积极作用。

5.7 纵向认证

纵向认证措施的合理应用，主要是为了提升调度数据网安全防护等级，避免数据信息在传输过程中出现泄漏、盗用等问题。实际调度数据网设计过程中，相关工作人员可在主路由器和交换机中间设定相应比例的纵向加密网关，实现对传输内容进行加密，提升各节点的安全特性，使系统安全防护等级满足具体工作要求。在保护机制影响下，倘若交换机所接收和发送的报文内容不同，通信网关也能在第一时间内发出预警信号，保证安全保护切换为自动启动状态。