解析电力调度数据网传输特性

高跃例1刘朝毅2黄丹3

高跃例1刘朝毅2黄丹3（1.国网四川省电力公司检修公司自贡分部2.国网自贡供电公司四川自贡643000））

摘要：出于当前经济发展及电力安全生产的需要，电力调度数据网所承载的业务必须具备较高的安全性、实时性和可靠性。本文主要分析电力调度自动化设计网络拓扑结构特点入手，重点对电力调度数据网的传输特点进行了分析。

关键词：电力调度；数据网；传输

1.引言最近几年，国内电网建设速度较快，智能综合自动化的无人值班变电站也逐渐被普及应用起来，因而调度数据网成为保证电网稳定、安全、可靠运行的重要方式，也成为电力调度自动化、管理现代化的前提，对电力企业发、送、变、配、等电力的协调运转有着重要作用。

电力调度自动化数据网的建立和运行，为电力调度的全国联网以及MIS系统的全国联网奠定了夯实的基础，为电力系统的安全、稳定、经济运行提供了强有力的技术保障，是电力系统科技进步的重要表现。

2.电力调度网络拓扑结构特点第一，稳定性，即遵循N-1的电路及节点的稳定性原则，每一个节点要有两条以上不相关的链路与其他节点相互连接，一旦拓扑中某一条链路出现故障，对节点的自动连通性则毫无影响，或者去掉拓扑中任意一个节点，其他节点连通性也不会受到影响；第二，双出口性，即一、二平面骨干网之间，接入网核心节点、骨干节点之间都具备双出口，且两个出口所处位置也不同，这样做的目的是有效避免由外部原因导致两出口同时失效的情况发生；第三，流量优化与时延特性，即能够依照网络流向及流量，自动合理配置电路极其带宽，使数据流量能够均匀分布，各链路带宽能够被充分利用，有效避免网络带宽瓶颈的出现。

3.数据网络结构在电力系统中，数据网络依据其实时等级、业务类型以及安全等级等相关因素进行分类，此外还包括对外服务及音视频传输等各项功能，按照《国家电网调度数据网第二平面网络（SPDnet-2总体技术方案》的要求，地调应用系统接入到骨干网中，地调应用系统通过跨域访问厂站端。

图1：数据网结构3.1地调电力调度数据网接入网OSPF规划采用OSPF作为IGP，构建骨干路由。OSPF是一种收敛迅速、消耗系统资源较少的高效的链路状态路由协议，在很多大型的骨干网的环境中得到了成功的应用。在网络里可以创建多个区域，不需要自治系统里的全部路由器都去维持整个链路状态数据库。只有同一区域里的路由器要有相同的数据库。随着区域间路由选择的引入，出现了主干区域(backbonearea)的概念。区域之间的所有流量必须流经主干区域。OSPF主干区域是专用OSPF区域0。OSPF主干始终包含全部的ABR，并负责在非主干区域之间发布路由选择信息。主干区域必须连续。如果不连续的话，必须创建虚拟链路使之连续，以保证流量不被中断。通过LSA描述的网络拓扑结构是接入网的链路状态为OSPF路由协议的前提，而使用SPF算法计算路由，则可有效适应大规模网络环境，路由变化收敛快，无路由自环情况发生，同时支持变长子网掩码、区域划分、等值路由、验证以及以组播地址发送协议报文形式，并提供路由分级管理。将接入网汇聚路由器和核心路由器之间划分为area0区域，各个汇聚路由器与接入路由器之间划分为area1、area2各个不同的非骨干area区域，每个区域内厂站数量应避免超过30台路由器，每个节点只跨越2个子区。

3.2地调接入网BGP规划随着我国电网建设规模不断壮大，变电站PE路由器也一定会随之增多，为有效解决电力调度数据网中MP-IBGP对其可扩展性的需求，则需要对进行独立设置。这些MP-IBGP路由反射器分别被放置在接入网各个汇聚节点，为一定范围PE提供服务。接入网汇聚与所有本地厂站建立peer，本地厂站只与本地汇聚路由器建立peer，汇聚、核心节点之间建立IBGP全连接。各接入网为独立的自治系统（AS），是独立的路由域。骨干网与接入网各自为独立自治域系统，骨干网和接入网的边界节点设备作为自治系统边界路由器（ASBR），要通过跨域互联互通为实现与骨干网的通信。

4.电力调度数据网的数据传输模型与注意事项4.1数据传输模型电力调度数据网可以抽象概括成一个由链路和节点构成的网络模型。通常情况下，节点一般指联网的主计算机或者是通信控制处理机，其主要功能具体可以分为：第一，发包功能，也就是每个节点向其他节点进行数据包的发送，数据包含有起始节点与目的节点两部分信息；第二，存储转发功能，也就是将邻近节点传输过来的相关数据包在缓存区域内进行存储，并依据其目的节点以及“先进先出”的原则将缓存区内的数据包经过最短的路径转发出去。链路指的是两个节点之间负载信息流的信道和线路，而在单位时间内链路能够负载的最大信息量，统称为链路容量。为简化仿真模型，暂时不考虑链路的容量限制，那么可以将电力调度数据网相关数据的传输动态行为描述成：在单位时间内，每个节点以概率λ产生一个新的数据包，同时还将存储转发邻近节点传输过来的数据包。而数据包到达目的节点后则将立即从网络中移除，而没有到达目的节点的数据包则等到下一个单位时间继续转发。根据以上定义，节点i的缓存区在时刻t存储数据包的数量可表示为：式中：节点i的缓存区在t-1时刻存储的数据包总量用Li(t-1)表示；节点i在时刻t从相邻节点j接受到的数据包数量用xji(t)表示；节点i在单位时间内能够转发出去的数据包数量用Ki来表示，其具体表现了节点i的数据处理能力。

4.2调度数据网业务接入的注意事项变电站业务系统接入方案：监控系统需要支持104规约，通过标准以太网接口接入本站交换机，然后通过接入路由器进入调度数据网。变电站电能量采集装置等业务系统应支持通过以太网接口接入调度数据网。

随着一次系统规模扩大和EMS系统高级应用功能的逐步实施，在各主站与各变电站之间大规模地、实时地进行信息交换、共享数据和资源的需求越来越多，传统的远动点对点方式和转发方式已无法满足大量信息交互传输的要求。调度数据网极大改善现有调度数据速度慢、传输不可靠等问题。但是在调度数据网业务接入时必须注意以下几个问题：①调度数据网接入时，由于接入比较复杂在骨干层既存在省调数据网又存在地调数据网，则严禁造成一、二平面IP地址冲突。

②为简化路由配置，各应用可规划两条通信路径，分别经由不同的骨干网平面和不同的接入网：a）调度主站－骨干网第一平面－本级调度接入网－厂站；b）调度主站－骨干网第二平面－上级或下级调度接入网－厂站。③用调度数据网传输SCADA业务，每个变电站的IP地址必须严格区分，RTU地址也最好各不相同，以免造成不同变电站数据误接，误遥控开关。

4.3电力调度数据网安全设置所谓电力调度数据网指的是建设在SDH通信传输网络基础之上的电力调度生产专用数据网，是有效实现电力调度实时和准实时业务数据传输的平台。依据二次系统安全防护总体要求，安全区I、II与安全区III之间是相互独立的，且在安全区I、II内的调度网，采用的是MPLS／VPN技术进行组网，同时网络依据其安全等级来划分VPN，从而保证保电力调度应用在纵向上实现有效隔离。此外，根据《全国电力二次系统安全防护总体方案》的要求，电力调度数据网络上的各类业务按安全等级划分为2个区，要求建立2个VPN分别进行信息交换：安全区I是实时控制区，凡是具有实时监控功能的系统或其中的监控功能部分均属于安全区I，包括能量管理系统（EMS）、变电站自动化系统/RTU等；安全区II是非生产控制区，原则上不具备控制功能的生产业务和批发交易业务系统或系统中不进行控制的部分均属于安全区II，包括电能量计量系统、继电保护故障信息系统等。

5.结论总而言之，作为电力调度自动化系统主要支撑平台，电力调度专业数据网络是确保电力系统安全可靠运行的重要保障。而地调专业数据网的建立和完善，不仅能够增强其网络运行的可靠性，也适应了智能电网调度自动化技术支持系统的发展趋势。

参考文献：[1]李高望,鞠文云,段献忠,石东源.电力调度数据网传输特性分析[J].中国电机工程学报，2012(22)：37-38[2]赵孔燕.调度自动化系统及调度数据网络的安全防护研究[J].中国电力教育，2010(S2)：57-58