電力數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

馬瑩李煒

（湖北省電力公司 檢修公司，湖北 武漢430050）

0 引言

隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國家電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的全面建設(shè)，電力控制系統(tǒng)越來越多向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是電網(wǎng)調(diào)度自動化、管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段，是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在電力生產(chǎn)及管理中的發(fā)揮著不可替代的作用。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)目前面臨著如何保證網(wǎng)絡(luò)在日常運行中不因部分節(jié)點故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)的中斷、保證網(wǎng)絡(luò)N-1的可靠性、保證網(wǎng)絡(luò)升級改造的過程中業(yè)務(wù)的永續(xù)等重大挑戰(zhàn)。因此對于采用雙平面的組網(wǎng)架構(gòu)需求日益強烈。在原有主干調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，新建一張網(wǎng)絡(luò)形成冗余雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及原則

根據(jù) 《國家電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)完善擴充工程設(shè)計與實施技術(shù)方案》調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將由兩級網(wǎng)絡(luò)組成，即由國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)節(jié)點組成骨干網(wǎng)，由各級調(diào)度直調(diào)廠站組成相應(yīng)接入網(wǎng)，其中縣調(diào)（區(qū)調(diào)）納入地調(diào)接入網(wǎng)絡(luò)。

各接入網(wǎng)應(yīng)通過兩點分別接入骨干網(wǎng)雙平面，各接入網(wǎng)間不設(shè)直接互聯(lián)路由，若有業(yè)務(wù)需求，應(yīng)通過骨干網(wǎng)連接。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的廣域網(wǎng)組網(wǎng)要求采用MPLS/VPN技術(shù)實現(xiàn)。并且要求網(wǎng)絡(luò)按安全等級劃分VPN來實現(xiàn)傳輸業(yè)務(wù)的分區(qū)。第一、二平面骨干網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)按照安全區(qū)分區(qū)要求劃分為3個VPN，分別為安全區(qū)1 VPN、安全區(qū)2 VPN和應(yīng)急VPN，省調(diào)和各地調(diào)接入網(wǎng)按照安全區(qū)分區(qū)要求劃分為2個VPN，分別為安全區(qū)1 VPN和安全區(qū)2 VPN。要求網(wǎng)絡(luò)中所有路由設(shè)備均具有MPLSPE的功能。

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)骨干網(wǎng)第一、第二平面以及各地調(diào)接入網(wǎng)的MPLS/VPN組網(wǎng)分別采用獨立的自治域進行BGP配置，各地調(diào)接入網(wǎng)分別與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)骨干網(wǎng)第一、第二兩個平面進行跨域互聯(lián)。

數(shù)據(jù)網(wǎng)采用分層設(shè)計，其中核心層由省調(diào)組成，匯聚層由各地區(qū)樞紐通信站點組成，接入層為500kV廠站和220kV廠站。

根據(jù)電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)雙平面改造工程的需求和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢，數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)依據(jù)“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認證”的技術(shù)原則，同時數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)適應(yīng)以下原則：高可靠性、高性能、支持QoS、安全性、擴展性、開放性、標準化、實用性、易管理、基于電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)。

2 可靠性研究

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的可靠運行是電力安全生產(chǎn)的保障。在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)項目的建設(shè)中必須對網(wǎng)絡(luò)的可靠性進行詳盡的考慮。

2.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計建議

網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可靠性，主要是對網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通道的備份考慮和設(shè)計，保證任何時刻、任何節(jié)點之間都有可達的路由。在主干網(wǎng)絡(luò)的拓撲設(shè)計中應(yīng)遵循N-1的電路可靠性和N-1的設(shè)備可靠性原則。

1）對于核心節(jié)點之間組網(wǎng)，在節(jié)點比較少時，使用全網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)是最好的選擇，其優(yōu)點是任何節(jié)點間都有路徑可達，組網(wǎng)可靠性高，不足是所需的鏈路資源較多。

2）骨干層節(jié)點對核心層的連接一般是星型或環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的可靠性由核心節(jié)點與骨干節(jié)點間的主鏈路和備份鏈路網(wǎng)絡(luò)組成，在發(fā)生故障時，網(wǎng)絡(luò)通信將由備份鏈路來承擔(dān)。

3）接入層節(jié)點的上連通常采用雙上連，其中雙上連的連接提供了鏈路冗余。

4）在故障出現(xiàn)的時候，對于具有接入網(wǎng)級冗余的節(jié)點，因為有兩個接入網(wǎng)同時工作，業(yè)務(wù)可以完全不被中斷。對于地調(diào)接入網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點，通過動態(tài)路由協(xié)議等機制，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)自動迂回切換到其它連通的鏈路上，出現(xiàn)單條鏈路故障時中斷時間很短。

2.2 組網(wǎng)設(shè)備可靠性設(shè)計建議

線路的備份主要解決了網(wǎng)絡(luò)互通路徑的問題，而節(jié)點設(shè)備的可靠則解決網(wǎng)絡(luò)的有效運轉(zhuǎn)問題。

設(shè)備的高可靠性從硬件、軟件、保護機制等幾個方面體現(xiàn)：

采用分布式體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵部件冗余、實時熱備份機制、熱插拔特性、冗余電源支持、散熱系統(tǒng)冗余配置

具備這些特性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是保障數(shù)據(jù)網(wǎng)高可靠運行的基礎(chǔ)。對于核心層和匯聚層，必須要選用具備電信級可靠性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行組網(wǎng)，才能使網(wǎng)絡(luò)具有自動恢復(fù)能力、降低人工維護工作，才能構(gòu)建高可靠性、高可用性、高可管理性的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。

3 網(wǎng)絡(luò)拓撲

3.1 骨干網(wǎng)拓撲

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)第一、二平面骨干網(wǎng)部分可為核心層和骨干層兩個層次。

核心層設(shè)置有2個節(jié)點，即省調(diào)主調(diào)、備調(diào)。

骨干層設(shè)有若干節(jié)點，即各地調(diào)。

節(jié)點內(nèi)局域網(wǎng)方面，設(shè)備配置方面，各節(jié)點配置3臺交換機分別作為實時業(yè)務(wù)、非實時業(yè)務(wù)和應(yīng)急業(yè)務(wù)交換機，所有業(yè)務(wù)均通過交換機實現(xiàn)接入。交換機通過1000MGE接口接入骨干網(wǎng)節(jié)點路由器。

各節(jié)點路由器均采用單機配置，主要部件如引擎、電源、業(yè)務(wù)板卡采用冗余配置。

3.2 省調(diào)接入網(wǎng)拓撲

省調(diào)接入網(wǎng)分為核心層、匯聚層和接入層。

核心層由省調(diào)組成。匯聚層由各地區(qū)樞紐通信站點組成。接入層由500kV廠站和220kV廠站組成。

節(jié)點內(nèi)局域網(wǎng)方面，根據(jù)規(guī)范要求，省調(diào)和備調(diào)的業(yè)務(wù)均應(yīng)通過骨干網(wǎng)相應(yīng)節(jié)點所配置的交換機接入。

3.3 地調(diào)接入網(wǎng)拓撲

地調(diào)接入網(wǎng)采用分層設(shè)計，地調(diào)為核心層節(jié)點；縣調(diào)、監(jiān)控中心（有獨立主站）為匯聚層節(jié)點；所有地、縣調(diào)廠站（110kV及以上）和區(qū)內(nèi)省調(diào)廠站組成接入層。

節(jié)點內(nèi)局域網(wǎng)方面，根據(jù)規(guī)范要求，地調(diào)的業(yè)務(wù)均應(yīng)通過骨干網(wǎng)相應(yīng)節(jié)點所配置的交換機接入。

地調(diào)接入網(wǎng)通過核心節(jié)點與骨干網(wǎng)雙平面的地調(diào)節(jié)點實現(xiàn)跨域互聯(lián)。

3.4 骨干網(wǎng)雙平面與省調(diào)接入網(wǎng)、地調(diào)接入網(wǎng)的互聯(lián)

省調(diào)接入網(wǎng)、各地調(diào)接入網(wǎng)均需同時通過跨域的方式與骨干網(wǎng)第一平面、第二平面實現(xiàn)連接。所有廠站側(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入到省調(diào)接入網(wǎng)和地調(diào)接入網(wǎng)；而調(diào)度側(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入到骨干網(wǎng)第一、二平面。

4 結(jié)語

通過以上數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的探討，完善電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)N-1的可靠性、保證網(wǎng)絡(luò)升級改造的過程中業(yè)務(wù)的永續(xù)等重大挑戰(zhàn)能夠準確、有效地對各主機及網(wǎng)絡(luò)提供防護，使之完全達到電力生產(chǎn)運行要求。本文中所提到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以滿足現(xiàn)有的系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運行，但網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷的發(fā)展和更新。如何滿足未來電力安全生產(chǎn)需求，必須在新設(shè)備、新技術(shù)、新標準及系統(tǒng)管理、運行維護等各個方面進行配合，以滿足各時期電力網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)需求。