電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)

1 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性分析

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是通過(guò)VPN(虛擬專用網(wǎng)絡(luò))實(shí)現(xiàn)各級(jí)調(diào)度中心之間以及調(diào)度中心與相關(guān)發(fā)電廠、變電站之間的互聯(lián),在專用通道上利用IP路由交 換設(shè)備組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)在SDH或PDH層面上與系統(tǒng)內(nèi)公用的電力信息包括SCADA/EMS調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(綜合自動(dòng)化、遠(yuǎn))、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(電能量采集裝 置)、繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(功角測(cè)量裝置)和安全自動(dòng)裝置信息等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。從而滿足電力生產(chǎn)、電力調(diào)度、繼電保護(hù)等信息傳輸需 要,協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、變、配、用電等組成部分的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn),保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)范圍主要包括以下幾個(gè)層次。

1.1 核心層

核心層是電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的主干部分,由位于省調(diào)和地調(diào)的核心路由器組成,利用可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的高速轉(zhuǎn)發(fā),并提供220kV變電站和統(tǒng)調(diào)發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)接入功能。

1.2 骨干層

骨干層由位于地調(diào)和部分縣調(diào)、監(jiān)控中心(集控站)的路由器組成,負(fù)責(zé)匯接管轄范圍內(nèi)的所有接入層節(jié)點(diǎn)的信息。接入層:接入層主要承擔(dān)各調(diào)度點(diǎn) 的業(yè)務(wù)接入及數(shù)據(jù)匯入骨干層的作用。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承載的調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)大致可分為以下幾類(lèi):一是實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)。包括EMS(能量管理系統(tǒng))與 RTU(遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng))或變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及地/縣級(jí)調(diào)度、縣級(jí)市/縣級(jí)調(diào)度EMS之間交換的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。二是運(yùn)行管理業(yè)務(wù)。如發(fā)電、用電及 聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線考核;調(diào)度票、操作票、檢修票等;調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行報(bào)表(日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào));電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)信息;故障錄波、保護(hù)和安全自動(dòng)裝置有關(guān) 管理數(shù)據(jù)。

2 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)方案

2.1 設(shè)計(jì)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)體制

2.1.1 虛擬局域網(wǎng)技術(shù)

虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VPN)是指網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)不拘泥于所處的物理位置,可以根據(jù)需要靈活地加入不同的邏輯子網(wǎng)中的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)不 同業(yè)務(wù)需求劃分了幾個(gè)虛擬局域網(wǎng)(VLan):EMS、自動(dòng)化、保護(hù)、方式、調(diào)度等。因?yàn)閂Lan間是不通的,所以在鏈路末端的交換機(jī)上可以劃分屬于不同 VLan的端口。在這些端口上公用一個(gè)該VLan的網(wǎng)關(guān),并且分配一個(gè)子網(wǎng),這樣接在該VLan上的工作站只需與該網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊,該網(wǎng)關(guān)再為數(shù)據(jù)尋找路 由。這樣,不同業(yè)務(wù)的工作站只需接到自己的VLan端口,再將自己的IP地址改為網(wǎng)段中的地址,再設(shè)上相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)和掩碼即可,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

2.1.2 多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議

多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議(MPLS)是核心路由器利用含有邊緣路由器在IP分組內(nèi)提供的前向信息的標(biāo)簽(label)或標(biāo)記(tag)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層 交換的一種交換方式。由于骨干網(wǎng)內(nèi)全網(wǎng)部署MPLSVPN,為降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度,需要在全網(wǎng)PE上運(yùn)行MP-BGP。并可通過(guò)建立路由反射器(RR)來(lái)實(shí)現(xiàn) MP-BGP的路由交換。MPLS的工作原理是通過(guò)路由表對(duì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)(FEC)查詢并分配,同時(shí)采用固定長(zhǎng)度的標(biāo)簽對(duì)該FEC進(jìn)行描述與編碼,并 將此標(biāo)簽附加到IP報(bào)頭的前面。相應(yīng)的處于LSP中的標(biāo)簽交換路由器,利用報(bào)文攜帶的標(biāo)簽信息庫(kù)(LIB)進(jìn)行索引,確定相應(yīng)的下一跳,在LSR出端口用新的標(biāo)簽替換原有標(biāo)簽,實(shí)現(xiàn)攜帶新標(biāo)簽的報(bào)文便沿著LSP向目的地轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2 設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?Topology)結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的成員間特定的物理的即真實(shí)的、或者邏輯的即虛擬的排列方式。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用分層設(shè)計(jì),內(nèi) 部結(jié)構(gòu)分為核心層、骨干層和接入層三層。三層設(shè)計(jì)便于組織網(wǎng)絡(luò)路由,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化廠站接入。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)。

2.2.1 拓?fù)淇煽啃栽瓌t

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)應(yīng)遵循N-1的電路可靠性和N-1的節(jié)點(diǎn)可靠性原則。即要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少有2條不相關(guān)的鏈路與其他節(jié)點(diǎn)相連,去掉拓?fù)渲腥魏? 條鏈路,對(duì)節(jié)點(diǎn)的連通性無(wú)影響;N-1的節(jié)點(diǎn)可靠性是指去掉拓?fù)渲腥魏?個(gè)節(jié)點(diǎn),對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的連通性無(wú)影響,如某個(gè)地調(diào)節(jié)點(diǎn)故障應(yīng)不影響其他節(jié)點(diǎn)的連通。

2.2.2 雙出口原則

國(guó)調(diào)局域網(wǎng)、每個(gè)網(wǎng)調(diào)局域網(wǎng)都有兩個(gè)出口。同時(shí),為防止因外部原因(如停電)造成兩出口同時(shí)失效,兩個(gè)出口應(yīng)位于不同的地理位置,兩出口的外聯(lián)電路中至少有兩條沒(méi)有相關(guān)性。

2.2.3 流量?jī)?yōu)化與時(shí)延原則

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的流量和流向,合理配置電路及其帶寬。網(wǎng)絡(luò)流量分布均勻,各電路帶寬得到較充分的利用,不存在網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸,并適度考慮“N-1”情況下的網(wǎng)絡(luò)流量。

2.3 設(shè)計(jì)路由策略

根據(jù)路由協(xié)議的分析可知,調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)首選路由協(xié)議為OSPF,而該協(xié)議支持兩層結(jié)構(gòu),即主干域和子域,從而分散路由處理,減少網(wǎng)絡(luò)帶寬占用。 使用OSPF協(xié)議必須考慮到骨干區(qū)域的連通性,即使某條鏈路斷開(kāi)后也可以保證主干區(qū)域不會(huì)分離。每個(gè)子域?qū)⑹≌{(diào)節(jié)點(diǎn)或較為重要的地調(diào)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為該域的邊界 路由器ABR。為保證網(wǎng)絡(luò)的彈性,每個(gè)子域ABR均應(yīng)考慮采用分布體系結(jié)構(gòu),以滿足可靠性、冗余性要求。系統(tǒng)OSPF劃分為8個(gè)區(qū)域,區(qū)域0:加入到區(qū)域 0中的接口是各地調(diào)上聯(lián)省調(diào)路由器的接口,與其他地調(diào)路由器互聯(lián);區(qū)域1～7:區(qū)域1～7分別為各地調(diào)及下屬變電站的相關(guān)接口。

2.4 設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

由于核心層站點(diǎn)匯聚了整個(gè)地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的信息,所以對(duì)可靠性要求極高,宜采用路由器+交換機(jī)方式。遠(yuǎn)景規(guī)劃在地調(diào)網(wǎng)絡(luò)中心增加1臺(tái)路由 器,2臺(tái)路由器通過(guò)快速以太網(wǎng)相連,實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)設(shè)備的備份。由于骨干層站點(diǎn)匯聚了各縣級(jí)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的信息,所以對(duì)可靠性要求較高,采用路由器+交換機(jī)方 式。接入層站點(diǎn)采用路由器+交換機(jī)方式。

2.5 設(shè)計(jì)IP規(guī)劃方案

地址編碼的基本原則是滿足地址的唯一性。為使尋址更加有效,且保證地址的唯一性,網(wǎng)絡(luò)地址編址編碼及分配應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼暗刂饭芾眢w制相結(jié)合。 可采用30位掩碼的分配方式,每條鏈路(如為N×E1則視為1條鏈路)采用1個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)段。核心、匯聚層節(jié)點(diǎn)間的連接共有9條鏈路,共需9個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)段。接層 節(jié)點(diǎn)上聯(lián)匯聚層節(jié)點(diǎn)的鏈路為90個(gè)變電站,其中82個(gè)110kVA變電站按單鏈路上聯(lián)鏈路計(jì)算,則共需82個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)段,8個(gè)330kVA變電站按雙鏈路上 聯(lián)鏈路計(jì)算,則共需16個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)段。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè),從根本上改變了傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息傳送方式,為生產(chǎn)調(diào)度信息資源的充分開(kāi)發(fā)和優(yōu)化配置提供了基礎(chǔ),大大改善了信息傳輸通道的質(zhì)量,提高了信息的準(zhǔn)確性和信息的冗余度,為電力調(diào)度和電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通道保障。

參考文獻(xiàn)

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