电力数据网双平面网络架构研究

马莹李炜

（湖北省电力公司 检修公司，湖北 武汉430050）

0 引言

随着通信技术和网络技术的发展，国家电力调度数据网的全面建设，电力控制系统越来越多向着网络化的方向发展。电力调度数据网是电网调度自动化、管理现代化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段，是电力系统的重要基础设施，在电力生产及管理中的发挥着不可替代的作用。电力调度数据网目前面临着如何保证网络在日常运行中不因部分节点故障导致业务的中断、保证网络N-1的可靠性、保证网络升级改造的过程中业务的永续等重大挑战。因此对于采用双平面的组网架构需求日益强烈。在原有主干调度数据网的基础之上，新建一张网络形成冗余双网结构。

1 网络架构及原则

根据 《国家电网调度数据网完善扩充工程设计与实施技术方案》调度数据网将由两级网络组成，即由国调、网调、省调、地调节点组成骨干网，由各级调度直调厂站组成相应接入网，其中县调（区调）纳入地调接入网络。

各接入网应通过两点分别接入骨干网双平面，各接入网间不设直接互联路由，若有业务需求，应通过骨干网连接。

电力调度数据网的广域网组网要求采用MPLS/VPN技术实现。并且要求网络按安全等级划分VPN来实现传输业务的分区。第一、二平面骨干网承载的业务按照安全区分区要求划分为3个VPN，分别为安全区1 VPN、安全区2 VPN和应急VPN，省调和各地调接入网按照安全区分区要求划分为2个VPN，分别为安全区1 VPN和安全区2 VPN。要求网络中所有路由设备均具有MPLSPE的功能。

调度数据网骨干网第一、第二平面以及各地调接入网的MPLS/VPN组网分别采用独立的自治域进行BGP配置，各地调接入网分别与调度数据网骨干网第一、第二两个平面进行跨域互联。

数据网采用分层设计，其中核心层由省调组成，汇聚层由各地区枢纽通信站点组成，接入层为500kV厂站和220kV厂站。

根据电力调度数据专网双平面改造工程的需求和网络技术的发展趋势，数据网应依据“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的技术原则，同时数据网网络架构适应以下原则：高可靠性、高性能、支持QoS、安全性、扩展性、开放性、标准化、实用性、易管理、基于电力通信传输网络。

2 可靠性研究

电力调度数据网的可靠运行是电力安全生产的保障。在电力调度数据网项目的建设中必须对网络的可靠性进行详尽的考虑。

2.1 组网结构可靠性设计建议

网络组网结构的可靠性，主要是对网络互联通道的备份考虑和设计，保证任何时刻、任何节点之间都有可达的路由。在主干网络的拓扑设计中应遵循N-1的电路可靠性和N-1的设备可靠性原则。

1）对于核心节点之间组网，在节点比较少时，使用全网状拓扑结构是最好的选择，其优点是任何节点间都有路径可达，组网可靠性高，不足是所需的链路资源较多。

2）骨干层节点对核心层的连接一般是星型或环形拓扑结构，这种结构的可靠性由核心节点与骨干节点间的主链路和备份链路网络组成，在发生故障时，网络通信将由备份链路来承担。

3）接入层节点的上连通常采用双上连，其中双上连的连接提供了链路冗余。

4）在故障出现的时候，对于具有接入网级冗余的节点，因为有两个接入网同时工作，业务可以完全不被中断。对于地调接入网内部节点，通过动态路由协议等机制，保证网络数据自动迂回切换到其它连通的链路上，出现单条链路故障时中断时间很短。

2.2 组网设备可靠性设计建议

线路的备份主要解决了网络互通路径的问题，而节点设备的可靠则解决网络的有效运转问题。

设备的高可靠性从硬件、软件、保护机制等几个方面体现：

采用分布式体系结构、关键部件冗余、实时热备份机制、热插拔特性、冗余电源支持、散热系统冗余配置

具备这些特性的网络设备是保障数据网高可靠运行的基础。对于核心层和汇聚层，必须要选用具备电信级可靠性的网络设备进行组网，才能使网络具有自动恢复能力、降低人工维护工作，才能构建高可靠性、高可用性、高可管理性的电力调度数据网。

3 网络拓扑

3.1 骨干网拓扑

电力调度数据网第一、二平面骨干网部分可为核心层和骨干层两个层次。

核心层设置有2个节点，即省调主调、备调。

骨干层设有若干节点，即各地调。

节点内局域网方面，设备配置方面，各节点配置3台交换机分别作为实时业务、非实时业务和应急业务交换机，所有业务均通过交换机实现接入。交换机通过1000MGE接口接入骨干网节点路由器。

各节点路由器均采用单机配置，主要部件如引擎、电源、业务板卡采用冗余配置。

3.2 省调接入网拓扑

省调接入网分为核心层、汇聚层和接入层。

核心层由省调组成。汇聚层由各地区枢纽通信站点组成。接入层由500kV厂站和220kV厂站组成。

节点内局域网方面，根据规范要求，省调和备调的业务均应通过骨干网相应节点所配置的交换机接入。

3.3 地调接入网拓扑

地调接入网采用分层设计，地调为核心层节点；县调、监控中心（有独立主站）为汇聚层节点；所有地、县调厂站（110kV及以上）和区内省调厂站组成接入层。

节点内局域网方面，根据规范要求，地调的业务均应通过骨干网相应节点所配置的交换机接入。

地调接入网通过核心节点与骨干网双平面的地调节点实现跨域互联。

3.4 骨干网双平面与省调接入网、地调接入网的互联

省调接入网、各地调接入网均需同时通过跨域的方式与骨干网第一平面、第二平面实现连接。所有厂站侧业务系统接入到省调接入网和地调接入网；而调度侧业务系统接入到骨干网第一、二平面。

4 结语

通过以上数据网网络的探讨，完善电力数据网的网络架构，保证了数据网网络N-1的可靠性、保证网络升级改造的过程中业务的永续等重大挑战能够准确、有效地对各主机及网络提供防护，使之完全达到电力生产运行要求。本文中所提到网络架构可以满足现有的系统可靠、稳定运行，但网络技术在不断的发展和更新。如何满足未来电力安全生产需求，必须在新设备、新技术、新标准及系统管理、运行维护等各个方面进行配合，以满足各时期电力网络生产需求。