电力调度数据网解决方案

王卫华

（安徽继远软件有限公司，合肥 230088）

电力调度数据网解决方案

王卫华

（安徽继远软件有限公司，合肥 230088）

针对调度数据网的业务需求及功能特点，文章提出了一种基于IP over SDH技术体制、采用MPLS/VPN技术组网的调度数据网解决方案，运用MPLS QoS技术提供差分化服务，保证关键业务数据实时传达。此方案已在部分省市调度数据网投入使用，取得了较好的效果。

电力调度数据网；MPLS/VPN；MPLS QoS

1 引言

电力调度数据网是电力调度系统各业务运行的数据传输平台，网络传输电网自动化信息、调度指令、继电保护与安全自动装置控制信息等，是电力安全生产指挥和调度自动化的重要基础，在协调电力系统发、送、变、配、用电等各环节及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥关键的作用[1]。电力调度系统的发展指导思想是“安全第一、预防为主，确保电网安全”，其根本职责是保证电网的安全稳定运行。电力调度数据网的首要要求，一是网络系统自身运行的安全可靠，二是要能够保证调度自动化系统对电网的准确监控，确保电网的不间断运行。

2 方案概述

电力调度数据网基于IP over SDH的技术体制，采用MPLS/VPN[2]技术架构进行组网，按安全等级划分VPN，实现传输业务的逻辑分区，将电力生产的实时控制区与非控制生产区进行安全隔离；采用分层PE技术，有效的解决MPLS L3VPN平面化模式和通信网络层次化结构之间的矛盾；采用MPLS QoS[3,4]技术提供了差分化的网络服务，确保了关键业务数据传送的实时性。

2.1 网络架构设计

电力调度数据网从功能上可以分为两大部分，一部分是骨干网络，另一部分是各级接入网络[5-6]。电力调度网骨干网络由第一平面和第二平面组成，又称为骨干网A平面和骨干网B平面，两个平面的拓扑和节点设置一致，互为备份。电力调度网络骨干网分为四级，第一级为国家调度中心、第二级为区级电网调度中心、第三级为省级调度中心和省备调，第四级为地市调度中心。骨干网的功能主要是将各级电网调度中心与各级电力调度接入网进行互联。各级接入网的主要功能是接入和汇聚各级变电站和直调电厂，归属不同调度中心的变电站和直调电厂由不同的电力调度接入网进行接入。一个变电站一般接入到两张接入网中，实现上行链路的冗余备份。省调接入网主要用于接入归属省级电力公司调度的500kV/220kV变电站，而地调接入网则用于汇聚归属市级电力调度中心调度的110kV以下变电站。如图1所示。

图1 电力调度数据网的整体网络架构图

2.2 网络可靠性设计

（1）节点可靠性：网络核心和骨干节点采用稳定可靠的路由及交换产品，配置双引擎、双电源，保证设备的不间断运行。此外网络中的关键节点采用双机部署模式，避免单点设备故障问题发生。

（2）链路可靠性：组网拓扑需依据电力通信传输资源，在设计上充分考虑线路冗余，网络核心层与汇聚层设备之间互联采用环网状拓扑结构，网络接入层与汇聚层设备互连采用双上行链路，以确保网络健壮性。如图2所示。

图2 网络可靠性设计示意图

2.3 多业务承载与安全隔离

业务系统的不断发展对调度数据网络提出更高要求，多个关键系统在同一数据网络承载，保证不同业务系统间的有效隔离、保证业务系统的安全，是调度数据网建设的重要要求。在调度数据网中采用MPLS VPN技术可实现多业务间的强逻辑隔离，不同业务系统运行在不同的虚拟专用网中，保证了业务系统的安全和可靠运行[7,8]。一般情况下，按照电力生产业务的要求，在调度数据网中区分实时业务、非实时业务及应急业务即可满足业务需求。如图3所示。

图3 MPLS VPN多业务承载示意图

由于MPLS L3VPN是平面结构，PE设备无论处于网络的哪个层次，对其性能要求是相同的。MPLS L3VPN网络不能实现分层和分级，使业务的覆盖能力受到限制，运营成本无法降低，因此影响了MPLS L3VPN的大规模部署。

为实现MPLS L3VPN的大规模部署并降低运营成本，电力调度数据网采用PE分层体系架构，将PE的功能分布到多个PE设备上，多个PE承担不同的角色，并形成层次结构，共同完成一个PE的功能。分层体系架构对处于较高层次设备的路由能力和转发性能要求较高，而对处于较低层次设备的相应要求降低，符合典型的分层网络模型，有效解决MPLS L3VPN平面化模型和通信网络层次化结构之间的矛盾。

2.4 QoS服务质量

为了满足电网的实时监视控制和电力市场实时业务需求，电力调度数据网必须是一个高实时性网络，提供有保证的端到端延时。MPLS QoS是部署QoS业务的重要组成部分，在实际的MPLS组网方案中往往通过差分服务模型来实施QoS。MPLS QoS根据EXP的值来区分不同的数据流，实现差分服务（带宽保证、优先级调度），保证网络的高利用率[9]。通常在MPLS网络边缘的PE设备上，通过CAR等技术对用户数据流进行限制，确保VPN数据流符合带宽约定，同时根据策略将IP报文标记为不同的优先级，然后将IP的TOS映射到MPLS标签的EXP域中，在进行MPLS标签转发时，根据标签中EXP进行各种队列调度，从而保证高优先级的报文获得更好的服务。如图4所示。

图4 MPLS QoS部署示意图

电力调度网中的实时业务对时延、抖动、丢包率都有严格要求，所以必须将其分配到最高优先级，对于非实时业务一般使用缺省队列，分配一定的带宽，其带宽可被其余队列挤占。

2.5 分级网络管理

电力调度数据网的网络管理采用带内网管方式。网络管理系统应具备网络拓扑管理、故障管理、配置管理、安全管理、流量分析、定制报表等功能。此外，还要求网管系统支持VPN业务的管理功能，能够提供便捷的VPN业务部署。

调度数据网按照“统一调度、分级管理”原则运行和管理，电力调度数据网中的网管系统一般采用分级部署模式。这种部署方式将整个网管系统分为上、下级两层甚至多层，同一分级的多个物理区域，其管理区域之间是独立的，各网管系统也是相互独立的。在每一级调度主站部署一套网管系统，可通过上级网管直接对下级网管本身及某些重要设备直接进行管理，各级调度主站可管理本地区范围内的设备。

3 方案特点

电力调度数据网主要用于传输电网自动化信息、调度指令、继电保护与安全自动装置控制信息等。根据调度数据网的业务需求及功能特点，本方案具有如下特点。

（1）高可靠：组网设备具有的高稳定性和丰富的业务接口，满足安全可靠的组网要求；组网拓扑设计依据电力传输资源使用情况，充分考虑线路冗余，确保网络的健壮性。

（2）高安全：采用MPLS VPN技术架构实现了电力生产多业务接入的安全隔离，同时严格按照电力二次系统安全防护要求进行安全布控，确保网络和业务安全性。

（3）实时性：通过MPLS QoS技术的部署，为不同业务提供差分化服务，对实时性要求高的业务预留网络带宽，确保数据优先转发，满足电力调度数据网对关键性业务实时传送的要求。

（4）易管理：网络管理系统能够实现端到端VPN业务的支撑及运营能力，采用网管部署模式符合电力调度层级管理需求，同时也降低了网络管理的难度。

4 结束语

此方案目前已在部分省市调度数据网投入使用，取得了较好的效果。由于各省市级度数据网的拓扑、通信网络资源现状及业务应用系统不尽相同，建议各省市可参照本方案并结合实际情况制定满足应用的网络解决方案。

[1] 杨新波．电力数据网传输模式研究[D]．山东大学，2010

[2] 陈军华，王忠民．BGP/MPLS VPN实现原理[J]．计算机工程，2006,32(23):124-126

[3] 敦敏．基于MPLS Diff-Serv的QoS实现技术[J]．计算机工程与设计，2005, 26(3):673-677

[4] 吕韩飞．基于MPLS网络的QoS解决方案[J]．网络安全技术与应用，2007(10):51-53

[5] 彭清卿，向力，卢长燕等．国家电力调度数据网组网研究[J]．电力系统自动化，2004, 28(8):10-14

[6] 刘丽榕，王玉东，肖智宏等．国家电网调度数据网建设方案研究[J]．电力系统通信，2011, 32(2):18-21

[7] 林鸣．MPLSVPN技术在电力调度数据网中的应用[J]．中国科技信息，2010(2):26-27

[8] 薛永强，郭一兵，雒宏锦．MPLS VPN在山西电力调度数据网的应用[J]．电力学报，2007, 22(1):68-71

[9] 高夏生，程俊，张先亮等．安徽电力调度数据网优化设计[J]．人类工效学，2012, 18(3):66-70

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.09.004

TM7文献标示码：A

1672-7274（2017）09-0010-03