电力通信网网络规划的研究

摘 要：随着信息产业的发展，电力系统随之发展，电力通信网发生着翻天覆地的变化。随着智能电网的提出，电力通信网也随着先进的信息技术共同发展，提升了各方面的作用，这对电网的安全可靠运行来说具有非常重要的意义。本研究通过对某地区电力通信网业务特点及需求，参考国内外的研究现状，使用最新的信息化技术，提出存在的问题，分析电力通信网相关业务需求和技术，进行了电力通信网网络规划，尤其针对骨干传输网和电力业务网，为今后该地区的电力通信网设计规划提供参考与建议。

关键词：电力通信网;网络规划;骨干传输网;电力业务网

1 绪论

电力通信网是电力系统的专用网络，对电力系统产生了重要的影响。电力通信网中主要传输电力调度数据和电力企业数据。电力通信网通过先进的管理服务，支撑了电网的安全稳定、经济优质的运行。但是目前因为一些偏远地区的种种实际客观因素，电力通信网的现状并没有得到很好的发展，急需结合先进的通信技术，对电力通信网进行合理规划，才能实现智能电网的目标。有力保障了电力市场运营商业化，为实现电力系统智能化、现代化运营管理的。

因此，将先进的通信技术引入坚强智能电网的规划，来提高电力通信网的传输能力和业务接入能力，具有重要意义。

本文对电力通信网规划的基础知识、电力系统的各业务及其需求量分析、电力通信网相关技术进行了论述，并结合我国北方某地电力公司现有电力通信网的急需改进的现状，提出了电力通信网网络规划方案。最后给出了结论和展望。

2 电力通信网

2.1 电力通信网相关分析

電力公司两个重要的实体网络就是电网和电力通信网，是我国重点保护的“关键基础设施”，影响着国民的生活质量。电力通信网作为伴随电网发展的实体网络，其规划也需要结合电网相关具体业务的要求，实现先进、可靠、安全的网络体系。

2.1.1 电力业务分类

电力通信网是一种专用通信网，分为电力调度数据网和电力企业数据网。各业务的特点如下所述：

1）电力调度数据网业务。

（1）实时控制业务，主要是电网实时监控、自动功率控制、自动电压控制、同步向量测量、继电保护及安全自动装置数据、预警类信息。

顾名思义，电网实时监控、自动功率控制、自动电压控制等信号是调度自动化相关的数据，是实现对电网的监视、控制的重要手段，是要求具有高可靠性的实时数据业务。电网调度中心是通过远动装置对其所调管的单位实施监视和控制。远动装置传输的信息简称为“四遥”，即遥测、遥信、遥控、遥调。而由于近年来由于大量新能源场站新并网发电，新能源场站有大量的风机、逆变器需要进行自动功率控制（AGC）和自动电压控制（AVC），AGC/AVC系统的统一实时调节也对网络时延等提出了新的要求。而对于调度机构之间传输的数据来说，新一代的电网调度控制系统除了传输实时远动信息和一些电力系统高级应用（PAS）以外，还传输综合智能告警分析等预警信息。

实时控制业务对电力通信网的传输质量要求很高，传输速率大部分为64kbit/s-2Mbit/s，最高的要求通道误码率在10-3至10-7之间，信号传输时间要求在5至10毫秒内，误码率小于10-7，传输时延≤250ms，可靠性要求为99.9%。

（2）非实时控制业务。

此类业务主要为故障录波器、保护及故障信息管理器、安全稳定装置控制系统、电能量计量信息、水库调度自动化、新能源场站的功率预测业务以及安全校核类应用等非实时数据信息，用于进行故障分析、电能量计量、功率预测等，这部分数据要求传输速率要求不小于64kbit/s，传输时间在10分钟到15分钟之间。

2）电力企业数据网业务。

（1）调度生产管理业务。

调度生产管理业务主要包括一、二次设备检修管理、设备权限管理、调度生产数据、防雷检测等多种业务，使用电力企业数据网的生产子网进行广域网通信，并采用硬件防火墙与电力调度数据网实现完全隔离。由于该系统业务与生产息息相关，属于企业的敏感信息，对保密性要求相对较高。

（2）电力综合信息业务

电力综合信息业务主要有电力市场交易、办公管理、基础信息、统计分析评价、信息展示与发布、电厂上报系统等。

电力市场交易中的现货交易申报时间相对较集中且又需要在几分钟完成交易，所以对传输网络的可靠性及准确率有较高的要求。期货交易数据和电力市场其他信息也都要求有较高的传输准确率及可靠性。其他如办公管理、电厂上报系统等也都是涉及企业内部的商业秘密，故也是对保密性有较高的要求。

（3）IP语音视频等业务

此类业务主要有语音服务和视频服务。

电力调度电话是各级电力调度中心、电站之间的重要沟通方式，对电网的安全运行影响大，业务安全要求极高。会议电话指电力公司各级生产部门之间的多方通信的电话，主要用于工作安排等方面，它的级别仅次于调度电话。

电视会议网络是在数据信息网络上使用IP协议的系统，也可以使用N×2Mbps连接，并进行时间复用的数字传输。视频监视服务用于监视无人值守或无人值守变电站的某些重要区域，其传输速率为64kbit/s-2Mbit/s，传输时延≤250ms，可靠性要求为99.9%。

2.1.2 电力业务量分析

根据2.1.1中所描述的各电力业务需求，对电力通信网的要求除了满足其需求外，还需根据《关于印发电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范的通知》（国能安全〔2015〕36号文）的规定，严格执行“安全分区，网络专用，横向隔离，纵向认证”十六字方针的总体战略，具体分析如下：

电力调度数据网和电力企业数据网在物理层面上完全隔离，严禁跨区互联。电力调度数据网因其承载的业务，在各信息点之间分别主要设置带宽100Mb/s的数据通道。电力企业数据网中综合信息数据主要承载信息化应用系统、办公自动化、营销等方面的应用，电力公司及各分公司、调度中心、变电站、营业网点之间分别为1*1000Mb/s的数据通道。调度电话是调度中心、变电站之间分别设置一个调度电话（直达）和行政电话。

3 电力通信网规划方案

3.1 电力通信网规划设计

根据上面的电力业务分析，电力通信网规划由骨干网和接入网组成。骨干网是指在省调侧与所属网调相连的网络，包括一平面骨干网和二平面骨干网，用于省内站点业务与国网相关节点的数据传输，接入网包括省调接入网和地调接入网（三级网），主要承载着各区域厂站调度数据网业务的接入。

省调接入网由省调核心一个结点下连各地区的汇聚节点设备组成，地调接入网由各地调组成，每个地调包含有2个核心设备组成主、备节点，上连分别接入地调的一平面骨干结点和二平面骨干结点组成双冗余性平面。

电力通信网络采用IP over SDH技术体系，要求网络根据安全级别划分VPN，以实现传输业务的划分。 骨干网分为3个VPN，分别是安全I区中的实时服务VPN，安全II区中的非实时服务VPN和紧急VPN，要求网络中所有路由设备均具有MPLS PE的功能。

通过对该地区的调度中心、变电站、发电厂站进行了解，该地区目前新能源发电厂站较多，新增了许多接入的变电站，且地理分布广泛，故适合使用具有核心层、汇聚层和接入层的三层分层模型。

核心层是电力通信网的骨干和核心，主要由核心路由器、交换机和服务器组成。汇聚层确保了核心层的稳定性、可靠性和安全性，同时是接入层的汇聚点。接入层是网络系统的最外层，为变电站、发电厂提供接入点。

3.2 骨干传输网规划方案

根据变电站分布情况和该地区光缆资源的状况，合理规划网络，采用A/B网络分层串联进行数据传输。为了构建三层网络结构，将电力公司和重要的变电站作为核心层，将330kV变电站作为汇聚层，并将110kV及以下的变电站作为接入层。汇聚层和接入层都使用双节点访问上一层网络。

供电公司、调度中心和330kV变电站将形成两个环形网络，以构建骨干传输网络的核心层。其他变电站建在三个环网中，这两个网将双上行链路连接到核心环，以构建骨干传输网络汇聚层。110kV及以下变电站形成一个接入环，并与汇聚层的环进行双上行链路，以构建骨干传输网络的接入层。

3.3 电力业务网规划方案

根据该区域的输电骨干传输网络的结构和电网运行的特点，该网络采用分层串联的连接方式。利用光纤干线将供电公司和调度中心设置为第一级串联中心，并将各地调设置为第二级串联中心，以110kV变电站为交换站，以形成特殊的电力调度星形网络与光纤骨干网相结合的交换网络。

核心交换机用作双串联连接中心，各地调的程控交换机的远程模块是串联点，变电站是接入点，形成了电力程控交换网络。它通过数字中继连接到上级单位的程控交换机，以实现全方位的联网。

电力系统数据网需按照 “安全分区，网络专用，横向隔离，纵向认证”的原则，电力调度数据网和电力企业数据网之间彻底物理隔离。

4 结论与展望

本文结合了现有电力通信网的情况，提出了电力通信网规划方案。该方案从实际出发，使得设计方案更具实用性。

本文虽有提到网络安全，但未过多涉及此方面的内容。随着智能电网建设的推进，且目前网络安全形势愈发严峻，作为国家关键基础设施，电力通信网的网络安全也更为重要，目前依据“安全分区，网络专用，横向隔离，纵向认证”的十六字方针正在逐步完善网络架构，今后也将作为本人的一个重点研究方向。

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作者简介

蔡杰（1986-），男，汉族，宁夏银川人，本科，工程师，三峡新能源昂立（灵武）发电有限公司，研究方向：电力系统通信。