调度数据网在供电企业的建设及应用探讨

随着江门地区电网的发展, 电力生产调度的许多数据业务, 如功角测量数据、继电保护管理数据、远动信息网络化等业务对数据网的需求不断提升。因此, 调度数据网的重要性是不言而喻的, 网络建设越来越迫切。

1 网络建设现状

依据《广东电网公司江门供电局“十一五”规划 (二次部分) 通信网络规划 (审定版) 》, 要求调度生产系统要建立和完善电力调度数据专用网络。江门局已于2007年下半年对调度数据专网系统一期工程进行了规划和组建, 并于2008年初在江门市五邑地区陆续完工。整个网络建设初具规模, 目前已覆盖到市内直调电厂、1个区调、5个市 (县) 调和110kV以上的变电站, 实现生产数据业务与综合管理业务的网络安全隔离。

2 组网建设

2.1 建设原则

(1) 满足调度业务实时性、可靠性需求。

(2) 基于电力通信传输网络。

(3) 有利于网络分区的实现。

(4) 便于网络建设、运行和管理。

2.2 网络架构

江门电力调度数据专用网络采用层次化设计结构, 网络均分为三层:即核心层、汇聚层和接入层。从功能上说, 核心层主要负责整个网络的数据交换, 汇聚层主要负责网络的数据汇聚和分发, 接入层主要负责各应用系统的接入功能。其中核心节点4个, 分设在江门局本部核心1、江门城区局核心2;汇聚节点12个, 分设在江门各江门局本部、江门城区局、鹤山局、鹤山站、新会局、新会站、台山局、唐美站、开平局、开平站、恩平局、恩平站;接入节点则覆盖其余220kV变电站、110kV变电站和电厂。

在核心节点和汇聚节点配置的共14台核心和汇聚路由器组成调度数据网的MPLS VPN骨干, 骨干之间通过POS 155M进行连接, 在传输网开通155M通道。220kV变电站、110kV变电站、电厂都作为MPLS VPN客户端以2M方式接入。江门局调度数据网络结构如图1所示。

2.3 业务特性

江门供电局调度数据专网建成后, 将承载调度自动化系统、电量计费系统, 电力市场技术支持系统、功角测量系统等多种应用及子系统的数据传输业务。这些业务可分为实时业务和准实时业务。实时业务为与生产相关的、带有“控制”信号的数据流, 主要包括:RTU、EMS、功角测量等;而非实时业务则是与生产密切相关的、但并不带控制信号的数据流主要包括:DTS交互数据、电量计费、电力市场技术支持系统等。

2.4 业务接入

(1) 地调业务接入:江门局地调集中了所有的调度应用系统, 所有业务在此终结。调度数据网与地调业务互联时有两种情况, 即地调没有部署IP加密认证装置 (如图2 (a) 所示) 、地调部署了IP加密认证装置 (如图2 (b) 所示) 。当没有部署IP加密认证装置时, 调度数据网两台PE设备通过GE光口与地调内部交换机直接连接, 形成口字形接口。当部署IP加密认证装置后, 调度数据网PE设备与IP加密认证装置连接。在考虑到可靠性, 每个业务VPN都采用双IP加密认证装置。

(2) 220kV变电站接入:如图3, 即在通信机房配置1台支持PE功能的路由器, 通过SDH 2M接口接入就近的两个MPLS VPN骨干节点。同时配置1台二层交换机, 通过GE口与路由器连接。

(3) 110kV变电站接入:各接入节点接入如图4, 即在通信机房配置1台支持PE功能的路由器, 通过SDH2M接口接入就近的MPLSVPN骨干节点。此路由器内置L A N端口用于业务接入。

(4) 直调电厂接入:在电厂侧配置2台支持PE功能的路由器, 通过SDH 2M接口连接就近的2个MPLS VPN骨干节点。同时, 配置2台二层交换机, 通过GE光口与路由器连接。

2.5 路由协议

(1) 路由协议选择。

选择OSPF+MPBGP作为主要的路由协议, 其中OSPF路由协议作为骨干数据网连接路由协议, M P B G P路由协议用于M P L S V P N的实现。

(2) 路由策略。

江门供电局调度数据网是为各应用系统服务的, 数据网承载的业务对网络可靠性要求高, 网络的可用率、实时业务的传输时延 (业务应有不同的优先级) 、网络的收敛时间等关键性能必须予以保证。同时, 目前大多承载业务的传输频度为秒级, 网络节点的业务量相对比较恒定, 网络的流量不大。按安全等级进行分类, 为了实现业务的有效隔离, 需在全网实现MPLS VPN, 按不同的应用划分不同的VPN;在MPLSVPN的网络结构中, IP包的转发是依据LSP (Label Switch Path) 来决定的, 而LSP又是由路由协议所决定的。

由于采用OSPF路由协议作为网内协议, 因此, 路由策略是通过OSPF计算出最短的LSP作为IP包的转发路径, 当该LSP发生故障时, 由OSPF自动计算出次之LSP, 以确保数据在秒级范围内完成数据转发。

(3) BGP协议。

BGP路由协议用于域间的路由交换。跨域的两个自治系统之间不仅仅要做到私网路由的互通, 由于江门供电局调度数据网是一个独立的AS (AS 65013) , 因此能相互通告的公网路由包括:各自AS内部的链路地址的路由和各自AS内部的loopback地址的路由。为了减少路由条目, 只通告聚合后的路由。

2.6 MPLS VPN设计

(1) VPN划分。

根据《广东电网公司调度数据网络建设技术规范 (试行) 》调度数据网络共划分为实时V P N 1 (R T 1-V P N) 、实时V P N 2 (R T 2-V P N) 和准实时V P N (N R T-V P N) 。

RT1-VPN承载调度自动化等带有控制命令, 而且对实时性能要求高的业务。

R T 2-V P N承载继电保护管理信息等带有控制命令, 仅具有一定的实时性要求, 而且对网络带宽要求较高的数据业务。

N R T-V P N承载电能量计量等准实时业务。

(2) MPLS VPN路由协议。

MPLSVPN路由采用OSPF协议。为了减少各VPN内路由, 在路由反射器RR上作路由总结, 在各厂站路由器应对进入的路由进行过滤, 只接受总结后的路由, 那么每个厂站路由器上的路由数据就只有几条。

为了满足调度数据网对不同站点的隔离要求, 采用Hub-SpokenVPN的方式来实现。通过设置不同的RT值和定义不同的VPN RD (RD只有局部意义) , 从而实现Hub-Spoken VPN。需说明的是, 虽然RT、RD值不同, HubSpoken VPN仍然是一个VPN, 在网管上也只看到一个VPN, 而不是多个VPN。在这种特殊的VPN中, 所有Spoken (各变电站) 之间不能够互访, 他们只能访问Hub (地调) 。如果不同变电站之间需要访问, 完全可以在地调进行统一控制, 从而满足地调对安全的需求。

2.7 网络管理

江门局的调度数据网针对全网IP设备使用Alcatel公司提供的5620SAM网管进行网络设置, 5620SAM网管的server及database均支持冗余方式共存。现网将在局核心通信机房安装二台SUN的server用于安装冗余的server和database, 通过网管6224交换机接入调度数据网, 网管与IP设备之间使用snmp协议通讯。

江门供电局调度数据网由本地负责运行维护, 但是设定一定的权限给省调度数据网网管中心, 便于统一调度。在具体设置时江门供电局调度数据网将SNMP community的读写权限给地区网管中心, 只将网络SNMP community的读权限给省网管中心。网管的通信方式分为带外网管和带内管理。带外网管是指通过专门的网管通道实现对网络的管理, 将网管数据与业务数据分开, 为网管数据建立独立的通道。这种方式需要专门铺设一个网管专用的网络。带内管理的方式是指网络中的网管数据和业务数据在相同的链路中传输。结合调度数据网络网管现状, 本调度数据网采用带内管理模式。

2.8 业务安全

在调度数据网的两端路由器设置上设置安全策略保障VPN内的业务安全, 包括:在调度中心通过ACL控制非法的数据流到达调度中心 (非调度数据网10网段的所有源地址;在厂、站端设置ACL, 按照调度数据网HubSpoken结构原则, 只接收源地址为有权限访问本站的数据包 (所属地调IP, 省中调IP) 。

3 网络应用效果

江门供电局调度数据网络一期工程已于08年10月进入试运行。经测试, 网络传输指标符合要求, 网络运行稳定, 性能良好。随着业务不断扩大, 后期工程的开展, 陆续将原有调度自动化业务割接到调度数据网上, 实现了调度自动化等业务以数据网络方式为主、专线方式为辅的传输模式, 使电网调度数据可靠、实时地传送;同时, 由于与管理信息业务进行了物理隔离, 所以网络的安全性得到极大提高, 无需担心遭到外网攻击和破环。为江门供电局全面、深入地推进电力生产和管理的信息化建设工作, 提供了超前的技术保障。

4 结语

江门供电局调度数据网是南网较早采用“MPLS/VPN”技术体制建设的网络之一。它充分发挥了MPLSVPN的安全性;根据电力二次系统安全防护规定, 通过不同VPN传送分区业务, 提高了安全防护能力;采用网状拓扑和分层结构, 具有良好生存性和可扩展性。调度数据专网将会在江门电力系统发展的历程中发挥出越来越大的作用, 为供电企业走向市场化运营打下了坚实的基础。

摘要：本文以近年来江门供电局调度数据网工程建设实践为基础, 阐述对江门电力数据调度网建设及应用的基本认识, 简要介绍了网络现状、以及对建网的建设思路及应用的探讨。

关键词：调度数据网,供电企业,建设,应用