浅析天津电力调度数据专网网络结构优化方案周峰王彦力（天

2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作浅析天津电力调度数据专网网络结构优化方案周峰 王彦力（天津市电力公司电力通信分公司自动化部300010）摘要：天津电力调度数据专网是承载电力调度实时系统、电能量计量系统、继电保护故障信息远传、变电站集控信息等数据的传输主通道。天津电力调度数据专网系统经近几年高速建设发展，原有调度数据专网规划逐步显露出一些不足，对全网稳定运行及日常维护造成了一定影响，主要问题有：数据流向与网络分层不符，骨干节点设置滞后电网二次系统建设，专网网络结构未及时适应通信网络调整，缺少长期网络规划造成节点增长问题凸现等。本文将着重对以上几方面问题分别进行研究探讨，并提出网络建设优化解决方案。关键词：调度数据专网，网络拓扑，数据流向，优化调整前言天津电力调度数据专网是承载天津市电力公司电力调度主要生产业务的数据网络，是天津电网110Kv以上电压等级变电站与各级调度集控系统间实时、非实时信息交换的支撑平台，是监控中心主站与受控变电站自动化设备数据传输的主通道。随着网络结构及技术的不断完善，调度数据专网已经成为电力调度自动化系统安全运行的重要环节。由于调度数据专网是近几年才发展起来的通信网络，设备新、技术新、如何在建设和维护过程中进一步提升调度数据专网的安全性和可靠性，是摆在我们面前一个崭新的课题。1 网络现状及分析自2003年建设至今天津电力调度数据专网已覆盖天津市电力公司所辖110Kv、220Kv、500Kv变电站、高压供电公司海光寺集控中心、滨海供电公司吉林路集控中心及各供电分公司调度集控主站。共运行路由器138台，不同带宽网络通道224条，所有通道由电力通信分公司SDH光网络提供电路连接。天津电力调度数据专网系统经近几年高速建设发展，原有调度数据专网规划逐步显露出一些不足，对全网稳定运行及日常维护造成了一定影响，主要问题如下：1) 数据流向与网络分层不符2) 骨干节点设置滞后电网二次系统建设3) 专网网络结构未及时适应通信网络调整4) 缺少长期网络规划造成节点快速增长问题凸现1.1 网络现状及承载业务分析：、目前数据专网主要业务应用有如下几部分：实时业务，电量业务、集控业务（各分公司互相分开独立） ；、现有网络结构分三层结构：核心层、骨干层、接入层；1.2 数据流向分析（实时业务）：其中实时业务在运行中采用分层方式运行，主要流向如下： 系统站实时业务直接传回调度中心（主要为500Kv220Kv以上变电站）。 隶属于各分公司（除高压外）的110、220KV变电站实时业务先传回所属分公司，再经分公司集中转发到调度中心。 部分系统变电站实时业务数据需同时传输到不同供电分公司。1.3 数据流向分析（电量、集控业务）电量业务为集中式业务，所有站点电量业务统一上传道调度中心。 集控业务相对分散，主要流向如下： 系统站集控业务（主要为220KV以上变电站）传回利民道、海光寺两个集控中心。 滨海所属变电站传回吉林路集控中心。 。 下属各个分公司隶属变电站集控业务分别传回所属分公司集控中心。1.4 数据流向分析（数据中心划分）从目前应用上可以将数据中心划分为几类: 一级数据中心：调度中心 二级数据中心：利民道集控中心、海光寺集控中心、吉林路集控中心 三级数据中心：各个分公司 非数据中心：各电压等级变电站2 网络结构存在的问题2.1 数据流向由于天津电力公司下属行政机构调整（部分分公司合并），造成原有设计中的数据流向发生变化，致使合并后分公司数据流向出现不合理的地方。如大港地区变电站数据流需要先到达核心层调度通信中心，再经核心设备转发到达滨海局主站及集控中心，造成核心层设备性能和通道带宽浪费。城南（津南）、城东等分公司同样存在相同问题。2.2 骨干结点设置问题由于天津电力公司行政机构调整及主站、二次监控系统建设造成目前部分骨干结点位置、功能丧失。如大港、汉沽等站点既无数据应用需求同时也因非通信网络骨干节点缺少接入节点接入能力，因此在网络结构中此类结点从规划、运行角度存在将失去存在意义。2.3 适应通信网络建设随着通信、网络等系统建设，原有调度数据专网设计中网络骨干结点与现有通信骨干结点出现不一致现象，造成新建变电站接入链路结构复杂化（经多层转接）降低链路可靠性。同时调度数据网络骨干节点与通信网络骨干节点非重合也限制了专网骨干节点接入能力。2.4 网络性能 由于受原有网络汇聚层结构限制以及缺乏网络整体建设规划，随着近一两年来大量基建变电站投运开通，部分基建站低层电路连接方向与网络结构不符，造成了部分站点数据流向不合理及运行维护困难，同时在路由协议区域划分过程中，出现了路由器接入过多区域，造成网络性能下降，以及非优选路由出现，对网络的收敛性等性能指标造成了影响。 3 制定网络优化调整原则综合以上网络结构中存在的问题，在制定网络调整原则时要充分考虑以下几方面原则：l 网络拓扑结构可适应网络高速扩展要求；l 网络结构及链路方向与应用的数据传输方向一致；l IP地址、路由协议等设置便于网络扩展；l 汇聚节点设置优选通信网络骨干节点。结合数据业务流向、网络结构等因素。网络结构及链路选择应遵循如下原则：1) 核心层设备选择一级、二级数据中心，站点间使用半网状连接方式。2) 骨干层设备选择各供电分公司及枢纽变电站，骨干站点与核心层设备采用双归路连接，连接到其中两个核心设备。3) 骨干层设备采用环形拓扑，环上结点数量（控制在3个以内），减少由于链路故障造成末端结点路由跳数的大量增加。4) 接入层设备采用双归路连接到汇聚站点，或互相之间连接构成环状，后连接汇聚站点，考虑当链路出现问题时避免出现大量增加路由条数问题，建议接入结点之间连接小于3个站点。5) 网络半径控制：整体网络连接结构采用三层架构，避免接入站点下面再连接接入站点。4、具体调整及实施方案4.1 调整方案本次网络结构调整，首先要保障数据流向的顺畅，尽量使网络结构与数据应用流向一致，以缩短数据在网络中传递的路径，为故障检查处理带来方便。同时结合低层传输设备的组网情况，切合实际情况调整网络结构。网络结构调整调整可分为两部分:l 网络核心层及骨干层调整（重点）l 网络接入层调整4.1.1 核心层、骨干层网络调整网络骨干是整个网络结构的框架，其站点的选择，链路的搭建直接影响整个网络未来的扩展性以及层级结构。如前所述现有网络核心（如下图）存在诸多不健全因素，因此将此次网络骨干结构调整作为网络调整的重点。图4-1 数据专网核心层骨干层网络拓扑结构图图4-2 数据专网优化后核心层骨干层网络拓扑结构图对比分析：l 核心层：调度中心、利民道集控中心、海光寺集控集控、吉林路集控中心作为网络核心层。四个网络核心节点全部为一、二级数据中心，并且通信资源丰富可为骨干层站点接入提供丰富通信方向。l 骨干层：选择各供电分公司及枢纽变电站；主要网络结点均通过双归路连接到网络核心，以提高网络的可靠性。同时缩短合并后分公司间路径，以提高系统的整体性能。图4-3 数据专网滨海地区110Kv站点优化后接入层网络拓扑结构图4.1.2、接入层网络调整接入站点（如上图）采用上归路连接到图中骨干站点，或几个( 控制在3个以内)互相连后再连接到相应骨干结点。原则上隶属分公司的站点只接入所属分公司骨干结点，以降低故障处理时间，明晰网络故障边界，较少运维压力。该网络调整方式，网络结构清晰、结构简单、便于网络扩展及故障处理，同时网络性能及可靠性较原来系统有大幅度增加。4.2、实施方案4.2.1、网络设备调整如前所述，此次网络调整方案本着最大限度利用现有网络设备的原则，同时重点针对决定网络整体框架的核心层骨干层进行调整，因此未出现新增接入层设备。核心层：仅增加一台调度通信中心核心层路由器，与原有NE40路由器双机备份运行，同时也扩充了原有设备的骨干链路接入能力；利民道集控中心因高压集控即将切改至海光寺集控中心保留原设备及通道运行，本次不再升级改造；海光寺集控中心、吉林路集控中心由骨干节点升级为核心节点，仍使用原骨干层路由设备仅增加通道板卡运行。骨干层：为增强系统变电站接入能力，考虑通道资源计划将上古林、八里台站由接入站点提升为骨干站点运行，取消汉沽局、大港局等骨干站点设置降为接入站点，其他站点仅做必要通道调整。接入层：接入层无设备调整。4.2.2、通道调整通道调整涉及站点及通信方向如上图所示。主要调整链路集中在核心层、骨干层体现出此次网络调整的原则。4.2.3、配置调整及IP地址划分该部分主要为调度数据专网全网参数规划、配置及未来扩容的原则性定义，主要涉及数据专网的业务规划、物理链路规划、逻辑链路规划、OSPF 路由协议规划( 区域划分、ABR设置)、BGP 路由协议规划（AS 编号确定、拓扑结构、路由反射、联盟、策略路由等），IP地址规划（业务地址、LOOPBACK 地址、互联地址、管理地址）等。 总结随着网络的发展和大量新建变电站的投运，现有网络因为出现：使用不同生产厂商生产路由设备、使用同一厂商不同开发周期生产路由设备，及大量不合理路由的出现等原因给现有网络运行维护及承载信息运行安全造成了隐患和困难。以上所述优化方案以简化和清晰网络结构为原则，大量减少冗余路由的出现，将不同厂商路由设备分别至于不同路由分区内，隔离可能发生的路由干扰及冲突，使网络拓扑结构适应网络高速扩展要求， 简化运行维护人员日常网络维护及故障排查工作。 参 考 文 献(1) HCNE构建企业级网络 化为3com技术有限公司 2008年4月(2)天津市电力公司力调度数据网运行管理规定 2007年7月(3)高翔 数字化变电站应用展望 数字化变电站汇编 2006 139145 (4)吴在军，胡敏强，桂炎森 变电站通信网络分析 电力系统自动化 200529 4549作者简介周峰、男、（1982、12、14） 助理工程师从事自动化数据专网远动维护工作、24406435王彦力、女、（1985、 1、20） 助理工程师从事自动化数据专网远动维护工作、24407758