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标题: 一文讲通电力调度数据网 [打印本页]
作者: vguangxian 时间: 2022-1-30 15:16
标题: 一文讲通电力调度数据网
导语
要完整地搞清楚电力调度数据网，还是有难度的，毕竟电力调度数据网横跨通信、自动化、调度三大专业。就运维工作来说也是最复杂的，因为调度数据网本质就是数通。对于我个人来说，调度数据网也是我掌握起来最吃力，最后才弄明白的一块知识版图，这篇文章我也是憋了很久很久了，因为我要确保自己的理解是准确无误的。
什么是数通？
数通即数据通信。数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。通过有线或无线传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。
在所有通信运维工作当中，数通工程师对知识和技能的要求是最高的，工资也是最高的，跳槽也是最容易的，因为需求量大。
简单地说，学好数通，走遍天下都不怕。
什么是电力调度数据网？
电力调度数据网是为电力调度生产服务的专用广域数据网络，是电力调度生产部门之间及电力调度生产部门与发电厂、变电站之间计算机监控系统等实时和准实时数据通信的基础设施。
电力调度数据网是电力安全生产和调度自动化的重要基础，通过电力调度数据网进行业务的数据传输。
上图清晰地展示了站端通信系统的全貌，点击图片放大可以看出，绿线部分就属于调度数据网。电力调度数据网采用IP over SDH技术，在高可靠性光纤传输通道上建立高带宽、高性能的电力调度数据专用网络，满足电力调度生产相关业务的数据传输需要。
简单理解就是：调度数据网是利用SDH的透明传输特性，基于IP over SDH搭建起来的为调度业务服务的数据通信计算机专用网络。
如果说SDH是高速公路公司，那么调度数据网就是抱着SDH大腿且只做调度业务的物流公司。
调度数据网现有网络的业务类型
安全I区业务（实时和准实时信息）
EMS与RTU或变电站自动化系统的实时数据通信
EMS之间的实时数据交换
变电站告警、远程浏览
电力系统动态测量及控制数据
稳定控制系统
五防系统（集控站）
AVC系统
安全II区业务（非实时信息）
联络线交换计划、联络线考核
电能量计量计费信息
故障录波、保护和安全自动装置有关管理数据
GPS变电站统一时钟系统数据
站端实时业务从实时交换机接入，非实时业务从非实时交换机接入。
调度数据网设计原则
安全性原则：基于MPLS-VPN技术在调度数据网内划分两个VPN：实时控制VPN和非控制生产VPN，分别供安全区I（实时控制区）和安全区II（非控制生产区）广域数据传输用，为两个VPN提供了不同的传输优先级，优先保证了实时控制信息的传输。
可靠性原则：充分考虑N-1通道可靠性和设备可靠性。
实时性原则：实时性要求高，保证网络中任一节点到调度端的跳数在3-5跳之内。
四川电力调度数据网的建设情况
2003年底，四川电力调度数据专网正式立项。
2005年中国软件与技术服务股份有限公司《四川电力调度数据网工程详细设计》及实施方案正式出炉，百度文库可查。对于成都公司来说，此时建设的调度数据网属于一期工程，共有16个汇聚节点，包含12个县调和4个运维班。汇聚节点与核心节点之间及汇聚节点之间采用34M以太网互联。
2016年成都公司建设调度数据网二期工程，共有17个汇聚节点，包含17个220kV变电站。汇聚节点与核心节点之间及汇聚节点之间采用12×2M cPOS通道互联。接入节点就近选择汇聚节点采用2×2M通道接入。
一期工程和二期工程共同组成成都地调第一接入网。
调度数据网核心、汇聚节点站点若存在两台光传输设备，其通道承载在不同光传输设备上。接入节点一条通道接入县调或者运维班汇聚节点，另一条通道接入220kV站点节点汇聚。
汇聚节点与核心节点之间及汇聚节点之间通道配置迂回路由，且承载路由不共缆不同杆，避免单条光缆故障导致汇聚节点失效，片区调度数据网业务中断。
2021年，四川成都调度数据网地调第二接入网建设工程立项，以实现成都公司所有变电站、县调、监控班调度数据网双网络覆盖。
什么是一二三四区？
一区，为实时区，是控制生厂区。
控制区的传统典型业务系统包括电力数据采集和监控系统、能量管理系统、广域相量测量系统、配网自动化系统、变电站自动化系统、发电厂自动监控系统等，其主要使用者为调度员和运行操作人员，数据传输实时性为毫秒级或秒级，其数据通信使用电力调度数据网的实时子网或专用通道进行传输。该区内还包括有采用专用通道的控制系统，如：继电保护、安全自动控制系统、低频（或低压）自动减负荷系统、负荷控制管理系统等，这类系统对数据传输的实时性要求为毫秒级或秒级，其中负荷控制管理系统为分钟级。
二区，为非实时区，是非控制生产区。
非控制区的传统典型业务系统包括调度员培训模拟系统、水库调度自动化系统、故障录波信息管理系统、电能量计量系统、实时和次日电力市场运营系统等，其主要使用者分别为电力调度员、水电调度员、继电保护人员及电力市场交易员等。在厂站端还包括电能量远方终端、故障录波装置及发电厂的报价系统等。非控制区的数据采集频度是分钟级或小时级，其数据通信使用电力调度数据网的非实时子网。
三区，四区为管理信息大区。
管理信息大区是指生产控制大区以外的电力企业管理业务系统的集合。管理信息大区的传统典型业务系统包括调度生产管理系统、行政电话网管系统、电力企业数据网等。电力企业可以根据具体情况划分安全区，但不应影响生产控制大区的安全。
此图过于经典，后面还会出现。图上清晰显示了一区、二区、三区、四区的位置。
一二三四区典型系统有哪些？
安全区Ⅰ典型系统：调度自动化系统、变电站自动化系统、继电保护、安全自动控制系统等。
安全区Ⅱ典型系统：水库调度自动化系统、电能量计量系统、继保及故障录波信息管理系统等。
安全区Ⅲ典型系统：调度生产管理系统（DMIS）、雷电监测系统、统计报表系统等。
安全区Ⅳ典型系统：管理信息系统（MIS）、办公自动化系统（OA）、客户服务系统等。
什么是调度数据网双平面？
双平面是指调度一平面和调度二平面。
两个平面属于调度端和厂站端的中间的通讯通道。双平面是通过地调及以上的调度端路由去汇聚起来的。通过不同等级的路由器，进行数据划分传输，最终把数据全部汇集到两个平面里面。
直观理解就是一个A网，一个B网，互为主备关系。属于一种冗余策略，确保当其中一个平面完全奔溃了，另外一个平面依然可以正常工作。
调度数据网最完美的状态如下图所示。
调度数据网的终极建设目标
改变现有业务调度模式，通过对调度数据网整体结构的完善，提供骨干网带宽，为后期备调、应急指挥等新型调度生产业务服务。
新建调度数据网骨干网第二平面，将国家电网公司调度数据网骨干网向下覆盖，覆盖到地调。
新建调度数据网骨干网第一平面，规模与第二平面相同。
各级调度机构进行相应接入网的建设，最终形成国调、网调、省调、地调四大类接入网。各接入网同时上联骨干网第一平面和第二平面。
调度数据网网络分层结构
各级网络均采用分层结构，由核心层、骨干层、接入层组成。
国家电力调度数据网骨干网总体拓扑图如下图所示。
四川调度数据网拓扑图如下图所示。
核心层设置5个核心节点（省调双节点、乐山、自贡、南充）；骨干层设置14个地调骨干节点。接入节点设于电厂/集控中心、500kV变电站和220kV变电站等。
未来四川调度数据网优化方向如下图所示。
国家电力调度数据网骨干网与省网互连示意图如下图所示。
骨干网与接入网的逻辑关系模型如下图所示。
接入网对厂站的交叉互备关系模型如下图所示。
纵观整个调度数据网的拓扑结构如下图所示。
从地调角度看接入网的拓扑图如下图所示。
这个图的黄色区域展示的就是地市级平时运维的范围以及拓扑结构。
当然省调的调度数据网设备也归地市属地化运维。
调度数据网厂站接入网络拓扑结构
厂站接入网就是每个变电站内的网络，用于把站内业务接进骨干接入网中。属于是解决最后几百米问题的外卖骑手了，跟光传输系统中的PCM功能定位一样。
R：路由器，V：纵向加密装置，S：交换机。
方式一：双纵密标准模式（R1-V2-S2）
大部分变电站采用此接入模式，路由器通过实时接口、非实时接口分别与实时纵向加密装置、非实时纵向加密装置外网口相连，两台纵向加密装置的内网口分别与实时、非实时业务交换机相连，实时业务和非实时业务分接不同的业务交换机。双接入网标准链式部署模式拓扑结构如下图所示。
目前新建站点完全按照这个配置进行，并且是双套（R1-V2-S2）配置，分别接入一平面和二平面。
方式二：单纵密复用模式（R1-V1-S2）
部分110kV以下变电站只有一台纵向加密装置，加密装置通过双进双出模式配置相互独立的实时和非实时VPN（例如：网口1和网口2配置实时VPN，网口3和网口4配置非实时VPN，实时VPN与非实时VPN相互独立）。路由器通过实时接口、非实时接口与纵向加密装置的两个外网口相连，纵向加密装置的两个内网口分别与实时、非实时业务交换机相连，实时业务和非实时业务分接不同的业务交换机。此模式逻辑上与方式一相同，双接入网简化加密部署方式拓扑结构如下图所示。
方式三：双纵密简化模式（R1-V2-S0）
少部分110kV以下变电站只有路由器、没有交换机。变电站路由器通过实时接口、非实时接口分别与实时纵向加密装置、非实时纵向加密装置外网口相连，两台纵向加密装置的内网口分别与路由器的网口模块相连，实时业务和非实时业务分别接路由器的网口模块（网口模块划分两个相互独立的业务网段），网口模块与路由器其他接口相互独立。此模式逻辑上与方式一相同。双接入网环形部署模式拓扑结构如下图所示。
方式四：单纵密单链模式（R1-V1-S1）
少部分110kV以下变电站只有实时业务。路由器通过实时接口与实时纵向加密装置外网口相连，实时纵向加密装置的内网口与实时业务交换机相连，业务接实时业务交换机。拓扑结构如下图所示。
方式五：双纵密互备模式（R2-V2-S2）
部分66kV变电站为单接入网，为了避免单点设备故障，采用单接入网安全区互备模式。两台路由器通过配置虚拟路由冗余协议（vrrp），对下拥有共同的虚拟网关地址。加密装置通过双进双出模式配置相互独立的实时和非实时VPN（例如：网口1和网口2配置实时VPN，网口3和网口4配置非实时VPN，实时VPN与非实时VPN相互独立）。路由器通过实时接口、非实时接口分别与纵向加密装置的两个外网口相连，两台纵向加密装置的两个内网口分别与业务交换机相连，业务交换机之间互联，实时业务和非实时业务通过VLAN划分，不区分业务交换机。拓扑结构如下图所示。
调度数据网涉及到的主要通信和安防设备
数据通信网关机（厂站）
数据通信网关机（厂站）又称总控，对变电站的运行设备进行监视和控制，接收变电站数据，将数据上送主站，接收主站下达的遥控、遥调指令，下发给动作机构。
交换机
根据通信两端传输信息的需要，把要传输的信息送到符合要求标准的对应的路由器上，提供更多的连接端口。
路由器
连接两个或多个网络。
传输设备
延长传输距离，实现远距离透明传输，厂站端传输设备将站端数据打包后通过光纤发送给主站。
前置服务器（主站）
前置服务器是主要节点。
对下：采集并形成原始数据。
对上：为各个服务器及工作站提供应用与数据支撑。
调度数据网设备典型连接方式
电力调度数据网的厂站端设备由上至下包括：传输设备、路由器、交换机、总控。
电力调度数据网的主站端设备与厂站端对称上至下包括：传输设备、路由器、交换机、前置服务器、调度工作站。
厂站设备一览：
总控、交换机、接入路由器、汇聚层的汇聚路由器。
主站设备一览：
核心路由器、骨干路由器、前置交换机、前置服务器、主干交换机以及主干交换机所接工作站，pas\avc\his等服务器与高级应用。
安全防护十六字方针
安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证
主要安防设备
隔离装置（横向）
用于连接生产控制大区和管理信息大区，唯一数据传输途径，分为正向隔离和反向隔离。
防火墙（横向）
设置在安全I区与安全II区之间，安全III区与IV区之间，隔离网络，增加访问控制策略。
纵向加密认证装置（纵向）
在主站和子站之间建立隧道，成对出现。加密机设置在路由器和交换机之间。
各厂站加密机品牌众多，主站一个平面配置一台任意品牌加密机即可，是一对多关系，因为协议都是一样的。
数字证书系统
等于是电力安防公安机关：程序证书、人员证书、设备证书。
每次将新站接入调度数据网等得最久的就是签证书，就像过海关一样。
入侵监测装置
了解完整个网络架构和所有设备之后，会对下图有更深刻的理解。可以简单粗暴地认为，理解了下图，你就理解了地调调度数据网。
调度数据网常见故障有哪些？
因为调度数据网是基于SDH构建的网络，所以只要SDH某个环节出问题，那么势必会影响调度数据网的正常运行，为了把这个问题规避掉，现在都采用双设备、双电源、双路由、双网络来提供足够的冗余。
好了我又可以说这个话了：没有可靠的通信，就啥也不是。要致富先修路，通信是新基建中的重要基础设施，通信弄不好，你就别提数字化，信息化都成问题。
由于路由器、交换机、加密机等设备都需要220kV不间断交流供电，稳定的供电，尤其是核心汇聚设备的稳定供电，是调度数据网稳定运行的关键。调度数据网一期工程在总控屏或者UPS屏取电，将命运完全交给了UPS。调度数据网二期工程显然已经意识到了这个问题，采取两交一直的供电方案。
两交一直：采用逆变电源给设备进行供电，逆变电源输入两路交流，和一路直流，交流分别来自不同段的站用变或UPS屏，直流来自直流馈电屏。
在验收期间做好电源接线图的检查验证和移交是保障调度数据网设备电源安全的关键。
在确保了SDH和电源稳定的大前提下，只要顶层设计没问题，运行后的调度数据网设备自身问题不大，无非是网线松动或者设备及板卡损坏。相比于华为、H3C等大厂的路由器和交换机，小厂的加密机故障率明显偏高，这也是调度数据网运维中的一大突出问题。
大家对调度数据网的恐惧，本质上来源于千变万化的数通，其次是SDH故障对于调度数据网的影响。
对数通和SDH掌握度高的人，反而会觉得调度数据网简单，只要搞懂了核心、汇聚、接入三层结构，搞懂了一平面二平面，搞懂了一二三四分区，搞懂了实时、非实时那么也就掌握了调度数据网。
调度数据网的难=SDH+数通+电源+自动化
总结
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，在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了重要的作用，并有力的保障了电力生产、电力调度、水库调度、燃料调度、继电保护、安全自动装置、远动、电网调度自动化等通信需要，在电力生产及管理中的发挥着不可替代的作用。
调度数据网绝不是我们平时在运维工作中看到的那么一点点路由器、交换机、加密机等设备。调度数据网属于数通，是在全国范围的下的一盘大棋。
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