电力行业数据业务与传输通道介绍

电力行业数据业务与传输通道介绍1.电力通信业务分类：电力行业的通信系统为电力生产和管理各业务提供传输和数据通道，服务于电力一次系统和二次系统，其分类的形式有很多，如下：按照业务属性划分大致可以分为两大类，即生产业务和管理业务；按照电力二次系统安全防护管理体系划分，可以划分为I、II、III、Ⅳ四大安全区域业务。按照业务流类型划分，可以分为语音、数据及多媒体业务；按照时延划分，可以划分为实时业务和非实时业务；按照业务分布划分，可以划分为集中型业务、相邻性业务和均匀性业务；按照用户对象划分，可以分为变电站业务、线路业务和电网公司、供电局等几大类；各业务详细分类汇总表如下，后文中按照二次系统安全防护管理体系划分的I、II、III、Ⅳ四大安全区域的分类形式，对各区内承载的每一种业务，以及业务对传输或数据通道的要求，包括容量、实时性（时延要求、双通道情况下的时延要求、时延抖动要求）、安全性（通道保护、业务保护、网络恢复）进行了详细描述。生产实时控制大区—I区业务1）线路保护：电力系统继电保护是电力系统安全、稳定运行的可靠保证。继电保护信号是指高压输电线路继电保护装置间和电网安全自动装置间传递的远方信号，是电网安全运行所必需的信号，电力系统由于受自然的（雷击、风灾等）、人为的（设备缺陷、误操作等）因素影响，不可避免地会发生各种形式的短路故障和不正常状态，短路故障和不正常状态都可能在电力系统中引起事故。为了减轻短路故障和不正常状态造成的影响，继电保护的任务就是当电力系统出现故障时，给控制设备（如输电线路、发电机、变压器等）的断路器发出跳闸信号，将发生故障的主设备从系统中切除，保证无故障部分继续运行。在电力系统中，对通信有要求的继电保护主要是线路保护，线路保护应用在输电线路上，包括500kV、220kV和部分110kV线路。线路继电保护方式按原理分类主要有微机高频方向保护、微机高频距离保护、光纤电流差动保护等几种方式。光纤分相电流差动保护原理简单、动作可靠性高、速度快，所以很快得到了大范围的应用。目前新建的线路，只要具备光纤通道，则至少有一套主保护会采用光纤分相电流差动保护；如果线路长度较短，且有两路不同物理路由的光纤通道，则还会同时采用两套光纤分相电流差动保护作为主保护。线路保护业务其信息流向是从输电线路的一端送到另一端，属于相邻型业务，如下图1，通道内一直有保护信号在传送，通信频度高，属于实时通信。线路保护的信息流量比较小，小于64kb/s，但对通道的可靠性和时延要求高。500kV线路的保护动作时间一般要求小于0.1s，220kV线路的保护动作时间要求一般小于0.2s，除去保护装置的处理时间，信号的传输时间应该在10ms以内。目前在电网运行中，复用继电保护装置与通信光传输设备间以2Mbit/s电口互连，导致了连接复杂、光电转换设备缺少统一的接口标准、光电转换设备不能网管监控等问题。因此，南方电网在十二五期间，将与继保专业合作推进继电保护装置与通信传输设备以2Mbit/s光接口互连的技术标准、规范的研究和应用，减少保护装置光纤通信的中间环节，节省复用光纤接口装置的配置，简化与保护专业的互联复杂性。国家电网在引入2Mbit/s光接口技术方面暂时没有计划。图12）安稳系统：安稳系统是指由两个及以上厂站的安全稳定控制装置通过通信设备联络构成的系统，其主要功能是切机、切负荷，实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制。是确保电力系统安全稳定运行的第二道防线，其一般分为控制主站、子站、执行站。该业务系统信息流向为主站、控制子站、执行子站逐层传送，属于树型业务，如下图2。图23）调度自动化：该系统主要提供用于电网运行状态实时监视和控制的数据信息，实现电网控制、数据采集(SCADA)和调度员在线潮流、开断仿真和校正控制等电网高级应用软件（PAS）的一系列功能。一般由自动切换的双前置机及多台服务器和微机工作站组成分布式双总线结构。其信息类型包括两部分，一部分为调度中心EMS系统与厂站RTU交换的远动信息（包括遥测、遥信、遥控、遥调信息）；另一部分为调度中心EMS系统之间交换的数据信息。该业务带宽要求为64kb/s－2Mb/s，通道传输时延≤30ms，基于光纤SDH通道误码率不大于10-9。其信息流向为各地调（EMS）或厂、站（RTU）——调度中心（EMS），属于集中型业务，如下图3。图34）调度电话：其主要功能是为调度员提供调度电话联络，信息流向为各厂站与调度中心之间相互传送。要求极高的可靠性和强插强拆功能。属于集中性业务，示意图同上图3。生产非实时控制大区—II区业务5）保护管理信息系统：保护管理信息系统由主站、分站与子站三层结构构成，其主要功能是通过实时收集变电站的运行和故障信息，为分析事故、故障定位及整定计算工作提供科学依据，以便调度管理部门做出正确的分析和决策，来保证电网的安全稳定运行。其信息流向为主站/分站与子站之间双向传送，其中绝大部分信息流是从子站向主站/分站传送，主站只有少量轮询信息向子站发送。子站向主站/分站系统上传信息的方式分为主动和被动两种。该业务属集中性业务，示意图同图2。6）安稳管理信息系统：主要指管理主站对控制主站、控制子站检测和收集到的信息、子站对有关指令的执行情况和执行结果、子站及其执行站的装置及通信通道的正常、异常和故障情况进行分析的系统。其信息流向为执行子站、控制子站、控制主站到管理主站。该业务属集中性业务。7）广域相量测量系统（PMU系统）：PMU系统的主要功能是利用GPS同步时钟技术，进行集中相角的监视和稳定控制，即将电压相角信息上送到调度中心，由调度中心对相角信息进行处理后进行相角的监视；以及在已知相角信息的条件下，应用相角信息进行暂态稳定的分析和控制，为电网稳定运行服务。其信息流向为各厂站向调度中心传送。该业务属集中性业务，示意图同图3。8）电能计量遥测系统：电能计量系统是对整个电网众多计量点的数据进行自动采集，自动传输、存储和处理，用于监控整个电网的负荷需求。为用电营销系统、EMS系统、PAS系统、MIS系统等相关系统提供准确、可靠的电量等基础数据。此系统的主站系统设置在省调度中心，计量对象包括各厂站的电量结算关口计量点和网损、线损管理关口计量点以及根据管理需要所需采的用户电量结算关口计量点等。其信息流向为各厂、站（ERTU）——中调（EAS），传送方式采用定时传送（现运行为15min）和随机召唤传送两种方式。各厂站传输速率为64kbit/s，传输延时也不宜过大，要求传输误码率必须不大于10-6，可用性要求为99.99%。其业务属集中型业务，示意图同图3。9）水调自动化系统：其主要功能是及时掌握了解水库的水文气象情报，为水库调度工作提供可靠的依据。一般由监测中心和监测站组成，系统的测站及中继站负责准确地实时采集和传输水雨情信息，定时自报和人工置数功能；系统中心站负责实时接收有关数据，并对数据进行合理性检查和纠错处理，自动对接收到的数据进行分类并存入数据库。水调自动化系统信息分实时信息和非实时信息两种。其特点是信息量变幅大、采集周期较长。其信息流向为水电厂——调度中心。10）电力市场技术支持系统：是基于计算机、网络通信、信息处理技术，并融入电力系统及电力市场理论的综合信息系统，主要提供电力交易等数据。电力市场数据主要包括电能量计量数据、现货交易数据、期货交易数据、市场其它信息等。其覆盖面广、信息量大、对可靠性性和安全性有很高的要求。其信息流向包括网调EMS系统与电厂SCADA系统之间实时交换的电网发用电情况、机组运行情况等，数据传输周期为3秒/次；以及电厂发电报价系统向电力市场主站传送的机组报价信息，数据传送周期为30分钟/次。生产管理区—III区业务11）调度管理信息系统（DMIS）：覆盖调度中心和各变电站，是各生产相关人员在各调度系统中查找数据、收发件的信息系统。DMIS业务承载在综合数据网上，与企业管理业务VPN隔离，变电站可采用MSTP数据通道实现综合数据网覆盖。12）雷电定位监测系统：是以计算机网络系统为通信媒介，采用先进的网络技术、GIS和数据库技术，能方便广大用户在网上查询和分析雷电以及雷击事故的专家系统。其信息传输速率为64kbit/s－2Mbit/s，传输延时≤250ms，误码率不大于10-5，可用性要求为99.9%。其信息流向为雷电定位监测探测站——雷电定位监测控制中心站。13）变电站视频监视系统：主要对变电站设备进行24小时视频图像监视，监视变电站设备、环境等参数，实现无人值守。其业务流向是集中型业务系统，各个变电站以2Mb/s通道汇聚到调度中心。业务流是24小时的均流业务。该业务属集中性业务，示意图同图3。14）光缆测系统监测系统：光缆自动监测系统是集成了目前成熟的计算机、通信、地理信息系统（GIS）及光纤测量技术而成的一个光纤网络测量系统。该系统采用先进的光时域反射仪（OTDR）分析光纤的回拨信号，并结合地理信息系统（GIS），在计算机屏幕上以图形化的方式显示光缆的路由和故障位置并发出报警。其信息流向为监测站——监测中心。15）电能质量监测系统：其信息流向为变电站～调度中心。管理业务区—Ⅳ区业务16）行政电话业务：基本功能是实现管理中心与企业内部各单位之间（包括内部各单位之间）以及企业内部与公用电话交换网（PSTN）及其他专网连接，主要业务包括话音通信、电传及传真等，是实现电力系统现代化管理的重要技术手段之一。电力行政交换网络覆盖范围包括各级供电局、所及二级单位。系统内各单位的“行政”交换机，应具备既是电力专用通信网内的交换局，同时又是邮电公用网中的用户小交换机“双重作用”。因此必须同时具有电力专用网内的联网功能和用户小交换机功能。并且具备公用网和专用网中继线（汇接、限制、隔离）功能。十二五期间，行政电话业务将向基于软交换的统一通信业务演进。17）视频会议：又称会议电视，是指两个或两个以上不同地方的个人或群体，通过传输线路及多媒体设备，将声音、影像及文件资料互传，实现即时且互动的沟通，以实现会议目的的系统设备。广东电网会议电视系统可提供广东电网与各个地区局之间的电视电话会议功能。18）管理信息业务：包括日常办公业务和信息化管理业务。日常办公业务主要包括OA、移动办公、INTERNET、WLAN等业务。信息化管理业务主要包括各种信息管理系统，如财务等系统等GD248信息化支持体系，示意图如下。该业务主要在电力系统各部门之间流通，包括省公司与各地区供电局、地区二级单位及营业所、变电站之间流通，节点数量多，覆盖范围广。电网公司、供电局、二级单位等用户通信业务主要有：行政办公信息系统、财务管理信息系统、营销管理信息系统、工程管理信息系统、生产管理信息系统、人力资源管理信息系统、物资管理信息系统、综合管理信息系统共8大业务系统。19）一体化电网运行智能系统业务（南方电网规划）：南方电网一体化电网运行智能系统，英文缩写OS2（OperationSmartSystem），是南方电网未来二次系统的统称。OS2由各级主站、厂站的运行技术系统（即运行驾驶舱ODS）共同组成。全网建设有统一的网级ODS系统，各省地县级调度机构及厂站端建设有相应的ODS系统，各级ODS系统实现相互之间的协调与统一控制。一体化电网运行智能支持系统要求能够实现任意调度中心连接任意电压等级厂站。传统的调度中心直达调度范围内厂站的专线方式难以满足此要求，在跨网省地三级传输网上开通任意调度中心至任意厂站专线通道会造成带宽资源占用与业务通道管理的极大困难，这种方式不可行。网省地三级调度数据网互联互通、自动路由特性能够很好的满足一体化电网运行智能系统的通信要求。但目前各级调度数据网只有单平面，网络动荡、拥塞造成的风险对一体化电网运行智能系统运行影响非常大。为保障业务系统正常运行，迫切需要建设调度数据网双平面，以保证业务通信可靠性。2.电力通信各业务在通信网络中的承载关系：如上文所述，电力生产和管理业务按照二次系统安全防护管理体系划分后，各区内的业务对承载其的的通信网络也就有了明确的要求，即电力通信网络功能定位