“十三五”期間，隨著大容量遠距離特高壓直流輸電技術的快速發展，風電和光伏等新能源大量并網，國家電網公司系統資源優化配置能力、跨區輸電能力顯著提高，電力一次系統正經歷從純交流電網向交直流混聯、電力電子化電網轉換的歷史性變革。

作者：張媛 劉廣旭

隨著交直流混聯電網格局與電源結構的深刻變化，系統穩定問題由局部、孤立向全局、連鎖方向演化。面對新形勢下的網絡安全問題、運維繁瑣和業務需求的的復雜多樣問題，為確保大電網的安全、可靠，公司開拓創新，推動構建大電網安全綜合防御體系，即“系統保護”。系統保護是以有效控制大電網安全運行風險為目標，構建多目標控制、多資源統籌和多時間尺度協調的高可靠性、高安全性大電網安全綜合防御體系。

系統保護的廣域信息采集、多元協調精準控制等功能對通信專網的覆蓋范圍、傳輸速率、信號質量和安全性能等提出全新要求，因此，亟需構建一張以現網資源為基礎，以光通信為主、綜合多種傳輸技術并采用先進、成熟技術裝備和設施的區域互聯、分層分區的高安全性專用業務網絡，為系統保護所覆蓋的源、網、荷相關站點的運行信息采集和系統控制提供更大范圍、更優性能、更短延時、更高安全的通信保障。

總體建設方案

(一)建設思路

為更好地落實系統保護通信專網建設原則，建設思路是：

1、兩個整合，即資源整合與業務整合。

資源整合是立足現有網絡資源，優化網絡結構，合理分配資源，使系統保護通信專網在資源使用上相對獨立并提升安全可靠性。業務整合是將生產類業務與管理類業務在承載網絡上實現分離。如下圖所示：

2、新建、改造并舉。

充分利用現網資源，新建一個獨立承載系統保護業務的承載網，將現有網絡進行改造、補強作為系統保護業務承載第二平面。即：

(1)新建一張SDH/MSTP傳輸網，覆蓋系統保護協控主站、控制主站及各采集站、控制站，作為第一通道承載系統保護各類業務。解決現有網絡中跨省、跨區業務多管理層級、多設備品牌、多節點轉接的問題。

(2)改造現有SDH網絡，對運行不穩定、服務支撐不到位、容量不滿足要求的設備進行更換改造，對系統中的非生產業務進行騰退。作為第二、三通道承載系統保護各類業務。

(3)新建傳輸系統與現有SDH傳輸系統共同構成系統保護通信骨干傳輸網，承載生產控制類業務。

(4)新建系統保護數據專網，覆蓋系統保護協控主站、控制主站及各采集站、控制站，承載系統保護采集類數據業務。系統保護數據專網與調度數據網間采用單向隔離裝置互聯。

3、分層分區建設。

根據系統保護架構特征，統一設計，統一標準，按照“1+6+n”模式，統一組織、分級建設、分步實施，建設模式如圖4所示。

“1” 為覆蓋六個分部的主、備協控主站及國調中心、分部調控分中心的系統保護跨區核心層;“6” 為各區域內覆蓋區域主、備協控主站，區域直流控制主站、精準負控主站、抽蓄控制主站、切機主站、解列控制主站及各采集站和控制站的系統保護區域骨干層;跨區核心層與區域骨干層之間在區域主、備協控主站進行雙點連接，任意節點故障不影響業務傳輸。“n” 為由各省公司分頭建設的，覆蓋負控系統主站、控制子站、市縣公司、環網核心變電站、用戶接入變電站、用戶負控終端等節點的省內負荷控制層。

4、安全可靠。

在路由組織，通道/設備冗余，信息安全、運維保障、網絡管控上采取高標準安全策略和措施，確保系統安全可靠。

(二)建設原則

1、總原則

(1)緊跟需求，統一規劃。

準確把握系統保護總體架構和業務通信需求，以需求為導向，堅持統一規劃、統一標準，保障安全裕度和容量空間，各級網絡遵循統一標準，保持技術政策、技術架構和運維體系統一。

(2)安全可靠，責任明晰。

以安全為核心，構建承載獨立、能控在控、運維高效的通信專網，優化完善現網資源配置和業務運行方式，顯著提升多級資源統一調控、分級運維的技術支撐能力，強化與保護專業溝通協調，明確安全責任界面。

(3)經濟高效，融合創新。

立足公司通信網絡資源，依托“十三五”通信網規劃統籌開展網絡建設改造，以滿足系統保護全景狀態感知、實時智能決策、一體協同控制功能需求，深化通信技術創新研究，推動技術體制、組網技術、安全策略、仿真測試和網管技術的升級演進。

(4)頂層設計，分級實施。

按照頂層設計、試點先行、逐步拓展的原則，總分部、省公司遵循統一設計，保持與系統保護建設步調協調一致，按照“1+6+n”模式統一組織、分級建設、分步實施。

2、傳輸網組網原則

(1)按照特高壓控制保護業務的安全性等級，區域間系統保護信息應具備3條獨立通信通道，區域協控主站與分控制站端間應具備3條獨立通信通道，各執行站、采集站到上級站點(分系統主站或協控主站)間應具備2條獨立通信通道。

(2)為滿足系統保護業務對時延的要求，在網絡設計及業務方式安排時，應通過優化網絡結構、優選直達路由、減少網絡轉發層級等方式降低通道傳輸時延。

(3)高度重視網絡與信息安全，控制類與采集類通信業務應適當分離，杜絕在通信專網中采集類通信與控制類通信直接或間接“短路”。系統保護專用承載網應嚴格落實專網專用、橫向隔離、縱向認證等安全管控要求，確保網絡安全及信息安全。

(4)加強系統保護通信專網網管系統安全管理，嚴格落實安全管理各項人防、技防措施，網絡建設過程中應對現有網管系統進行用戶權限、操作口令、系統漏洞等方面的全面核查清理。網管系統能夠實現業務的端到端配置、監視和管理，實時、準確反映網絡及業務運行狀態，對設備及網絡性能劣化進行提前預警。

(5)重視系統保護通信專網輔助配套設施建設，相關通信站的機房、電源、空調等設施應嚴格按照公司相關制度標準進行配備，不滿足要求的應同步改造，確保滿足設備安全可靠運行條件。

(6)根據各省(區、市)精準負荷控制系統建設實際情況，開展相應通信系統建設及通道組織工作，網絡結構及帶寬應滿足負控系統信息采集及控制需要，終端通信接入網建設要因地制宜，符合公司相關技術政策，在安全措施能夠滿足要求的情況下，可采用無線通信手段。

3、數據網組網原則

(1)網絡建設適度超前，數據專網節點間帶寬應不小于100M。

(2)每個節點均采用雙設備，構建網絡雙平面，提高網絡拓撲的健壯性。

(3)合理進行網絡分層，協控主站作為核心節點，控制主站作為匯聚節點，原則上任意有互訪需求的兩點間應小于10跳。

(4)采用MPLS技術，提升網絡的轉發效率。

(5)全網按照節點屬性和傳輸距離進行路由設計，便于流量規劃、減少時延。

(6)利用MPLS TE、VPN FRR、BFD等技術提供多重保障機制，提升端到端保護和故障下快速恢復能力。

(7)數據專網與傳輸專網同期規劃。

(8)應選擇集采分類高、中端設備中線速轉發時延小的設備，降低網絡時延。

4、網管系統建設原則

(1)采用統一部署、分級管理的原則進行建設，具備分級、分區管理能力，實現跨區域、跨系統電路的端到端全過程透明管理。

(2)要盡可能地統一設備品牌，提高網管系統融合度，并優化、改造現有網管網，提升網管網的安全水平。

(3)建設融合傳輸網網管與數據網網管的綜合網管系統，實現傳輸通道與業務的關聯分析，以及基于業務視圖的端對端監控與管理，滿足運維體系要求。

(三)網絡結構

根據系統保護裝置設置原則及控制、采集類業務流向，系統保護通信專網分為三層，按照“1+6+n”形式進行構建，網絡結構如下圖所示。

負控通信網又可分為三層，分別為核心層、匯聚層、接入層，網絡結構如圖7所示。

(四)預期成效

通過專網建設，使系統保護通道在設備可靠性、可管理性及相應的運行管理機制等方面能夠充分滿足系統保護的嚴格要求，有效支撐運行狀態廣域數據采集、信號快速傳輸和多維度控制策略快速執行的高安全性、高可靠性系統保護功能實施，并將在承載能力、安全保障、技術進步、規劃發展、隊伍建設等方面得到較大的提升。

技術體制

系統保護專用通信網主要承載控制類及采集類兩種業務，對時延及安全要求極高。采用何種組網技術體制，構建什么樣的網絡架構，是關系到系統保護需求能否實現的關鍵所在。目前成熟的承載網絡技術主要有五種：MSTP、PTN、OTN、ASON、IP路由器，其中，前四種屬于傳輸網技術，主要用于提供剛性的點對點通道，適用于組建底層骨干傳輸網，并可為保護、安控等需要物理隔離，同時對時延十分敏感的專線業務提供傳輸通道。IP路由技術屬于數據網技術，其在骨干網絡中需利用傳輸所提供的通道進行組網，通過廣播和尋址方式實現點到點、點到多點的數據通信，適用于多類型IP化業務的綜合承載。

在四種傳輸網技術中，PTN技術由于在傳輸性能和安全性方面存在不足，因此不建議采用其組建承載電網生產控制業務的系統保護通信專網。ASON 技術是疊加在MSTP、OTN 等傳輸網絡之上的，通過提供自動發現和動態建立連接等功能的分布式控制平面，在光傳送基礎網絡之上，可實現動態的、基于信令和策略驅動來自動控制的一種網絡機制。傳輸網中應用ASON技術，有利于提高網絡抗多點故障的能力，縮短業務中斷時間，提高網絡智能化水平，但是在現網中缺乏大規模商用的案例，特別對于承載重要生產業務的系統保護專用通信網中則更需深入論證及驗證測試。

對于MSTP技術和OTN技術，在網絡安全、運行維護、時延特性等方面基本類似，都可以作為承載控制類信號的通信技術體制，OTN技術更適用于大容量傳輸網的建設，MSTP技術在超長距傳輸方面更有優勢。

綜上所述，根據系統保護通信專網的業務需求分析，綜合考慮控制業務接口帶寬、超長距傳輸能力、通道時延指標、運維人員熟悉程度等因素，在帶寬需求小于10G的情況下，可采用10G MSTP技術進行組網;在區域核心層或部分區段帶寬需求預測大于10G的情況下，可采用OTN技術進行組網，在OTN網絡中配置SDH設備實現小顆粒業務接入。針對大顆粒的系統保護采集類業務，可采用IP路由器技術組建系統保護專用數據網進行承載，路由器可以承載在底層MSTP網絡或OTN網絡之上。

結語

系統保護是全新的大電網安全綜合防御體系，對系統保護的認識和理解是不斷深化、持續完善的過程，控制策略、功能需求、技術指標等各方面的具體內涵在不斷豐富。同時，由于系統保護的復雜性和差異性，區域電網系統保護通信專網的建設方案也有待于進一步完善。因此，系統保護通信專網的建設方案需要結合系統保護研究和試點的進展不斷滾動改進。