智能電網解決方案的典型應用

一、智能電網整體解決方案

端到端全光、高安全可靠的IP基礎架構解決方案。在安全隔離的前提下提供多業(yè)務承載平臺，從用戶用電、電網輸電到電廠產電所有的這些智能業(yè)務都離不開信息通信網絡的支撐。

　　二、　　　　　　 調度第二平面骨干網絡典型應用

1.Challenge 客戶的典型需求

目前，國家電網公司調度數(shù)據(jù)網絡（簡稱SGDnet1.0）分為骨干網和省網兩級。骨干網由國調中心負責建設運行管理，于2003年9月投入運行。省網由各省調自行負責建設運行管理，目前已經完成了省骨干數(shù)據(jù)網絡及部分地區(qū)網絡的建設工作。

國家電網公司調度數(shù)據(jù)網管轄范圍有大量網絡設備,絕大部分廠站的業(yè)務實現(xiàn)了網絡化接入。現(xiàn)有調度數(shù)據(jù)網絡從投運到穩(wěn)定運行已經近6年，從宏觀上看屬于單一平面網絡，目前存在以下需要升級改造的地方：

l 現(xiàn)有網絡中的部分節(jié)點部署為單機，需要進行加固；

l現(xiàn)網部署的設備運行多年，需要提升設備的處理性能；

l現(xiàn)有網絡需要滿足后續(xù)業(yè)務扁平化對網絡結構的要求；

l未來即將部署的新業(yè)務對網絡帶寬要求較高，現(xiàn)有網絡帶寬需要提高；

l現(xiàn)有網絡需要部署新業(yè)務，滿足未來業(yè)務發(fā)展需要。

2.Solution H3C如何解決？

針對現(xiàn)有在網設備運行多年，在硬件可靠性、軟件特性等方面都面臨極大的考驗，H3C從電力未來業(yè)務模式不斷變化的角度分析，不建議在現(xiàn)有的網絡上進行完善擴充。因此H3C以電力未來業(yè)務發(fā)展運營模式為基礎，結合成熟的商用網絡通信技術和已經積累的SGDnet1.0部署經驗進行全新規(guī)劃，形成SGDnet1.0/2.0雙平面解決方案：

調度系統(tǒng)雙平面，從宏觀上看包括上層的主、備調業(yè)務系統(tǒng)以及底層的基礎技術支撐平臺（包括傳輸系統(tǒng)、時鐘同步系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和網絡平臺-SGDnet-E），兩個平面從調度安全、可靠和滿足未來應急、檢修、演習、培訓等多層次的要求應當是一種松耦合的關系，由于兩個平面非同步建設，因此未來會互為主備，交替滾動發(fā)展。

在網絡拓撲規(guī)劃方面，調度第二平面以當前電力傳輸通道（SDH）規(guī)劃為基礎，借鑒SGDnet1.0的細節(jié)規(guī)劃，同時結合特高壓、節(jié)能調度及跨區(qū)域電力交易等業(yè)務的特點綜合考慮。國家電網公司調度數(shù)據(jù)網完善擴充工程由兩級網絡組成，即國家骨干網和接入網。

調度第二平面通信網絡負責整個調度的多種業(yè)務數(shù)據(jù)交換；要求較高的實時性、可靠性、安全性。對設備的可靠性、處理能力、安全、可維護性等要求較高。在調度第二平面核心層節(jié)點，采用H3C SR8800萬兆核心路由器，它廣泛應用于電力、金融、政府等行業(yè)網絡的骨干位置以及運營商IP城域網核心層、匯聚層。提供超強的路由處理能力、豐富的接口和高品質業(yè)務，同時符合扁平化組網趨勢的高端路由器要求，提供形式多樣的廣域網接口，滿足豐富的接入方式的需求；提供豐富的端到端業(yè)務支撐能力。SR8800采用了創(chuàng)新的四平面分離和三引擎轉發(fā)體系架構，實現(xiàn)了萬兆NP平臺和Crossbar無阻塞交換技術完美融合，利用專用的OAM引擎設計了一個獨特的OAM檢測平面，該平面監(jiān)控網絡故障，能夠實現(xiàn)30ms的故障檢測和20ms的業(yè)務切換，保證業(yè)務不中斷。同時，SR8800還支持完善的設備可靠性機制，包括：關鍵部件1＋1冗余備份、熱插拔、熱補丁等功能。

3.Customer該方案服務的典型客戶

目前，H3C調度第二平面解決方案已經成功部署于整個骨干網，涉及30幾個節(jié)點，部署H3C高端路由器SR8800達30多臺，成功支撐起未來基于特高壓網架的智能調度一體化業(yè)務，同時部分網省也陸續(xù)采用H3C調度二平面的整體解決建設本省的調度第二平面接入網。

三、智能調度典型應用

1.Challenge 客戶的典型需求

為適應特高壓電網運行的客觀需要，落實國家電網公司“四化”的工作要求，全面提升調度機構駕馭大電網的能力，國調中心在公司系統(tǒng)內組織開展廣域全景分布式一體化電網調度技術支持系統(tǒng)（SG-OSS）的研制工作。作為整個系統(tǒng)的基礎平臺，D-5000是整個系統(tǒng)研制的核心和重點，其開發(fā)由國調中心統(tǒng)一組織，公司系統(tǒng)的各網省調參加，中國電科院和國網電科院共同承擔。

開發(fā)的D-5000平臺，采用先進的軟件開發(fā)技術，具有標準、開放、可靠、安全和適應性強等特點，直接承載著實時監(jiān)控與預警(新EMS)、調度計劃(OPS)、安全校核(SCS)和調度管理(OMS)四大應用平臺，對提高電網的調度運行水平、加快調度機構的標準化建設和提高調度業(yè)務精益化的管理具有重要而深遠的意義。目前H3C的存儲解決方案已經規(guī)模部署于多個網省調度機構D5000的試點工程。

D-5000平臺是智能調度系統(tǒng)中最重要的部分。需要依托于大量歷史紀錄，為電網的運行提供調度管理支持。按照電力安全分區(qū)的要求，D-5000平臺將在一、二、三區(qū)分別建立集中存儲設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理。雖然各個分區(qū)的業(yè)務系統(tǒng)有所不同，但是對于存儲設備的要求是一樣的，那就是高性能、高可靠、大容量、可管理。

2.Solution：H3C如何解決？

，H3C針對這種應用模式，針對性的提出了解決方案。

l高性能

存儲設備采用端到端的萬兆體系架構，配合多核處理器技術、先進的緩存調度算法、完善的RAID技術。尤其是廣泛采用了12Gb的SAS總線，能夠提供從72Gb-96Gb的背板帶寬，從而最大限度的發(fā)揮磁盤讀寫的性能，在磁盤數(shù)量一定的情況下提供最佳的讀寫性能，保證D-5000平臺的應用需求。

l高可靠

存儲設備具備完備的可靠性設計，從存儲設備自身的可靠性和設備組網的可靠性兩方面實現(xiàn)：

存儲設備自身可靠性：H3C存儲設備為雙控制器結構，支持主備切換，通過控制器的冗余技術，確保存儲設備連續(xù)性；配置了冗余電源、風扇，單一部件的損壞都不會造成業(yè)務停頓

設備組網的可靠性：H3C針對各種操作系統(tǒng)開發(fā)了多鏈路軟件，例如支持Linux的Storpath軟件，能夠做到多條鏈路的冗余保護和負載均擔，配合主機上的多網卡和冗余交換機配置，保證存儲網絡的安全可靠。

l 大容量

支持SSD、SAS、SATA多種硬盤介質，單臺存儲設備可以容納480塊硬盤，能夠滿足調度系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫10年以上的存儲需求。而且，存儲設備具備優(yōu)異的磁盤管理能力，可以支持一個磁盤柜內部不同類型、不同容量的硬盤混插，做到靈活擴展，便捷配置。

l可管理

H3C可以同時提供D-5000所需要的存儲設備和網絡設備，方便進行統(tǒng)一管理。而且存儲設備具備多種先進設計，最大限度提升管理能力：

存儲設備支持CDP（連續(xù)數(shù)據(jù)保護功能）：通過在存儲設備上配置快照軟件，每個數(shù)據(jù)卷可以按照業(yè)務要求保存255個快照點，或者完整的卷拷貝，有效解決數(shù)據(jù)安全和管理問題；

存儲設備具備完善的報表和日志機制：能夠有效監(jiān)控存儲設備日常運行；幫助用戶時刻掌握存儲設備使用情況。

存儲設備配置有短信、郵件告警機制：按照預先設定的策略，及時向管理人員報告故障信息，規(guī)避系統(tǒng)風險。

3.Customer該方案服務的典型客戶

作為國家電網公司D-5000項目的試點，華中電網智能調度系統(tǒng)采用了H3C的存儲解決方案，應用于一、二兩個分區(qū)的D-5000系統(tǒng)。H3C存儲設備的性能和功能完全滿足D-5000系統(tǒng)的要求，能夠支撐智能調度系統(tǒng)的正常運行。

四、 智能配電典型應用

1.Challenge 客戶的典型需求

配電自動化是智能電網的重要基礎之一，需要通過配電自動化系統(tǒng)采集盡可能多的配電信息，并向下延伸到低壓用電信息的匯集。

智能電網的推進離不開信息通信，從電力信息通信近20年的技術發(fā)展來看，電力業(yè)務的每一次飛躍都需要信息通信技術的轉變，轉變的核心是向標準化、網絡化、IP化發(fā)展。配網綜合自動化系統(tǒng)主要由主站系統(tǒng)、配變子站監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配電網現(xiàn)場監(jiān)控單元（FTU/TTU等）組成。通信系統(tǒng)是建設智能配電系統(tǒng)的關鍵技術，通信系統(tǒng)的好壞從很大程度上決定了自動化系統(tǒng)的優(yōu)劣，配電自動化要借助可靠的通信手段，將控制中心的控制命令下發(fā)到各執(zhí)行機構或遠方終端，同時將各遠方監(jiān)控單元（FTU/TTU）所采集的各種信息上傳至控制中心。

通信方式及優(yōu)劣勢考查點

其中光纖通信與其他通信比較具備光纖傳輸頻帶寬、通信容量大，傳輸損耗小，光電隔離，不受電磁干擾，組網方便以及靈活等優(yōu)點。在配電自動化中，可以利用已建成的變電站到主控中心的光纖網絡進行數(shù)據(jù)傳輸，可以無源光網絡（EPON）或光纖自愈環(huán)網（工業(yè)交換機）來進行傳輸，這在許多地區(qū)都有成功的經驗，是未來配網自動化數(shù)據(jù)通信發(fā)展方向。

鑒于EPON無源光網絡技術比工業(yè)交換機，在組網可靠性、帶寬分配、維護成本低、網絡可擴展性等方面均有優(yōu)勢，適于對可靠性要求較高的配用電接入應用。

2.Solution：H3C如何解決？

H3C針對電力行業(yè)的需求，提供的基于EPON的配網自動化數(shù)據(jù)通信解決方案如圖所示：

l核心層建議采用環(huán)狀結構

核心主站和子站組成主干環(huán)狀結構，提高了核心網絡的可靠性，降低單點故障。組成千兆IP主干自愈環(huán)，通過環(huán)網保護協(xié)議RRPP實現(xiàn)毫秒級的業(yè)務倒換。

l分支網（開閉所/環(huán)網柜至子站）采用EPON無源光網絡技術

分支網采用EPON無源光網絡技術，由于采用無源設備，任何一個終端設備故障都不影響到其它終端設備，設備故障率低，維護容易。每個開閉所/環(huán)網柜就近直接接入附近變電所，提高全網通信效率。

* 國家電網公司目前正在制定《基于以太網方式的無源光網絡（EPON）技術要求》，并將此技術要求作為國家電網公司的企業(yè)標準，用于國家電網公司的配用電通信系統(tǒng)的建設。H3C提供的EPON解決方案完全支持國網技術標準中的幾種保護模式。

l 網絡的安全性考慮

在配電自動化數(shù)據(jù)通信網絡中，網絡的安全性是極其重要的。要保證整個網絡的安全，首先要確保網絡設備的安全，如果從網絡內部進行攻擊，再多的安全措施都是白費。因此從安全性角度考慮，需要使用安全可靠的網絡設備。

核心層設備部署H3C S7500E系列高端多業(yè)務路由交換機，它采用功能強大的ASIC芯片進行高速路由查找，并通過Crossbar技術進行高速報文交換，從而大大提升了路由交換機的轉發(fā)性能和擴充能力。Crossbar交換網芯片內置于主控板，支持標準Radius協(xié)議，同時提供Radius+功能；支持TACAS+協(xié)議；可控組播管理協(xié)議功能支持；保證對用戶的精確認證。支持SSH V1/2。基于最長匹配的路由方式，保證了所有報文均獲得相同的轉發(fā)性能，同時對“紅碼病毒”和“沖擊波病毒”的攻擊具有天生的防御能力。

接入層采用H3C ET254/ET824/ET814的ONU設備。提供安全智能控制策略：支持802.1x認證，可以有效的保證用戶的合法性；同時ONU設備端口支持VLAN透傳，VLAN劃分，VLAN優(yōu)先級設置?？蛇M行簡單高效的遠程維護：ONU設備支持自我故障檢測并復位功能，并且在掉電、重啟后原有配置能夠迅速恢復，同時也支持遠程軟件升級，支持升級失敗自動回退功能，更具特色的是支持ONU壞掉后可用另外一個新ONU代替，原有配置能夠恢復到新的ONU上，明顯減少了網絡維護人員的工作量，使配置更簡單。

3.Customer該方案服務的典型客戶

從2006年開始，海鹽電力采用H3C全套EPON解決方案陸續(xù)建成覆蓋10KV變電站、城市環(huán)網柜、開關站及柱上配變開關的配電自動化光纖寬帶通信平臺，并向用電環(huán)節(jié)延伸，實現(xiàn)全覆蓋、全采集、智能化控制的新一代智能配用電系統(tǒng)。

五、智能用電典型應用

1.Challenge 客戶的典型需求分析

智能用電包括兩大部分，第一部分是為滿足智能電網對用電的信息的掌控而建設的用電信息采集系統(tǒng)（簡稱集抄），第二部分是未來三/四網合一的基礎PFTTH，即依電力復合光纖入戶而建的電力光纖寬帶互動網絡。

用電信息采集系統(tǒng)的建設是為“SG186工程”營銷業(yè)務應用提供實時用電信息數(shù)據(jù)，接入終端主要是集中器、采集器及網絡化智能電表，從客戶用電信息的源頭提供數(shù)據(jù)支持，為分時電價、階梯電價、全面預付費的營銷業(yè)務策略的實施提供技術基礎。它直接面向最終電力用戶，是智能電網在客戶方面的具體體現(xiàn)，將極大地改進客戶服務。

用電采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網絡必須滿足穩(wěn)定可靠的技術特性，完整的采集數(shù)據(jù)傳輸由遠程通信和本地通信兩類通信網絡有機構成，分別提供電力用戶現(xiàn)場各類采集終端至系統(tǒng)主站間的遠程數(shù)據(jù)傳輸通信和采集終端至采集對象（電表）之間的通信。

針對該類數(shù)據(jù)傳輸需求，光纖通信專網提供了不受限的接入容量和高速的數(shù)傳速率。光纖通信專網技術上不但通信穩(wěn)定可靠，更重要的是屬公司自有的專用通信網絡，不存在“第三方”的安全隱患。在光纜建設方案方面，對于架空線路，同桿塔敷設自承式或復合式特種光纜；對于具備電力管道路徑情況，同路由敷設電力非金屬阻燃光纜；光纜芯數(shù)與模式選擇，根據(jù)線路臺區(qū)數(shù)量可選擇12-24芯光纜，但不得少于12芯，光纖類型優(yōu)先選用單模。

光纖組網方案分為以太無源光網絡（EPON），傳統(tǒng)SDH/PDH混合組網和光調制解調器組網三種類型。推薦采用EPON技術進行組網。目前的電力骨干網絡已滿足向10KV線路延伸的基本條件，EPON技術非常適合于呈帶狀或鏈狀分布的10KV線路，系統(tǒng)建設成本低，易于維護，標準10/100BASE-T RJ-45以太網接口輸出至終端，方便應用和擴展，也方便原有業(yè)務終端的接入。

2.Solution：H3C如何解決？

H3C針對電力行業(yè)的需求，提供的基于EPON的用電信息采集通信解決方案如圖所示：

l 電力專用終端設計

室外工作環(huán)境的寬溫和良好的電磁兼容性設計；

雙RS485接口方便接入智能電表；

與電力二次設備對接的工業(yè)總線設計。

l高可靠

終端主備光纖<50ms + 子站RRPP環(huán)網技術<200ms + 可靠技術間的聯(lián)動保證整網的快速收斂；

主干光纖保護，手拉手保護（雙PON），光纖環(huán)網（單PON）。

l可靠安全網絡架構

端口隔離與限速，MAC綁定，終端綁定，OLT集成安全部署提高安全同時簡化網絡架構。

l智能網絡管理

統(tǒng)一網絡管理包括用戶、業(yè)務和資源的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)EPON網絡的拓撲管理、性能監(jiān)控、告警管理和故障檢測等強大功能。

3.Customer該方案服務的典型客戶

作為國家電網公司智能電網在用戶端的示范項目，上海世博園智能用電項目采用H3C全套EPON解決方案，實現(xiàn)示范樓宇智能電網的網絡化接入，實現(xiàn)全覆蓋、全采集、全費控的新一代智能用電采集系統(tǒng)。同時采用一套EPON+BPLC網絡實現(xiàn)智能寬帶家庭信息互動，為未來的智能城市展現(xiàn)了美好的未來。

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