基于负载均衡的电力传输网构建

杨安坤

(中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

某省省网同步数字体系 (synchronous digital hierarchy，SDH)网络(以下简称“省网”)始建于2006年，在网运行多年，设备老化加重，总体故障率呈增长趋势，部分在网设备型号停产，亟需进行改造。某省下辖18个地市，各地区传输网仅有1张SDH网络(以下简称“地网”)，承载了地区2张调度数据专网及其他生产业务网络，网络重载，安全可靠性有待提升。省网接入网总体轻载，与地网带宽共享、工作协同、均衡负载的作用有待提高。

1 某省传输网现况

1.1 省网现况及问题分析

省网核心层配置双套设备，覆盖省调、18地市地调和500 kV以上变电站，接入层配置单套设备，覆盖18地市220 kV变电站，形成南北2张网络，分别采用依赛和华为品牌设备组网，核心层带宽10Gbps，接入层带宽2.5Gbps。省网承载了调度数据专网骨干双平面、调度数据专网省调接入网等省级重要生产控制类业务网络。

图1 省网设备分布示意图

省网主要存在两方面问题：一是非自主可控设备占比较高。依赛设备为进口合资品牌，华为OSN7500/3500等主流在网设备型号停产。二是设备超期服役现象普遍存在。截止2022年底，10年以上省网SDH设备占比54%，近3年，省网共发生设备故障300余起，并呈现逐年增长趋势。

1.2 地网现况及问题分析

某省18个地市公司均建设有覆盖地区35 kV以上站点的SDH传输网络，采用环形网络结构，核心带宽10Gbps/2.5Gbps，接入层带宽622Mbps/155Mbps，主要承载电网Ⅰ、Ⅱ区生产控制类业务。

地网存在的主要问题是各地区仅有1张SDH网络，但承载了2张地区调度数据专网及其他生产控制类业务网络，不具备冗余承载网，网络重载，业务承载的安全可靠性仍有待提升。虽然各地区有省网接入网覆盖220 kV站点，但仅定位于承载省网业务接入层，未用于地网业务承载。

2 带宽测算与分析

根据某省电力业务承载网定位，SDH网络主要承载电网Ⅰ、Ⅱ区生产控制类业务，分组传送网（packet transport network，PTN）网络主要承载电网Ⅲ、Ⅳ区管理信息类业务，光传输网络(optical transport network，OTN)主要承载省-地综合数据网业务。本文根据各业务承载要求、当前省地SDH传输网应用模式以及国家电网印发的带宽测算方法，参考2030水平年对省地传输网带宽需求进行测算，结果见表1所列。其中省网接入网和地区网络以中大型(6个县)核心位置地市为例。

根据表1测算结果可知：

1)省干传输网

2030年某省省干SDH网络断面业务流量达107.863Gbps，省调SDH下联出口带宽需求达到44.783Gbps，承载了调度数据网骨干双平面等重要生产业务网络，因此省干核心网建成双平面10Gbps网络，实现冗余承载、业务分担仍十分必要，同时应合理规划省、备调出口网络结构，地调上联出口应采用10Gbps带宽。

2)地区传输网

以中大型(6个县)核心位置地市为例，2030年地网SDH网络断面业务流量达49.551Gbps，地调SDH下联出口带宽需求达16.139Gbps，上联带宽需求达5.477Gbps，由1张SDH网络承载了地区调度数据网双平面等重要生产业务网络。地网1张10G SDH网络在合理网络规划、安全可靠运行的前提下才可满足业务承载需求，同时县调出口带宽应至少2.5Gbps带宽，地调备调出口带宽应为10Gbps带宽。

3)省网接入网

以中大型(6个县)核心位置地市为例，参考当前省网接入网应用模式，2030年省网接入网SDH网络断面业务流量达9.523Gbps，接入网上联核心网总带宽8.254Gbps，下联接入层总带宽9.523Gbps，主要承载调度数据网骨干双平面上联/互联业务、调度数据专网省调接入网地区汇聚层及接入层、继电保护等生产控制类业务。除地调出口带宽需求较大外，网络其他区段总体轻载。因此，省网接入网地调出口带宽应为10Gbps带宽或多个2.5Gbps带宽上联至核心层。

综上，省干传输网、省网接入网、地区传输网网络状况对比见表2所列。

表3 方案对比表

3 省地传输网构建方案

综合考虑当前国网技术政策和传输技术发展水平，省网SDH传输网改造仍应采用成熟可靠的SDH技术体制。根据省地传输网存在的问题和带宽需求预测，充分结合省地传输网运维管理体制，同时考虑省网传输网改造和地区传输网重载治理，提出以下3种省地传输网构建方案。

3.1 方案一

3.1.1 设计原则

1)运维管理体制不变。即省网核心网和省网接入网运行方式权限归属省公司，地区传输网运行方式权限归属地市公司。

2)建网标准不变。即省网核心层站点采用双设备配置，宽带为10Gbps，接入层单设备配置，宽带为2.5Gbps。地区传输网保持不变，仍采用现有10Gbps/2.5Gbps网络。

3)业务承载方式不变。即省网仅定位于承载省网业务，地网仅定位于承载地网业务。

3.1.2 设计方案

1)省网核心网

改造现有省网核心网，更换老旧停产设备，新建网络覆盖省调、备调、省检、数据中心、18地市地调以及枢纽500 kV以上核心节点，采用双设备配置，形成双网，带宽10Gbps。核心层双网合理规划网络结构、均衡分担负载(主要为调度数据专网骨干双平面、调度交换网以及其他重要跨区业务)、相互冗余备份，宜采用不同品牌设备。

2)省网接入网

改造现有省网接入网，更换老旧停产设备，新建网络覆盖地市220 kV变电站，采用单设备配置，仍用于承载省网业务的接入层。

3)地区传输网

保持不变，不进行改造。

3.2 方案二

3.2.1 设计原则

1)运维管理体制不变。即省网核心网和省网接入网运行方式权限归属省公司，地区传输网运行方式权限归属地市公司。

2)省网建网标准不变，地市建设第二张SDH传输网。即省网核心层站点采用双设备配置，宽带为10Gbps/2.5Gbps，接入层单设备配置，宽带为2.5Gbps。地区传输网建设第二张SDH网络。

3)业务承载方式不变。即省网仅定位于承载省网业务，地网仅定位于承载地网业务。

3.2.2 设计方案

1)省网核心网

改造现有省网核心网，更换老旧停产设备，新建网络覆盖核心节点，同方案一。

2)省网接入网

改造现有省网接入网，更换老旧停产设备，新建网络覆盖地市220 kV变电站，同方案一。

3)地区传输网

地区传输网建设第二张SDH网络，采用10Gbps/2.5Gbps宽带，覆盖地调、县调、县调第二汇聚点和220 kV站点，与现有地区传输网形成双网，均衡分担负载(主要为地区调度数据专网双平面)，相互冗余备份，宜采用不同品牌设备。

3.3 方案三

3.3.1 设计原则

1)优化运维管理体制。省网核心网运行方式权限归属省公司，省网接入网运行方式权限部分或全部下放至地市公司，提高地市公司网络应用自主权。地区传输网运行方式权限仍归属地市公司。

2)提升省接入网建网标准。省网核心层站点采用双设备配置，宽带为10Gbps，接入层单设备配置，宽带提升至10Gbps/2.5Gbps，并优化覆盖至县调和县调第二汇聚点。地区传输网保持不变，仍采用现有10Gbps/2.5Gbps网络。

3)优化业务承载方式。省网接入网容量提升后，优先保证省网接入层业务承载，同时用于地网业务承载。

3.3.2 设计方案

1)省网核心网

改造现有省网核心网，更换老旧停产设备，新建网络覆盖核心节点，同方案一。

2)省网接入网

改造现有省网接入网，更换老旧停产设备，覆盖地市220 kV变电站的同时延伸覆盖至县调及县调第二汇聚点，新建网络采用10Gbps/2.5Gbps。省网接入网与地区传输网形成均衡分担负载(主要为地区调度数据专网双平面)、相互冗余备份的网络。

3)地区传输网

保持不变，不进行改造。将地区调度数据专网其中一个平面迁移至省网接入网。

3.4 方案比选

根据以上传输网构建方法，结合某省省电网规模，各方案对比如下：

根据以上分析，综合考虑安全可靠性、经济性和适用性，推荐采用方案三。

3.5 组网方式和负载均衡

省干传输网和接入网改造涉及省调和18地市公司，站点多、范围广。为便于后期运维管理，并尽量降低停供停服、厂商垄断等风险，建议省网核心网和接入网采用2个品牌设备组网，如图2所示。

图2 省地SDH传输网构建示意图

地区1张传输网承载了2张地区调度数据专网是造成地区传输网重载和安全可靠性不足的重要原因。根据本文提出的网络构建方案，由省网接入网均衡地区网业务，将其中1张调度数据专网改由省网接入网承载，提高地区调度数据专网运行可靠性。

4 结语

本文提出的基于负载均衡的电力传输网构建方案，有效解决了省干传输网、省网接入网和地区传输网存在的问题，建设规模和投资规模适中。通过共建共享，结合运维管理模式优化，本文方案有利于形成结构清晰、层次分明、稳定高效、负载均衡的省地传输网，将有效支撑电网的安全稳定运行。

省网传输网改造的目标是建设安全可靠性高、经济适用性强、扩展性好、可持续发展的传输网络，以保障电网安全运行和各类业务的发展需求。但传输技术发展日新月异和各类业务发展难以准确预测，给网络规划带来很大不确定性。因此省网传输网技术路线选择应在充分考虑现有业务承载需求的同时，充分考虑新老业务及传输技术的发展趋势，积极试点MSOTN、SPN、新型SDH等新技术新设备，合理进行技术体制选择，充分预留发展空间，适当超前规划，以保证升级改造后的省网传输网全生命周期内的适用性。