构建“保护系统专网”采用PTN和SDN技术的适应性分析

1、构建构建“保护系统专网保护系统专网”采用采用PTN和和SDN技术的适应性分析技术的适应性分析主讲人：陈咨彤主讲人：陈咨彤第三组成员：陈咨彤、陈楠、李梅燕、张冬祺1. PTN在构建在构建“保护系统专网保护系统专网”中的应用中的应用1.1 需求分析需求分析1.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架1.3 技术指标分析技术指标分析2. SDN在构建在构建“保护系统专网保护系统专网”中的应用中的应用2.1 需求分析需求分析2.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架2.3 技术指标分析技术指标分析 1. PTN在构建在构建“保护系统专网保护系统专网”中中的应用的应用 1.1 需求分析

2、需求分析 1.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架 1.3 技术指标分析技术指标分析1.1 需求分析需求分析 电力通信网是确保电网生产、稳定、经济运行的重要手段，而承载着配电自动化、用电信息采集、负荷控制管理等多项业务的配用电通信网络目前正处于建设阶段。随着电力生产信息化建设的推进和配电自动化水平的不断提高，各种生产和管理信息逐渐多元化，并向着全IP的方向演进。配用电各种业务的信息分区、安全等级、实时性、可靠性要求各异，需要通信网提供可区分的服务保障，而常用的EPON、工业以太网交换机、SDH/MSTP技术等采用多套设备来实现承载业务的物理隔离，带宽利用率低，扩容成本高。1.1 需

3、求分析需求分析 目前，有可能承载广域控制保护业务的电力通信网络有SDH 传输网、调度数据网和综合数据网。SDH 传输网传输网110 kV 站点的带宽一般为155 Mbps 622 Mbps，35 kV 站点带宽一般为155 Mbps，存在扩容困难扩容困难和时间同步难时间同步难的问题。调度数据网调度数据网110 kV站点一般采用路由器2 Mbps 双归接入，存在带宽小带宽小和时延大时延大的问题。综合数据网综合数据网110 kV 站点一般采用千兆裸光纤以太网或者10 Mbps 的SDH 专线接入方式，根据电监会34 号文，综合数据网不能承不能承载生产控制类业务载生产控制类业务。因此，只有采用新的网

4、络承载广域保护控制系统。 PTN 作为一种新型网络，综合了传统以太网和SDH 的优点，一方面，PTN 是分组交换内核分组交换内核，能够进行高效的数据包交换; 另一方面与SDH相似，PTN 具备完善的保护完善的保护和恢复能力恢复能力。因此在智能电网中引入了PTN技术。1.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架 PTN支持的最大速率网络侧接口只有10GE（万兆以太网）接口，其优势在小颗粒业务的灵活接入灵活接入、汇聚收敛汇聚收敛和统计复用统计复用上，因此，工程上一般将PTN定位于汇聚层/接入层。根据网络建设规模以及带宽容量的规划，在配用电网络中将PTN定位在汇聚层，组网拓扑如下图所示1.2

5、 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架 核心层节点可包括中心站中心站及220 kV变电站变电站，负责提供核心节点间的局间中继，通过核心路由器将相关汇聚层节点直接相连汇聚层由汇聚节点汇聚节点及核心节点核心节点组成，汇聚节点包括110/220 kV变电站，负责一定区域内业务的汇聚和疏导。接入层由接入节点接入节点及汇聚节点汇聚节点组成，采用相切环结构，接入节点包括35/110kV变电站，负责 10 kV配电通信网的接入，采用以太网交换机连接各种配电终端设备，覆盖各个开闭所、环网柜、配电所、柱上开关等。1.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架 PTN网络建成后，营销自动化、ERP系

6、统、视频监控、高清会议电视等IP类业务将首先利用此平台传输。调度数据网将逐渐传输过渡至PTN传输。配网自动化、输电线路在线监测、用电信息互动化系统等业务也将因PTN传送网而得以实现。1.3 技术指标分析技术指标分析 PTN能实现能实现对对电力通信网的多业务隔离电力通信网的多业务隔离 在电力通信网中采用PTN端到端的伪线仿真技术，可以承载对实时性要求较低的生产调度管理信息(MIS)、电能采集及故障监测等业务，还可以承载对实时性要求较高的调度电话及行政电话业务、视频会议业务;随着PTN技术的进一步成熟，还可以直接承载对实时性要求最高的电网实时控制业务。 PTN对电力通信网的对电力通信网的QoS时延

7、保证时延保证 PTN继承以太网IEEE802. 1p排队特性对数据帧进行优先级调度，遵循低优先级不冲击高优先级，高优先级不下溢到低优先级的原则，使用DiffServ区分服务的端到端QoS机制，以此确定转发数据的优先性，使得配网中各节点可以对业务进行差异化处理，改善电力业务的数据流特性、提高网络带宽利用率，降低延迟 PTN对电力通信网的生存对电力通信网的生存性性 采用基于传输平面的保护倒换技术和基于控制面的恢复技术，大大的增强了通信网的生存性。 PTN对电力通信网的统计复对电力通信网的统计复用用 PTN继承以太网交换机的统计复用功能，可以实现100K的带宽颗粒，作为传送网的PTN网络支持高达10

8、G以上的容量。 PTN对电力通信网的时间同对电力通信网的时间同步步 PTN对传输的时延和丢包率改进不仅遵循G.8261要求，同时采IEEE1588协议，同步精度可以达到亚微秒级，具有严格的定时同步功能，能解决电力生产业务的测量和控制应用分布网络定时。1.3 技术指标分析技术指标分析 2. SDN在构建在构建“保护系统专网保护系统专网”中中的应用的应用 2.1 需求分析需求分析 2.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架 2.3 技术指标分析技术指标分析2.1 需求分析需求分析 电力通信网作为智能电网的基础支撑平台，在保障电网安全运行、市场经营和公司现代化管理等方面发挥着重要作用。随着

9、当前电力通信网络的巨型化巨型化、异构化异构化和电电力业务的爆炸式增长力业务的爆炸式增长，传统以SDH 技术为基础的电力承载网已无法满足其“动态资源分配、流量可观可控”的需求。采取通信与信息网协同建设，进一步向更高层面的ICT 方向发展，将会使电力通信网络取得系统层面的效果。 作为目前最热门的网络技术，SDN（软件定义网络）技术将网络的控制层面控制层面与数据层面数据层面分离，实现了网络虚拟网络虚拟化化、集中控制集中控制、流量管控流量管控、QoS 保障保障和快速故障诊断快速故障诊断等功能。SDN 技术可以改变现有电力通信网络的静态配置、运行效果差等现状，并与以服务器领域为代表的主站动态化趋势相吻合

10、，促进电力通信网向ICT方向的演进，成为构建电力通信网络的最佳选择之一。2.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架 当前电力通信网仅从传输信道进行优化，并没有满足电力生产流程对通信网络的可观察、可控制的要求，电力各个业务部门只有在获得对通信网络的控制能力前提下，才能将其业务与通信紧密融合。 基于OpenFlow 的电力通信网络平台框架图如下图所示2.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架在通信网络平台化条件下，电力通信网成“虚拟竖虚拟竖井井”结构，各部门拥有自己的虚拟网络，并根据自己的业务特性配置虚拟网络。电力部门中心站的虚拟网虚拟网平台控制器平台控制器协调通信资源的分配，

11、并划分虚拟网络；而各业务部门的控制服务控制服务器器则根据各自的生产流程来配置、监控其通信网络，控制器与电力业务流程相结合的模型设计及其优化算法成为技术关键。控制器是提升通信网络性能、资源共享能力的技术关键，更重要的是其提供了将通信网络融入电力业务流程的途径。2.2 “保护系统专网保护系统专网”体系框架体系框架 右图为电力通信网汇聚层SDN 的总体架构 在右图电力通信架构中，采用SDN 构成一个控制/转发分离的网络，各部门很容易在控制器上编程控制网络的转发行为，并实现BAS、防火墙等硬件功能2.3 技术指标分析技术指标分析 虚拟网资源分配和隔离 OpenFlow 网络能够为虚拟网络分配资源，区分不同的流量，将不同的流量交给不同的虚拟网络进行处理。其可以将电力通信网络中，不同部门的业务流量进