电力调度交换网网络架构优化及技术演进分析.pdf

2023 年 11 月电力调度交换网网络架构优化及技术演进分析孙琳袁李鸿儒袁雷子乐袁刘志鹏（国网宁夏电力有限公司信息通信公司，宁夏 银川 750001）【摘要】新型电力系统的建设对电力调度交换网的业务支撑及运行稳定性提出了更高的要求遥 近年来袁新能源厂站的建设及并网对电力调度交换业务的需求不断上升袁调度员的日常业务量也急剧增加遥如何在满足业务接入需求的同时提升调度员工作质效袁为其减负成为当前的重要课题遥通过优化电力调度交换网网络架构以及引入软交换技术袁搭建程控调度交换与软交换相结合的系统组网方式袁在继承原电路交换高可靠性的同时提升其高效性遥【关键词】新型电力系统曰调度交换网曰软交换【中图分类号】TM73【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）11-0013-030 引言电力调度交换网主要为电网各级调度机构和调度站点提供调度电话服务，是保障电网调度指令畅通的重要支撑。随着新型电力系统的建设及并网接入，当前网络架构及并网接入模式的弊端日益凸显。同时，调度员的业务量也急剧增加，传统的时分复用（time谣division multiplexing,TDM）通信方式只能提供语音业务，已无法满足目前的业务处理需求。因此，亟待引入软交换等分组交换技术以满足当前业务应用需求，提升调度员工作质效1。同时，根据国家电网有限公司 “十四五”通信网规划专业指导意见，“十四五”期间仍然以电路交换技术体制为主，结合新业务需求与产业发展情况，统筹组织开展调度软交换等分组交换体制试点及技术演进策略研究。采用脉冲编码调制（pulse codemodulation,PCM）放号的被调厂站，若 PCM 设备不再承载其他业务，可采用合理技术方式放号逐步对其进行替代，原则上不再新增 PCM 设备2。为使公司电力调度交换网运行更加稳定，业务更加多样化，电力调度交换网技术演进将成为必然趋势。1 当前电力调度交换网存在的问题1.1 网络架构劣态凸显部分省份电力调度交换网并非采用标准型的树型网络架构，省公司主备调作为本省的汇接点，负责汇接地市公司主备调及国调、网调、省调直调站点，甚至是跨境站点，地市公司仅负责所辖范围内变电站调度电话远端延伸部署。随着新型电力系统的建设并网，对调度电话业务的需求急剧增加，造成省级汇接点汇接压力急剧上升，网络架构呈现头重脚轻态势。1.2 备调作用效果甚微电力调度交换网在各地区均进行“1+1”异地备份建设，但由于不同品牌的主备调设备，无法实现双机同组的架构模式，各地区备调仅为各单位所辖变电站布放调度号码。此外，当前电力调度交换网采用的调度台仅与本地程控调度交换设备互联，一旦本地程控调度交换设备故障，调度台将全部失效，无法对外联络。1.3 站点接入争议大目前，330 kV 及以下变电站和新能源站点调度电话部署归属及部署量无明确文件支撑，导致调度电话部署管理混乱、部署不全面、部署效率低等问题。2 电力调度交换网网络架构优化随着新型电力系统的建设，目前的电力调度交换网网络架构模式已无法满足电力调度交换网发展的需求，亟待进一步优化整合。为此，提出“做强主干网架，提升通信支撑能力；优化接入结构，提升业务接入能力”的目标，形成标准的“二级汇接三级交换”的网络架构模式。2.1 主干网网络架构在省公司及各地市公司主备调分别部署一套程控电力调度交换系统，两两形成异地互备且双机同组模式。主干网网络架构（图 1）如下：淤省公司主备节点作为本省的一级汇接节点（C1），地市公司主备节点作为本省的二级汇接节点（C2），与上一级汇接节点主备调调度交换设备互相连接进行容灾，即“口字型+交叉”模式，如果不具备条件，则采用简化架构，即“口字型”模式。于省公司汇接节点作为本省出局节点，经分部主备调调度交换设备接入全国电力调度交换网，实现省间调度电话业务的互通3。盂各接入站点根据调管等级分别接入公司一、二级汇接节点。其中，国调、网调直调站点采用“独立双路由”方式分别接入省公司主备调调度交换设备。省调直通信设计与应用132023 年 11 月C1 主调C1 主调C2 主调C2 主调备调备调备调备调省调直调站点省调直调站点国调、网调直调站点国调、网调直调站点图 1 主干网网络架构a.典型架构b.简化架构调站点按照地域划分采用“独立双路由”就近接入地市公司主备调调度交换设备。榆电力调度交换网局间中继（含与行政交换网互联中继）采用 2M 数字中继方式，使用 Q 信令互联互通。2.2 接入网网络架构2.2.1 调度台组网方式为充分发挥各级备调功能，部署双“2B+D”的双模调度台，两个“2B+D”接口分别接入主调、备调调度交换设备，网口接入软交换系统。一旦主调调度交换设备故障，在不变更工作现场的情况下，备调调度交换设备承接主调调度交换设备所有业务。同时，主备调调度交换设备形成双机同组模式，同组内的调度台可共享用户信息。2.2.2 远端放号组网方式为实现“做强主干网架”“优化接入结构”的目标，省公司的调度交换设备不再承担变电站、用户站等调度电话业务接入工作。所辖变电站根据属地化运维，用户站等新能源站点按照地域划分，均由各地市公司进行放号。现阶段主要采用 PCM 进行调度站点调度电话放号。受市场需求下降、技术更新较快等因素影响，大部分主流品牌 PCM 设备面临停产停服问题，后续调度电话部署不再新增 PCM 设备，而将采用“IP 用户板+综合接入设备（integrated accessdevice,IAD）”“E1 用户板+E1 集线盒+E1 混合接入设备”两种组网方式进行替代4。（1）“IP 用户板+IAD”。淤基本原理。基于 IP 软交换技术实现远端放号，如图 2 所示。在局端程控调度交换设备用户槽位内新增 IP 用户板，将 64 kbit/s 语音信号转换为 IP 语音包；在站端配置 IAD，将 IP 语音包转换为模拟语音信号；IP 用户板与 IAD 之间采用会话初始协议（session initialization protocol,SIP）。于组网方式。为降低 IP 网络在网络安全方面的影响，可采用“1+1”相互隔离的调度电话专用 IP 网络方式进行组网，调度站点的调度电话以双设备（IAD 2 套、模拟话机 2 部）、双通道（以太网传输专线 2 条）方式分别接入本地第一、第二汇接电力调度交换机 IP 用户板。单台同步数字体系（synchronous digital hierarchy,SDH）设备的站点可根据实际需要配置第二套 IAD，接入本地第二汇接电力调度交换机 IP 用户板。（2）“E1 用户板+E1 集线盒+E1 混合接入设备”。淤基本原理。基于 64K 电路时隙交换技术实现远端放号，如图 3 所示。在局端程控电力调度交换机用户槽位内新增 E1 用户板，并配置 E1 集线盒，将 30 路64K 语音信号封装并交叉分配至下行 E1 64K 时隙内；在站端配置 E1 混合接入设备，将上行 E1 64K 语音信号转换为模拟语音信号；互联信令采用数字线路信号和双音多频信号（DL1/DTMF）。于组网方式。E1 放号组网方式可直接替代现有两端 PCM 设备，无须进行传输通道 IP 化改造，采用 64K 电路时隙交换技术，不受 IP 网络安全影响。图 2 IP 放号原理程控调度交换设备IP 用户板中继路由管理呼叫管理维护管理终端注册管理局域网接口/SIP以太网传输通道局域网接口/SIPIAD外部交换局接口/双音多频模拟话机局端站端图 3 E1 放号原理程控调度交换设备E1 口/DL1（DTMF）E1用户板E1 集线盒信令解析及交互协议转换时隙交叉分配E1 传输通道E1 混合接入设备信令解析时隙提取协议解析外部交换局接口/双音多频模拟话机局端站端通信设计与应用142023 年 11 月2.3 辅助系统网络架构将电力调度交换网中其他辅助业务功能统称为辅助系统，如网管系统、录音系统等。（1）网管系统。网管系统是管理全网调度交换设备运行和维护的平台，用于反应、记录电力调度交换网的性能与异常情况，帮助运维人员及时发现和解决问题等。通常，在省公司主备调分别部署 1 套网管系统进行异地双机备份，其他站点则部署网管客户端，通过分权分域方式实现所辖范围内调度交换设备的维护与管理。另外，考虑到网络安全，还部署防火墙进行数据过滤、网络攻击检测及阻止等5。（2）录音系统。录音系统是对所有通话信息进行全量录音的专用系统，为后续事故调查等提供有力支撑。为进一步提高录音系统运行可靠性，可采用“本地录音+远程录音”的异地双备份模式进行部署。具体部署情况如下：淤本地录音。调度录音设备通过音频配线架与录音板进行互联，实现调度电话的录音，录音文件保存于本地录音设备。于远程录音。将调度台上联至调度交换承载网，将录音数据统一上传至集中录音服务器，进行异地备份。3 电力调度交换网技术演进软交换技术是下一代网络（next generation net谣work,NGN）的核心，是对多媒体、数据和语音等进行融合，向用户提供有质量保证、容易管理且具有新业务能力的网络技术。通过在电力调度交换网中引入软交换技术，可以引进更加多样化的业务模式，如视频会议、语音拨号等。但作为电力调度交换网引入的新技术，其实用性、可靠性还需进一步探索验证，因此可在省级层面部署一套软交换系统，与省公司主备调程控调度交换设备两两互联形成多机同组，正常运行情况下以程控调度交换系统为主，软交换系统为辅，即语音业务由程控调度交换系统承载，多媒体业务由软交换系统承载。极端情况（主备调程控调度交换设备全部故障）下全部业务由软交换系统承载。通过引入软交换技术以及更新调度台，电力调度交换网可实现以下功能。（1）调度台热键搜索。当调度台热键数量、标签页数量较多时，可使用调度台的热键搜索功能，通过输入热键名称的首字母、全拼或电话号码等进行检索，快速查找用户热键。（2）调度台黑白名单。将某电话号码放入黑名单后，该电话号码呼入时调度台既不振铃也不显示来电，只能在未接来电记录中看到来电记录；调度台设置白名单功能后，只有调度台热键号码才能呼叫调度台，对于非热键号码的呼叫，调度台则既不振铃也不显示来电，只能在未接来电记录中看到来电记录。通过设置黑白名单，可有效减少非电力调度业务相关电话号码来电对调度员的骚扰。（3）调度台本地录音。调度台本机具备录音功能，对调度台的所有通话进行录音，调度员可通过调度台查找相关通话记录并直接在调度台进行回听，方便调度员随时回溯调度事件。（4）调度台语音拨号。通过语音拨号方式可进行更快速的热键搜索，调度员只需说出热键的名称，调度台将自动根据语音信息进行分析查找，并自动跳转匹配的用户热键，调度员点击热键即可拨号。（5）电话会议功能。电话会议功能包括固定的电话会议及临时组会，在会议过程中可添加或剔除会议成员，同时可以显示参会成员姓名、号码，并用不同颜色区别显示应该参加却没有参加会议的成员。4 结语随着电力系统不断发展，电力调度交换网并网设备数量日益庞大，调管业务需求急剧上升，有必要优化网络架构，以提升电力调度网运行稳定性，减轻运维人员压力，同时缩短调度员重复性工作，提升调度员工作质效。因此，本文按照调管等级及所在区域划分统一并网站点接入原则，进一步优化网络架构，形成标准的“二级汇接三级交换”的网络架构模式。在原电力调度交换网的基础上引入软交换技术，既保证了传统调度交换系统稳定可靠性，又引入了多媒体业务，提升了调度员的工作质效，同时通过远程维护调度台，进一步减轻了运维人员压力，解决了目前公司电力调度交换网运维工作中存在的问题。参考文献1 刘海涛，董恩智.电力调度交换系统中软交换技术的应用探讨J.中国科技投资，2017（7）：182.2 张磊，崔俊彬，张然.软交换技术在电力调度交换网中的应用J.河北电力技术，2018，37（2）：35-37，49.3 黄红兵，章毅，李炳林.基于软交换技术的电力调度交换网录音方案研究J.电力信息与通信技术，2015，13（4）：1-5.4 刘顺华.软交换技术在电力通信网中的应用探讨J.中国高新技术企业，2015（31）：55-56.5 孙楠楠.软交换技术在电力调度系统中的应用研究D.北京：华北电力大学.2014.作者简介院孙琳（1991），女，汉族，宁夏中卫人，硕士研究生，工程师，研究方向为电力系统、通信系统应用。通信设计与应用15