电力调度交换网网络结构探讨

电力调度交换网网络结构探讨

华中电力调度交易中心 王强

摘要:本文论述了电网调度管理、编号与调度交换网结构关系，提出了等级双归、

复合双归两种结构形式，重点分析了复合双归结构在电力调度交换网组网中的具体应用方式。

关键词：调度交换网 编号 等级双归结构 复合双归结构

1. 前言

自从1972年电力通信专网开始构建以来，电力调度交换网就一直是电力通信专网的一个核心组成部分。由于受当时电网规模小、通信网架薄弱等客观条件限制，电力调度交换网具有鲜明的时代特点：

1、网络结构简单。大多数采用星形结构，调度交换机主要起汇接电话的作用。 2、传输通道在相当长的时间内是以载波电路为主。

3、各级调度分别建网。国家电网、区域电网、省级电网甚至地区各自组建调度交换网，各级网络之间基本无组网。

4、缺乏统一编号。

上述特点，使得电力调度交换网整体呈现网络结构不合理、中继接续时间长、通话质量差、可靠性低、网络功能简单等一系列问题。电网结构的不断变化，致使调度交换网网络结构日益混乱，不能适应快速发展的电网需要。同时，各级调度交换网之间由于缺乏统一的组网技术方案，相互之间不能互联互通，导致了相当程度的重复建设和资源浪费，并且给运行维护和管理增加了许多困难。

建设一个结构清晰、技术先进、运行可靠，有利于优化资源配置，有利于各级调度交换网之间互联互通的全国电力调度交换网，已经成为电力通信技术人员为电网生产提供优质服务的一项重要任务。

从技术上看，建设一个全新的调度交换网络，首先需要解决网络结构、编号方案、信令方式等三个方面的问题，其中网络结构的确定是最难以处理的问题。本文将就电力调度交换网的结构提出一些建设性的思路。

2. 调度交换网与电网调度管理

全国电网按分层管理的原则，分国家、区域网、省、地区、县等五级调度。国家电网公司国家电网公司直接调度管理±500 kV直流线路、跨区500kV 交流联络线、网调等，区域电网公司调度管理500kV 交流线及厂站、跨省联络线、省调等，省调调度管理500kV 交流变电所的220kV 部份、220kV 交流线及厂站、地调等，地调调度管理220kV 变电所的110kV 部份、110kV 交流线及厂站、县调等，县调调度管理110kV 变电所的35kV 部份、35kV 及以下线路及变电所。

目前，调度交换网主要覆盖五级级调度管理机构、220kV 及以上变电所及电站。大部分110kV 变电所、少量220kV 变电所实现了自动化控制调度。330 kV及以上变电所及电站、大部分220kV 厂站仍然为人工控制调度，调度交换网就是为各个人工调度对象之间提供语音服务的通信网络。为满足上述调度机构对自己所管辖的调度对象的管理要求，各级电网公司建设了相对应的独立的调度交换网络（如图1所示）。从总体上看，全国电力调度存在四级相对独立的调度交换网络，各层网络之间存在明显的重叠与交叉。

目前的调度交换网由于各自相对独立，因而基本上采用简单的星形结构，有的甚至只是一台单机，根本没有组网。产生这种现象的原因首先是存在五级相对独立的调度管理关系，其次是一定历史时期因技术发展的限制而采取的简单而有效的技术手段。

从发展的角度看，将会有以下三大因素会导致上述调度管理关系的巨大调整与变化： 第一、电力需求的快速增长将会促进更高电压等级的电网出现。随着“西电东送、南北互供”格局的初步形成，1000KV 电压等级的输电线路将在近两年出现，在2010年前后形成一定的规模，在2020年将形成基于1000KV 线路的输电网络。因此，各级调度管理关系将会随着100KV 输电线路的逐步增多而进行重大调整。

第二、技术进步将会导致越来越多、越来越高电厂等级的厂站实行无人值班的自动化控制调度。在“十一五”末期大部分220KV 变电所将会实现无人值守，因此未来的调度交换网建设不宜将220KV 系统作为重点。

第三、电网结构将会有巨大变化。“十五”期间，大部分省级电网骨干网架仍220KV 系统，根据规划，“十一五”期间，省级电网结构将会有重大变化，500KV 网架将会形成，200KV 系统将会逐步分片解裂。

对于重新组建的全国调度交换网络，应能适应上述调度管理关系的变化。在看到上述变化的同时，还要看到三个不变：

1、 五级调度管理机构不会变。五级调度管理机构是中国电网长期发展的产物，是保证电

网安全稳定运行的必要条件，因而具有长期的稳定性。

2、 电网电压等级不会变。全国电网形成的500KV 、220KV 、110KV 电压等级不会变化，

虽然近几年会出现100KV 的输电线路，但这只是在原有基础上增加一个电压等级而已。

3、 行政区域不会变。

在设计全国调度交换网网络结构时，同时应把握以下四条原则：

1、 能满足各级调度机构对各自管理对象的调度管理。这是统一组网的根本任务。 2、 能适应未来调度关系的调整与变化。这是调度交换网生存能力的体现。

3、 能有效避免重复投资与建设，降低系统维护工作量。这是对调度交换网的经济性要求。 4、 网络结构简单，易于扩展。这是对统一组网的技术性要求。

三变、三不变及四条原则，是调度交换网与电网调度管理关系的集中体现，是指导统一组建全国调度交换网的重要思想，应在规划及工程设计建设中得到充分体现。

在“十一五”规划中，基于容灾及系统安全性的需要，国家电网公司考虑设置异地备调，各区域公司也可选择网内的某个省调为网调的备调。因此，调度交换网的网络结构还应适应设置备调的要求。

3. 网络结构与编号

统一编号统一组网的最基本条件，是网络规划的一个重要组成部分。在确定网络结构方案时，必须与编号方案统一考虑。从网络的角度来说，编号在实际上代表着网络的组织系统和容量。

网络结构与编号需要同步进行，二者不可偏废。在设计一种网络结构时，应同时考虑基于该结构的编号方案。当然，也可在某种编号方案的指导下进行网络结构的设计。

电力系统行政交换网所使用的9位编号方式已为全国电力系统职工广为熟悉，具有很好的群众基础。部分网省在进行调度交换机互联时已参照行政编号方案对调度交换网进行了编号。考虑到全国组网应尽可能兼容现有的调度交换网络及编号方式。笔者也赞同电力调度交换网采取类似于行政交换网的编号方案。

建议全国电力调度交换网采用九位等位编号，编号方式如下： 网内编号：X1 X2 X3 PQRSAB X1：调度交换网字冠。建议X1取8。 X2：区域电网

X3：区域电网公司及省级电网

PQ ：代表地区。建议各地区的PQ 应与电力系统行政编号的第四、第五位保持一致。 RS ：代表地区内的站点。其中5X 代表地级以上调度部门，6X 代表500KV 厂站。2X 、3X 、4X 作为220KV 及以下厂站以及县级调度部门编号使用。7X 代表1000KV 厂站。1X 暂不使用，R 位不得使用0、8、9。由于有部分地区已开始局部组网，RS 的编号差异较大，建议在全国组网时不必强求统一。

AB ：代表用户号，编号范围11－79，其中11（11-14）作为电力调度台的组号，15（15-16）作为通信调度台的组号。

网、省、地三级调度以及500KV 及以上变电站、发电厂的用户采用4位编号。所有变电站、发电厂原则上纳入所在地区编号范围。

上述编号有以下几个特点：

1、 地域性非常强。按区域电网、省、地区进行编号。

2、 分类编号。调度机构、不同电压等级的厂站使用不同的编号。 3、 方向号与行政保持协调，有利于用户接受与使用。

4. 电力调度交换网的结构

电话交换网的结构一般可以分为等级结构和拓扑结构。

在考虑调度交换网的结构时要遵循前面所述的“三变、三不变、四条原则”、地域化编号方案、备调设置，重点把握不变、充分适应变化。

在电力系统通信中，还特别强调业务的可靠性，具体要求体现为每种业务从调度端至被调端必须具备两种不同物理路径的通道，电力调度电话也不例外。“双归”接入是满足此项条件最好方式。

为解决电力调度交换网组网问题，本文将对两种新型网络结构进行探讨：等级双归结构及复合双归结构。

4.1. 等级双归结构

等级结构是指网络采用不同等级的交换局组成，不同的等级的交换网局主要是指交换局具有不同的服务范围。双归方式是电力通信可靠性要求的具体体现。

等级双归结构的方案如下：

1. 采用逐级汇接方式。通过四级汇接将所有的调度对象连成一体。

2. 各厂站端局通过两条中继分别汇接于两个不同地市调度中心，形成双归模式。 3. 各地市调度中心汇接于省调度中心。

4. 各省调度中心汇接于区域调度中心及区域备调。

5. 各区域调度中心汇接于国家调度中心及备调中心，同时国调与区域备调相连。保证

了国调至每个网省公司都具有两条独立路径。 电力调度交换网等级双归结构方案如图2所示。

等级双归结构的优点：1、结构简单，组网容易；2、层次清晰，交换机选路简单；3、管理和维护方便。

等级双归结构可靠性不够高，主要体现在两个方面：1、国调至被调对象路径上存在省调单节点，任何单点故障都会导致国调与该省范围内的调度对象失去联系；2、所有厂站均经过地调汇接，需大量使用城网、农网通信电路，这些电路的可靠性与一、二级相比有较大差距。

另外，从电路调配上看，一个厂站同时接入两个地调，在电路组织上会存在许多困难。

4.2. 复合双归结构

网络的拓扑结构主要指网络中节点的连接方式。常用的拓扑结构有树形、链形、星形、环形、网状形等，复合结构就是上述基本结构的叠加与综合应用。因而实际的网络常常是复合结构，但具体方式则各自不同。

“十一五”末，全国五级电力机构及所有被调对象（220KV 以上厂站）预计有7000个左右，要组成一个覆盖这么多对象的统一的调度交换网络，同时还要满足前面所述的种种要求，网络结构不仅需要分层，而且还应当是多种拓扑结构的有效复合。

本文所提出的复合双归结构，也是一种五层结构，即四层汇接、一层接入。四层汇接是一种改进的等级结构，接入层采用双归结构。下面按自上而下的层次结构进行分析。

一、国家-区域公司间的网络结构

按照国调、网调皆设备调的思路，国调（及备调）与每个网调之间均建立直连关系，同时国调与区域备调间也建立联接关系，以此作为至各网调的迂回通道，从而保证网络的可靠

性。网络结构见图3，从结构上看，这是以星形为主、辅以环形的复合结构。

二、网省间的网络结构 区域调度中心既是全国电力调度交换网中的一个重要本枢纽节点，在本地区的调度网

中，又处于中心的位置。在统一的全国调度交换网形成前，部分区域电网内已经或正在形成本地区范围内的统一网络。从历史的角度看，区域电网公司对统一的调度交换网有着更为迫切的需求，因为区域内各级调度之间的联系更为频繁与密切。

区域电网公司主要调度管理500KV 厂站及省间220KV 联络线，参与管理部分直流输电线路及网间联络线。省公司管理部分500KV 厂站、大部分220KV 厂站，参与管理大部分500KV 厂站、省间联络线。网省公司大部分调度对象进行着双重调度管理，他们对通信的需求是同样的。

对于500KV 网架的地域范围而言，它的省域特征明显，地区（行政区域）特征较少。将500KV 厂站通过地调汇接的操作性及可靠性都较低，同时，全部厂站通过省调一个点汇接也不能满足可靠性要求。

对于500KV 及以上电压等级的厂站，我们建议采取如下方案（见图4）：

1. 各省除了省调度中心设置汇接局以外，再在另外地理位置合适的地区选择1~2个

500KV 变电站作为骨干接点，形成省级汇接中心，专门汇接500KV 厂站。 2. 网调与每个省采用两点方式连接，省内各骨干接点互相连接，在骨干层构成复合结

构。每个500KV 厂站通过两条路径分别接到省调及其中一个骨干接点，在接入层构成双归结构。

3. 区域备调与所有网内所

有其它省公司相连。 该结构的优点有：1、对调度管理关系的适应性极强。不仅可以适应全国现有各种调度管理关系，而且在调度管理关系调整变化时，网络不需作任何调整；2、网络可

靠性高。由于设立了500KV 骨干接点，所有其它500KV 厂站均可通过可靠性很高的OPGW 光纤通信电路进行汇接，减少了经过城网的环节；3、减少了对通道资源的占用。由于是就近汇接，所用通信电路的长度也大大减小，同时可靠性以得到了进一步提高。

该结构的不足：由于将省调作为500KV 及以上电压等级厂站的汇接点，因而省调的压力较大。

三、省地间的网络结构

由于管辖范围的不同以及历史、技术等方面的原因，造成了大部分区域电网公司内存在网级、省地级两个相互独立的调度交换网的现状，这种现象已难以适应电网发展的需求。实现网省两级调度交换网的融合与统一，是电网发展的内在需求。

在前面，我们已经对500KV 及以上电压等级的厂站、省级以上的调度机构的组网方案进行了探讨，下面我们将以此为基础，对省级以下（主要是地调、220KV 厂站）调度对象的组网方案进行分析。

1、 方式一：充分融合方案 在500KV 网架基础上，利用220KV 厂站与500KV 变电站的纽带关系，220KV 厂站就近接入500KV 变电站，即将每个500KV 变电站都作为220KV 变电站的汇接局，同时220KV 厂站与其有调度管理关系的地调相连，从而也形成双归结构（如图5所示）。

该结构的优点有：1、接入简单；2网络可靠；3、属地特征明显，易于管理。不足之处主要有：将500KV 变电站作为220KV 变电站的汇接局将会导致500KV 变电站交换网机建设规模的不确定性，给两个层面的建设造成一定的难度，同时对每个500KV 变电站的运行维护提出的要求更高。

2、 方式二：同一地区汇接方案

本方案的核心思想是在每个地区局寻找一个位置合适的220KV 变电站作为本地区除地调以外的另一个汇接局，用来汇接其它220KV 厂站。在省网以内，形成500KV 系统、地调及220KV 系统两个相对独立的网络。结构如图6所示。

这个方案最大的好处是对现有网络的调整最小，可操作性极强。同时由于两者之间保持了一定的独立性，有利于电网工程建设的开展。

3、 方式三：不同地区汇接方案

本方案只将地区局作为220KV 厂站的汇接局，与方式二一样，在省网以内，形成500KV 系统、地调及220KV 系统两个相对独立的网络。结构如图7所示。

这个方案优点有：1、保持了500KV 系统与220KV 系统的相对独立性；2、汇接局全部设在地调，管理及运行维护方便。

由于220KV 厂站跨区汇接，在通道安排方面会存在较大的困难，跨区同时给交换机的数据增加了复杂性。

4、三种方式的应用

从上述的分析看，每种方案都有自身的优点，都有应用的价值。对于尚未建交省地调度交换网的省网来说，方式一应是较好的选择；对于已建立省地调度交换网的省网来说，方式二是最佳选择，当然也可根据本地区实际情况选择方式三或其它方式。

四、复合双归结构的特点

在上面我们通过三个层面对复合双归结构进行了细节分析，并对省地结构提出了三种方式，使之能适应不同的应用情况。我们将上述的分层结构融合为一个整体，形成电力调度交换网总体结构图（见图8）。

该结构具有以下特点：

1、 结构稳定。对于国调、网调而言，一旦组网完毕后，无论电网如何发展变化，调度交

换网的网络将保持初始建设规模及结构不变，没有调整压力。

2、 可靠性高。首先，任何两个对象之间都具有两个独立的路由通道。第二，在采用少量

500KV 及220KV 变电站作为汇接局后，能充分利用高可靠的OPGW 光纤通信电路就

近接入。

3、 网络扩充简单。由于事先确定好了汇接局，所有新建厂站按照就近接入的原则直接接

入相对应的汇接局，无需像目前这样对每个厂站的接入方案都要进行反复论证。 4、 适应性强。由于实现了统一组网，不仅可以适应当前存在的多种不同的调度关系，而

且可以适应未来调度关系的调整变化。

5. 结论

网络结构方案是统一组网不可缺少的一个重要组成部分，是系统可靠性、灵活性、适应性、可扩充性、经济性的集中体现。组建全国电力调度交换网，探索出一个合适的网络结构形式的重要性是不言而喻的。

确定一个网络结构，会受到诸多条件的限制，如调度管理关系、编号方案、现有网络状况、建设模式、网络可靠性、资源耗费等，一个良好的结构体系将是上述条件的最佳回馈。

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等级双归结构与复合双归结构相比，前者具有结构简单、管理方便等优势，后者具有结构稳定、可靠性高、扩充简单、适应性强等特点，后者的优势显然更为突出。复合双归是否具有强大的生命力，这有待在实践中进行检验。

作者简介：

王强 出生于1966年，湖北洪湖人，硕士，高级工程师，长期从事电力通信技术与管理工作，已公开发表技术论文十余篇。

联系电话：93112-2232 E-MAIL：[email protected]

参考文献：

1． 董平、王强、周澍、高险峰、苏玲、金延等，《华中电力调度交换网组网方案研究》，

2005年3月

Structure Research of Power Dispatching Switching

Network

WANG Qiang

(Central China Electric Power Dispatching & Dealing Center, Wuhan 430077,China)

Abstract: This paper describes the relation between power grid dispatching& administration、Coding and Power Dispatching-Switching Network structure, and put forward two new net structure of Grade dual-homing structure and Complex dual-homing structure. It deeply analyzes the application of Complex dual-homing structure on power dispatching-switching network.

Keywords: Power Dispatching-Switching Network; Coding; Grade dual-homing structure; Complex dual-homing structure

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