电力同步网网管系统部署方案

邢泽超;滕玲;高强;王妙心;汪洋

【摘 要】为了解决目前电力同步网络缺乏统一管理的问题,研究了电力同步网管的关键技术,针对电力通信的特点,提出了第三方网管集中部署,原厂家网管集中部署,第三方网管分散部署,原厂家网管分散部署4种司步网管系统部署方案.并从初期投资、运维成本、技术优势三方面对这4种部署方案分析比较,得出第三方网管集中部署方案为国家电网电力同步网的最佳部署方案.最后以华北地区为例,给出了该部署方案的具体实施案例.

【期刊名称】《中国电力》 【年(卷),期】2015(048)012 【总页数】6页(P1-5,11)

【关键词】电力同步网;网管系统;关键技术;部署方案 【作 者】邢泽超;滕玲;高强;王妙心;汪洋

【作者单位】中国电力科学研究院信息通信研究所,北京 100192;中国电力科学研究院信息通信研究所,北京 100192;中国电力科学研究院信息通信研究所,北京 100192;中国电力科学研究院信息通信研究所,北京 100192;中国电力科学研究院信息通信研究所,北京 100192 【正文语种】中 文 【中图分类】TM762

0 引言

在电力系统中，电力频率同步网在故障分析、控制监视及运行管理等方面发挥着巨大的作用[1]。作为电网正常运转的有力保障系统，频率同步网能够为整个电网业务提供精确统一的频率同步基准[1-2]。为了电力事业的蓬勃发展，电力频率同步网正在持续地发展建设中。

伴随着同步网络中设备种类和数量不断增加，整个网络的复杂性日益提高，各开发商采用各自不同的技术自行研制各种网管系统，且大都采用各自的管理协议[3-4]。这种情况下不可避免地带来网络协议互不兼容，管理信息不能互通，管理内容庞杂，操作界面多样以及缺乏对整个网络的综合管理等问题。

为了解决上述同步网网管中出现的网络协议不统一以及缺乏综合管理手段等问题，本文从电力同步网现状出发，分析了电力同步网网管中的关键技术，并对部署方案展开深入研究，最后提出最佳部署方案。 1 电力同步网网管现状及分析

目前电力频率同步网仅部署原厂商网管，且采用属地化运维的管理模式，缺少统一监控手段。根据调研情况统计，全网设备网管（含本地维护终端）共计38套，其中包括东北分部1套、华东分部1套、省电力公司36套，全国仅有16个省电力公司部署了原厂家网管系统，其余11个省电力公司的同步设备均未实现管理。 频率同步网全网时钟设备共计405台，纳入网管管理的设备共有176台，占全网设备总数的43.46%，有一半多时钟设备未实现管理。在已部署的频率同步网网管中，均为原厂商网管。全网原厂商网管厂家共4家，分别为欣泰、华为、大唐电信、泰坦。主流厂家共3家，分别为华为、大唐电信、泰坦，他们管理设备数量占全网被管设备总数的99.4%。

从上述结果来看，各厂商的网管未对本厂商的同步设备进行统一有效的管理，也无

法管理其他厂商设备，缺乏对全网同步设备进行统一维护管理的手段，因此急需研究一套合理的电力同步网管理方案，进行统一部署，实现对同步设备和不同厂家网管系统或维护终端的统一管理。 2 电力同步网网管系统技术研究 2.1 电力同步网管的层次分析

电力同步网络管理系统，依据所管理的网络或设备的不同，可以划分为3个层次，如图1所示。

在电力同步网络中，设备监控也称网元管理，指同步设备本身的设备网管，设备网管是专业网管和综合网管的基础。专业网络管理指的是对单一网络的管理，电力同步网络管理就是其中一种。综合网络管理是面向综合通信网的网络管理，又称为统一网络管理，在电力系统中，国家电网远程终端维护管理系统（terminal management system，TMS）就是综合网络管理系统。 图1 网络管理的层次Fig.1 Network management levels 2.2 电力同步网网管系统管理模式

网管系统的管理模式主要包括集中式管理模式、分布式管理模式以及分级分布式管理模式。

2.2.1 集中式管理模式

如图2所示，由于初始的网络规模较小，其管理的网元以及需要传递的信息量有限，考虑到行政上需要集中管理等因素，通常采用集中式管理，由一个网络管理中心管理全网的网元。图中PRC是全国基准时钟；LPR是二级时钟。

图2 集中式网络通信管理Fig.2 Communication management of centralized network

2.2.2 分布式管理模式

与集中式网络管理模式不同，分布式管理模式将所需管理的网络划分为几部分。对

每个管理区域进行集中式管理，由一个网络管理中心管理该区域的网元，如图3所示。

图3 分布式网络通信管理Fig.3 Communication management of distributed network

2.2.3 分级分布式管理模式

分级分布模式实际上是以上2种模式的综合。对规模较大网络的管理出现实行分级分布式模式，即对整个网络划分后的每个区域进行集中式管理，并且设置高一级的管理中心，负责管理每个区域的网络管理中心，方便统一管理，以及有助于相互之间信息的流通，如图4所示。

图4 分级分布式网络管理模式Fig.4 Management model of hierarchical distributed network

2.3 电力同步网网管系统接口协议

要构建统一的多厂商同步设备的网络管理系统，各厂商设备或维护终端与专业网管的接入协议也是要研究并明确的技术点之一。网管系统的接口协议主要有TL1协议（transaction language-1）、通用对象请求代理体系结构协议（common object request broker architecture，CORBA）、简单网络管理协议（simple network management protocol， SNMP）。

TL1协议是电信管理网（telecommunications management network，TMN）的规范接口。TL1是一个基于字符的管理协议，因此，消息阅读很容易，不需要复杂的调试和协议分析器[5-7]。但是，由于网元设备的主要工作就是用户管理、登录、注销、协议的解析以及TL1命令的回复过程，TL1的解析部分需要耗费大量的时间精力，为了达到能够管理多个厂家的设备效果，开发成本较高。

CORBA协议：CORBA既能像TL1接口一样可靠的支持告警、配置和性能管理[8-11]，在建模方面又属于粗粒度建模，开发、测试和TL1相比都相对简单，对各种

底层通信协议完全屏蔽。CORBA接口也有一定的缺点，如需要购买第三方的CORBA软件平台，费用也较高。

SNMP协议：SNMP协议作为TCP/IP协议栈中的网络管理协议，在计算机网络管理中被广泛采用[11-20]。SNMP协议的优点是协议简单、可靠，不需要第三方软件支持，开发和维护简单，而且该协议正在不断的发展中，功能在不断地加强。 在电力同步网络部署方案中，SNMP协议开发维护简单，不需要第三方软件支持，一般使用SNMP作为同步设备的北向接口协议。CORBA协议对各种底层通信协议完全屏蔽，一般使用CORBA协议作为原厂家设备网管的北向接口协议。 3 网管系统部署方案的设计实施 3.1 部署方案

网管系统的部署方式直接影响到该系统的管理效率及投资成本，同时与网络的演进及TMS的接入密切相关。因此，建设同步网网管系统前期对其部署方式进行研究是重要环节。通过对同步网管系统技术的研究，结合电力通信本身的特点，提出了同步网网管部署4种模式：第三方网管集中部署、原厂商网管集中部署、第三方网管分散部署、原厂商网管分散部署。

模式1：第三方网管集中部署。此模式由第三方网管对不同厂商同步网设备进行综合管理，实现跨设备厂商的网管统一监控，且此第三方网管在集中部署方式采用省集中模式，包括两级网管系统，其中骨干网第三方网管系统负责公司骨干同步网的网络管理，省级网管系统负责本省内同步网的网络管理。

模式2：原厂商网管集中部署。此模式由设备原厂网管对网络整体运行情况进行监视和配置，且此设备网管在省电力公司集中部署，负责管理骨干、省内所有同步网设备，在省内同步网设备品牌未统一的情况下，可能存在多套设备网管。 模式3：第三方网管分散部署。此模式由第三方网管对不同厂商同步网设备进行综合管理，实现跨设备厂商的网管统一监控，且此第三方网管分别在骨干、省、地县

三级部署，分别负责管理骨干、省、地县同步网设备。

模式4：原厂商网管分散部署。此种模式由设备原厂网管对网络整体运行情况进行监视和配置，且此设备网管分别在骨干、省、地县三级部署，负责管理骨干、省、地县所有同步网设备。 3.2 部署方案比较

下面从初期投资、运维成本、技术优势三方面对这4种部署方式进行对网管的部署方式进行研究。 3.2.1 初期投资

模式1（第三方网管集中部署方式）：初期建设需要进行第三方网管的开发，并开放第三方网管的北向接口，同时还要完成所有设备与集中部署的第三方网管的接入工作。网络也需进行整改，初期改造建设时存在一定资金、人力的投入。每个单位投资平均为300万元左右。

模式2（原厂商网管集中部署方式）：初期建设需要进行原厂商网管的开发，并开放原厂商网管的北向接口，同时还要完成所有设备与集中部署的原厂商网管的接入工作，网络也需进行相关整改，初期改造建设时存在一定资金、人力的投入。此外，原厂商网管集中部署方式需要完成同步网设备的品牌集中工作，将原厂商控制在3家以内，每个厂家网管投资平均为200万元左右，3个原厂商网管需要600万元左右。

模式3（第三方网管分散部署方式）：需要新建第三方网管单位投资大概每套100万元，每个省平均10套网管，总部1套网管，建设费用约为 1100万元。

模式4（原厂商网管分散部署方式）：目前部分单位已经具备分散部署的厂商网管，则无需新建网管，仅需完成相关接口的开发和开放工作即可，单套投资约为4万元，每个省平均约10套，总部1套，建设费用约为440万元。

以上4种模式初期投资的预估数字是以往经验的总结以及前期与厂家调研的结果。

综上所述，模式1（第三方网管集中部署方式）在前期投资方面优势明显。 3.2.2 运维成本及难度

模式1（第三方网管集中部署方式）：采用该种方式只需同一个第三方厂商进行维保合同的签订，运维人员只需掌握一种第三方网管的应用功能，就可以完成日常的网络运维；第三方网管均接入TMS后，对于集中部署的第三方网管仅需维护一套第三方网管的北向接口。该种方式运维成本和难度都较低。

模式2（原厂商网管集中部署方式）：在设备未做品牌集中前，即使是省集中部署模式的原厂家网管均存在2种及以上的原厂商网管，则需协调多家厂商，维保费用相对较高，且需要操作多个厂商的网管设备，不利于统一的管理；原厂商网管接入TMS后，需要维护多个原厂网管的北向接口，且接口协议可能存在多种，要求运维人员的能力较强。该种方式运维成本和难度都较高。

模式3（第三方网管分散部署方式）：采用该种方式需同不同级别的多个第三方厂商进行维保合同的签订，运维人员也需掌握多套第三方网管的应用功能，才可以完成日常的网络运维。第三方网管接入TMS后，因分散部署则需维护多套第三方网管的北向接口。该种方式运维成本和难度都较高。

模式4（原厂商网管分散部署方式）：分散部署模式的原厂家网管会存在于不同层级，每个省至少10套以上原厂商网管，运维则需协调多家厂商，维保费用相对较高，且需要操作多厂商的网管设备，不利于统一的管理。分散部署的原厂商网管均接入TMS后，需要维护多个原厂网管的北向接口，且接口协议可能存在多种，要求运维人员的能力较强。该种方式运维成本和难度都较高。

在维护成本和难度上，模式1（第三方网管集中部署）的运维成本和运维难度都比较低。 3.2.3 技术优势

在网络管控能力上，因为集中部署方式将分散的设备集中管理，具备非常强的集中

管控能力，更能够对同步网的MTIE、TDEV和FREQ等性能数据进行统计分析，而分散部署方式只能对部分设备的性能数据进行分析，所以在网络管控能力上模式1与模式2要强于模式3和模式4。

在技术标准化能力上，原厂商网管普遍不具备成熟的北向接口，接入TMS需要进行网管升级，且原厂商网管的北向接口协议类型众多，技术标准化能力较弱。虽然第三方网管已经对被管设备的接入进行了归一化处理，但对于模式3的分散建设，势必出现多厂家多协议的情况，技术标准化能力较低。而模式1（第三方网管集中部署方式）只需开发1套第三方网管的接口协议程序，并且可通过一种协议传送多种数据，协议数量较少，协议转换工作量较小。此外，对于网络内设备的变更不会对TMS接入造成影响，只要设备接入到第三方网管，网管接口无需更改就可上报变更后的设备信息。因此在技术标准化能力上模式1要强于模式2、模式3、模式4。

在技术方面，模式1（第三方网管集中部署）在网络管控能力和技术标准化能力上优势明显。

综上所述，4种部署模式的优缺点对比如表1所示。因此，今后同步网网管的演进及发展过程中，建议进行同步网网管系统集中部署方式，同时考虑建设第三方综合网管，即为模式1（第三方网管集中部署的方式），集中管控能力强，可降低后期运维成本，同时便于TMS系统的接入。

表1 网管部署方式优劣比较Table 1 Comparison of network deployment mode模式1评价指标模式2模式3模式4初期投资 大 中 大 小运维成本 低 中 中 高技术优势 强 弱 中 弱综合选择 优 良 良 中 3.3 网管部署方案的实施

以华北地区同步网络管理为例，给出网管部署方案的具体实施，如图5所示。 图5 华北地区网管部署方案Fig.5 Deployment scheme of north China

network management

该方案以第三方网管集中管理部署方案为基础，分为骨干网和省级网两级架构，在华北地区骨干同步网和省级同步网均使用了第三方同步网网管管理同步网络及设备。其中，山西省第三方网络管理系统管理省级以及地市级的同步设备和/或原厂家同步设备网管。省级第三方同步网络管理系统获取同步信息有2种方式：通过SNMP协议采集同步设备信息，通过CORBA协议采集设备网管信息，该同步信息通过电力调度数据网进行传递。省级第三方同步网管得到的同步信息通过综合数据网传递到省级的TMS综合网管，省级TMS综合网管再将同步信息通过综合数据网传递到国家电网TMS综合网管。为了网络的安全性考虑，在调度数据网和综合数据网之间需要添加网络防火墙。

骨干网的同步信息同样是通过调度数据网传递到骨干网的第三方同步网管，再经由综合数据网传递到国家电网TMS综合网管。 4 结语

网络管理系统的建设，在电力同步网发展到一定阶段时，起着举足轻重的作用。本文从支持电力同步网络高效运转为出发点，以电力同步网网管系统的关键技术为基础，提出了第三方网管集中部署为最适合电力同步网管部署的最优方案，并以华北地区为例，描述了第三方网管集中部署的实际应用。电力同步网络管理的建设将在发现和解决问题的过程中，逐渐发展完善，作为电力同步网的应用系统，有着广阔的明天。 参考文献：

[1]王玉东，尤天晴.电力系统时间同步组网研究[J].电力系统通信，2009，30（7）：64－67.WANG Yudong,YOU Tianqing.The research of power system time synchronization.network[J].Communications for Electric Power System,2009,30(7):64-67.

[2]陈宝仁.电网一体化时频同步网建设方案研究[J].电力勘测设计，2012（2）：57－62.CHEN Baoren.The research ofgrid integration time and frequency synchronized construction plan [J].Electric Power Survey Design,2012(2):57-62.

[3]刘丽娜.电力系统通信综合网管系统的发展前景[J].电力系统通信，2004，25（7）：5－7.LIU Lina. The development prospects of power system communication integrated network management system [J].Communications for Electric Power System,2004,25(7):5-7.

[4]王武朝.电力通信网综合网管系统建设思路[J].电力系统通信，2006，27（5）：16－20.WANG Wuchao.The construction ideasofelectric power communication network management system[J].Communications for Electric Power System,2006,27(5):16-20.

[5]刘童娜.电力通信网络管理协议的实现[D].保定：华北电力大学，2003. [6]李天剑，曾文方.网络管理协议的分析与展望[J].计算机系统应用，1999（5）：17－20.LI Tianjian,ZENG Wenfang.Analysis and prospect of network management protocol[J].Computer System Application,1999(5):17-20. [7]廖建新，张成，王晶，等.移动智能网网管系统的分析与设计[J].现代电信科技，2002（5）：22－24.LIAO Jianxin,ZHANG Cheng,WANG Jing,etal.Mobile intelligent network system analysis and design [J].Journal of Modern Telecommunication Technology,2002(5):22-24.

[8]路欣，彭来献.CORBA在网络管理中的研究与应用[J].现代电子技术，2006（10）：47－49.LU Xin,PENG Laixian.The research and application of CORBA in network management [J].Journal of Modern Electronic Technology,2006(10):47-49.

[9]方宁生，沈卓韦.基于CORBA的网络管理[J].计算机工程与应用，2002（9）：142－146.FANG Ningsheng,SHEN Zhuowei.The network management based on CORBA [J].Computer Engineering and Application,2002(9):142-146.

[10]朱彦军，王斌君，张炜，等.应用CORBA的光网络管理系统[J].信息网络安全，2013（12）：87－89.ZHU Yanjun,WANG Binjun,ZHANG Wei,et al.The optical network management system based on CORBA [J].Information Network Security,2013(12):87-89.

[11]邵华欣，李振富，刘彩丽，等.综合网络管理系统体系结构设计[J].现代电子术，2011，34（9）：21－24.SHAO Huaxin,LI Zhenfu,LIU Caili,et al.Integrated network management system architecture design[J].Journal of Modern Electronic Technique,2011,34(9):21-24.

[12]李昕.基于SNMP技术的网络管理系统开发[J].机械工程与自动化，2014（4）：34－36.LI Xin.The development of network management system based on SNMP[J].Journal of Mechanical Engineering and Automation,2014(4):34-36. [13]潘峰楠.基于SNMP协议校园网络管理系统设计与实现[J].网络安全技术与应用，2014（11）：11－14.PAN Fengnan.The design and implementation of campus network management system based on SNMP protocol [J].Journal of Network Security Technology and Applications,2014(11):11-14. [14]韩本帅，孙中尉，崔海鹏，等.智能变电站过程层时间同步方式研究[J].中国电力，2012，45（11）：86－90.HAN Benshuai,SUN Zhongwei,CUI

Haipeng,et al.Research on time synchronization mode in process level of smart substation[J].Electric Power,2012,45(11):86-90.

[15]曹阳，高志远，杨胜春，等.云计算模式在电力调度系统中的应用[J].中国电力，

2012，45（6）：14－17.CAO Yang,GAO Zhiyuan,YANG Shengchun,et al.Application of cloud computing in power dispatching systems[J].Electric Power,2012,45(6):14-17.

[16]颜怡.SNMP协议在校园网络管理中的应用[D].重庆：重庆大学，2008. [17]李博.基于SNMP协议网管系统关键技术的研究与实现[D].北京：北京交通大学，2008.

[18]郑孝平.基于SNMP协议的网络管理平台的研究与实现[D].上海：上海交通大学，2012.

[19]赵永生，刘海峰，梁文武，等.智能变电站同步整组试验方法[J].中国电力，2015，48（5）：156-160.ZHAO Yongsheng,LIU Haifeng,LIANG Wenwu,et al.Study on the whole system synchronization testing method in smart substation[J].Electric Power，2015，48（5）：156-160.

[20]霍沫霖，单葆国.欧洲智能用电发展综述及启示[J].中国电力，2012，45（11）：91－95.HUO Molin,SHAN Baoguo.Overview and reflection of european smart end-use development[J].Electric Power,2012,45(11):91-95.