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1.2无线宽带专网技术无线宽带专网方式带宽较高、系统容量较大、扩展性好,实时性较好,为电网公司在智能配电网建立全面覆盖、接入方式便捷的宽带综合业务通信平台提供了一个技术选择。但无线宽带通信网络的安全可靠性比有线通信网络低,目前业界主流的通信技术都有各自的缺点。全球微波互联接入(WiMAX)技术在国外应用较多,国内没有分配频点,存在政策风险;多载波无线信息本地环路(McWiLL)技术标准化程度不高,只有很少部分企业掌握核心技术,存在垄断风险;3GPP长期演进(LTE)技术尚未大规模商用,成熟度有待进一步验证[5]。230MHzLTE系统利用电力行业已有的230MHz负控频率资源(电力专用频率带宽1MHz,40个频点),通过扩充频点可实现上行15Mb/s和下行6Mb/s传输速率,采用多种解决高吞吐量和高可靠性传输的LTE关键技术,如自适应调制与编码(AdaptiveModulationandCoding,AMC)技术、混合自动重传请求(HybridAutomaticRepeat-Request,HARQ)技术、动态调度技术、干扰协调技术等,具备成本低、广覆盖和较大带宽的特点,并且组网灵活,便于施工。目前已有厂商研发出电力专用230MHzLTE产品。
1.3中压电力线载波技术中压电力线载波技术为电力系统特有的通信方式,利用10kV配电线路为媒质进行通信,无需布线,具有成本低、安全性好等优点。根据调制频带和带宽的不同可分为宽带技术和窄带技术。目前中压窄带电力线载波技术在配电通信领域使用较多,但由于频带限制,其传输带宽和实时性较低,同时中压电力线路情况复杂,开关众多,电力线载波通信容易受到配电网运行状况的影响[6]。以往因技术成熟度所限,中压电力线载波技术的大规模应用还比较少,仅仅作为对光纤和无线通信方式的补充手段,近年随着OFDM(正交频分复用)自适应调制解调、卷积编码、信道估计等技术的采用,中压宽带电力线载波技术也趋于成熟,视线路条件和环境情况,传输速率可达2~10Mb/s。目前中压宽带电力线载波技术在国外应用相对较多,在国内也开始试点应用。
1.4无线公网通信技术无线公网通信是指配用电终端设备通过无线通讯模块接入到无线公网,再经由专用光纤网络接入到主站系统的通信方式,目前无线公网通信主要包括GPRS、CDMA、3G等。无线公网通信方式具有系统容量较大,建设成本较低,运行维护简便等优点,但采用无线公网通信方式安全性、实时性不能得到保证。另外,无线公网通信方式每年需要向运营商支付的使用费用也很大。电力专网与无线公网通信技术见表2和表3。
2智能配电通信网建设原则
综合考虑智能配电网规划建设情况和业务需求,并通过配电网通信技术的综合比较,建议智能配电通信网建设原则如下:a.因地制宜,综合采用多种通信技术相结合的方式建设智能配电通信网络。宜以专网为主,公网为辅。b.应根据实施智能配电区域的具体情况选择合适的通信方式。配电网主干线路宜采用光纤通信方式,分支线路可采用光纤与无线及中压载波相结合的通信方式。c.实现“三遥”功能的站点、依赖通信实现故障自动隔离的馈线自动化区域、分布式电源等宜采用通信专网,优先采用光纤通信方式;实现“两遥”、“一遥”功能的站点可采用光纤通信、中压载波及无线通信等多种方式,但采用无线公网时需采取相应的安全防护策略。d.采用光纤通信方式的配电通信网可根据情况采用无源光网络(EPON/GPON)、工业以太网等通信技术。e.应充分考虑配网改造工程多、网架频繁变动的特点,智能配电通信网系统规划设计时要有预留和备份资源。f.光缆建设应充分考虑智能配电通信网建设需求,以及用电通信网和其它增值业务的接入需求,新建配电网电缆线路或架空线路宜同步建设通信光缆或预留光缆架设通道。g.进行LTE、中压宽带电力线载波等通信新技术试点建设,技术成熟时可进一步推广。
造实施完成,当时采用国内最先进的通信技术和设备。主干传输线路为光缆敷设,传输设备采用ZXA10155MSDH传输系统,下设27个光网络单元,每个光网络单元分配4个E1资源,可以实现话音、数据、图像信息的传输,但都属于2Mb/s以下速率的窄带综合素质业务。无线接入系统,当时由于为了解决灌区各水管所和各配水点的语音通话而建造,考虑到ZXWLL无线接入系统成本低,特别适合地域广阔、用户密度小、电缆无法敷设及应急备份等场合。2M时隙不够,数据业务传输速率过低现象暴露突显。
(二)无线基站运行业务几乎处于瘫
痪状态,按照业务用户量,原设计七号楼配置8个信道,现能正常业务工作的有5个,十二泵基站配置六信道,现正常工作的只有两个,南一泵基站配置6个,现正常工作的有3个。无法修复故障的原因是该设备生产厂家中兴公司已对该产品停产下线,故障板件无法返修。27个ONU站200AH蓄电池组严重亏损,蓄电能力几乎为零,一旦该站交流市电断电,就会影响该站和整个传输网络的正常运行。专网通信在本部门、本单位从属于其他主业的辅助专业,受重视程度限制,人员素质差,专业水平底,应急能力处置不足。
2要解决的问题及基本分析思路
电力通信网是电网发展的重要支撑平台,电力通信网的发展速度与电网发展水平密切相关。本文定义ΔC为电力通信网发展裕度指标,v1表示电力通信网实际发展速度,v2表示电力通信网理论发展速度,且满足如下关系:(1)ΔC可用于综合反映各阶段、各地区、各层级通信网的综合发展水平。不同地区的电力通信网发展裕度评估结果可以直接反映通信网发展水平的差异以及满足电网发展需求的程度。如果ΔC为负,则说明该地区通信网支撑电网发展存在一定的压力,通信网对电网发展的适应性较差,其通信网建设必须加强;反之则可以说明其建设规模过度,存在一定的投资浪费。基本分析思路是:v1可以通过参考文献[1]提供的计算方法,由历史数据直接求得;需要建立能够直接反映电力通信网发展水平的指标体系(规模因子S)和电网对通信网发展水平产生影响的指标体系(影响因子F);通过建立灰色关联度分析模型,科学地揭示各相关指标之间的内在客观关联规律,从而推导出电力通信网发展速度的理论值v2;通过计算裕度指标ΔC评估各地区通信网综合发展建设水平。
3基本方法与应用步骤
(1)建立电力通信网规模因子集公司电力通信网由骨干通信网、终端通信接入网组成。骨干通信网的建设投资主要取决于光缆线路(OPGW、ADSS)、传输设备(SDH、OTN、PTN等)、业务网设备(路由器、交换机、会议电视系统、软交换系统)。终端通信接入网的建设投资又分为10kV通信接入网和0.4kV通信接入网两部分。通信接入网建设投资取决于接入网光缆线路(ADSS、沟道光缆、光纤复合低压电缆等)、接入网光通信设备(EPON、工业以太网交换机)等。本文列出了12项通信网规模因子(S),见表1。(2)建立电网对通信网发展水平的影响因素集电力通信网建设的根本目的是满足电网安全生产和公司经营管理的业务需求,并保持适度超前。因此,电网的建设发展直接影响通信网的建设发展水平。其中,变电站数量、输电线路长度和营业网点数量将直接影响通信网建设规模,而公司售电量、营业收入、供电可靠性等指标作为电网影响通信网发展的经济因素和可靠性因素。本文列出了13项电网对通信网发展水平的影响因子(F),见表2。在表2中,骨干网光缆长度指10kV以上的所有光缆的总长度;接入网光缆长度指10kV光缆的总长度。骨干网站点具体包含:1000/800kV变电站、750/500kV变电站、330/220kV变电站、110kV变电站、66kV变电站、35kV变电站、地(市)供电公司、县级供电公司、直属单位、营业网点和本级直调电厂。接入网站点是指20/10kV站点(包括开闭站、环网柜、箱式变电站、杆上变压器、柱上开关等)。“√”表示某一影响因子指标直接或者间接地对骨干网或者接入网的规模因子有影响。如35kV及以上变电站数(F1)和110kV及以上高压线路长度(F12)是直接影响骨干网建设规模的主要因素;而20/10kV站点数(F2)和10kV线路长度(F13)是直接影响接入网建设规模的主要因素。(3)影响因子与规模因子的灰色关联分析模型本文以2011年、2012年、2013年的通信网和电网的基础数据为依据,具体步骤和分析方法如下。
4实例计算与结果分析
以某省公司为例,以下说明通信网与电网发展适应性的量化评估方法。首先由《国家电网公司“十二五”通信网规划执行月报》中提取2011-2013年的通信网建设规模基础数据,建立通信网规模因子集S={S1,S2,S3,…,S12},以国家电网公司近3年的社会责任报告中提取电网的发展数据,建立电网影响因素集合F={F1,F2,…,F11},详见表3。其次,经过数据归一化处理后,计算通信网规模因子和电网影响因子之间的关联度,计算结果见表4。由表4可以看出关联度值均大于0.7,说明所选因子集间指标关联度较大,所选指标比较合理。表中还可以看出,同一影响因子对不同规模因子的影响程度是不一样的。其次,根据关联度排序可以得到关联度权重,关联度权重反映了影响因子对规模因子影响的程度。以骨干光缆长度(S1)指标为例,对湖南和北京两个不同地区的骨干通信网光缆长度的影响因素的关联程度不一。对于湖南省电力公司,变电站设备容量(F6)、售电量(F4)、资产总额(F8)是影响骨干网光缆规模的主要因素,而对于北京电力公司,35kV及以上变电站数量(F1)、线损率(F11)、资产总额(F8)和城市供电可靠率(F9)是影响骨干网光缆规模的主要因素。而公司资产总额(F8)和输电线路长度(F5)对两个地区的骨干网光缆建设规模的影响程度是一致的。最后,通过计算发展裕度指标,反映电力通信网的整体发展状况以及各个指标的协调发展情况,“+”表示通信网建设规模超前电网发展水平;“-”表示通信网建设规模滞后于电网发展水平。如图2所示,由于该省电力公司“十二五”期间大力建设终端通信接入网,因此,通信网络接入光纤覆盖站点数(S9)发展较为超前,其发展裕度值为1.9;此外会议电视覆盖骨干网站点数(S5)和综合数据网覆盖骨干网站点数(S6)均较其他指标值超前发展,分别为0.38和0.29,这与该公司近几年部署会议电视系统、加强综合数据网覆盖面的技术政策密切相关,因此计算结果符合当前电力通信网建设现状。此外,还可以对各地区、各省公司综合发展情况进行横向比较,以指导公司总部掌握所辖各区域的网络的差异化发展现状,为通信网规划决策提供指导依据。
2配电通信网网络架构
配电通信网络承载的业务内容比较广泛,有用电信息采集业务、配电自动化业务。其中,在电信信息采集业务中,有包含诸多业务,例如双向营销互动业务、视频通讯业务等等。这个时候的网络构架应该根据不同的网络业务需求进行搭建,需要满足实时性、安全性的组网技术要求。因此,在进行信息系统平台搭建时,应该融入多网融合,这个融合可以包含专业的营销管理系统,将该整个系统纳入配电通信网内,进行科学规划,这样可以将配电信息快速传输到用户营销侧,使得用户及时掌握电网运行情况,从而进行用电调整。用户接入网中的数据通过光纤、宽带无线和电力线载波通信方式接入配电通信网。配电通信网中的lOkV变电站负责接收用户用电信息。在整个输变电络中,有诸多组成,像配电室、开关站以及环网柜等等。选择自动化配置和自动化配变检测。当下,配电通讯网络,一般选择的是“光纤为主、无线宽带为辅、公网为补充”组网方式,这个方式最大特点是将大量的数据汇集在通信骨干网中。营销系统结合以后,就可以更加紧密关注变化。而且可以将更多注意力转移到用户中,了解用户的需求,根据实际需求,进行配电调整,实现电网运行水平提高,保障精细化、合理化以及高效化管理目标实现。
3电力营销与用户接入网网络架构
电力营销以及用户接入网过程中,已经形成一体化的信息通信平台,这平台能够发挥出巨大作用。可以实现对于户接入网监控目的,进行监控家用电器用电情况以及开关情况。最终的信息会于无线传感网将其智能反应在外网上,这些信息的积累是实现主动营销策略最关键依据。这个过程中,应该保障信息传输准确性和实时性。使用多个智能表计将其集中连接起来,实现对小区内用电信息进行采集,集中器会将前端设备进行屏蔽,给予统一的连接接口,最终传输到上层变电站中,这样就可以整合整个小区用电信息,并且可以快速传输给电网。
2能够扩展且投资效益良好
随着经济的快速发展,电力企业也越来越重视投资的经济性要求,在构建电简论光纤通信技术在电力网中的运用问题孔洪云/国家电网随州供电公司摘要:随着经济的快速发展和和谐社会的构建,电力资源已经成为社会发展和人们生活必不可少的能源之一,我国的电网系统建设规模越来越大,与此同时,随着智能电网系统的逐步完善,计算机技术和通信技术在电网系统中的应用越来越广泛,这就对电力通信网络的传输提出了更高的要求,光纤通信技术具有容量大、稳定性强等特点,将会广泛应用在电力网通信中。文章对光纤通信技术在电力网的运用进行了分析。关键词:光纤通信;电网;运用力通信系统时,要对系统的复杂性、网络的扩展性、设备的承受能力等进行综合考虑,这就需要使用一种兼容性强的通信方式,从而避免电力企业的重复投入,降低维护成本,同时还能获得良好的操作性,极大的提高电力企业的投资效率。
3光纤通信技术在电力网中的应用
3.1光缆的应用。正常的光纤复合架空地线都是采用光纤的形式进行信息传输的,也就是OPGW形式,由于电力传输线路是采用可以通信的光纤单元,因此,OPGW在架空地线的基础上融合了输电线路和通信光缆,OPGW是光纤通信技术和输电技术的有效结合,具有地线和通信两种功能。OPGW安装很简单,可以和通信输电线路一起完成施工,目前,OPGW常用于35KV及以上的电力网通信系统中。
3.2用于工程设计及实施中。一个完整的通信网络包括传输、交换、接入等三部分,传输是综合通信网络的综合平台,是通信网络最重要的一部分,它对信息传输的安全和传输系统的稳定运行有十分重要的影响,因此,在构建通信网络时,要将传输网络放在首要位置。目前,光纤通信常采用环形、链形、或者环形链形相结合的构造,根据线路的间距,采用STM1、STM4、STM16的传输速度,设备能进行双线单向保护和传输设备一致的接入装置,从而实现2Mbit/s和语音连接的任务。光纤构建上,由于电力系统本身拥有大范围的输电线路,因此,在正常情况下,都是采用自承式光纤进行安装,这种光纤常采用6芯、8芯、12芯、24芯、48芯等形式用于220KV及以下的线路中,在资源分配中常采用华为、中兴的设备,该光纤的特点是价格便宜,不需要停电,能极大的提高电力企业的经济效益。
4光纤通信技术的发展趋势
近年来,随着科技的快速发展,加上电力行业管理体制不断优化,光纤通信技术得到了飞速的发展,光纤通信的速度将会进一步提高。从通信技术的发展状况来看,通信容量扩展和传递速度的提高一直存在矛盾,光纤通信技术能有效地解决这个问题,因此,光纤通信在电力网中将会进一步提高通信速度。过去采用的分复用法已经没有开发潜力,而光纤宽带还有很大的开发空间,因此,光纤通信的容量将会进一步提高,从而在电力网中发挥出更大的作用。
5电力通信系统光缆的日常维护
5.1电缆受到雷击的主要原因及维护。在建设电网系统时,光纤通信和输电线路是同时进行施工的,在输电电路的顶部经常会架设光纤通信,由于输电线路周围的地形地貌十分复杂,并且线路塔杆需要架设在一定的高度上,因此,光纤通信很容易受到雷击,对光纤通信的安全运行造成很大的影响。为保证光纤通信的安全,防止雷击影响光纤通信的稳定运行,在进行电网建设时,要不断优化设计的防雷击方法,根据实际情况选用合理的避雷方法,从而不断提高输电线路的防雷击能力。
5.2电腐蚀的原因及维护。引起光纤通信电腐蚀的主要原因是悬挂点误差和干带电弧,光纤通信方式中的光纤悬挂点如果高出设计的标准位置,就会导致光纤产生很大的电场强度,远远超过设计标准,从而引起光纤表面电腐蚀;当光纤产生干带电弧时,会产生大量热量,导致光纤外套表面温度升高,从而产生树枝化电痕,引起电缆燃烧事故。为防止光纤出现电腐蚀现象,在进行构建电力系统时,要严格的按照设计图纸进行施工,从而为光纤通信系统的稳定运行提供保障;当光纤通信系统投入使用后,电力企业要加强日常维护管理,避免电缆出现燃烧等事故。
5.3人为破坏。收利益的趋势,部分不法人士常常偷盗电缆,这对光纤通信系统的稳定运行造成很大的影响,因此,要电力企业要加大宣传力度,让广大人民群众明白光纤通信的重要性,积极主动的参与到电缆监护中,从根源上减少电缆偷盗事故的发生。电力企业要加强电缆巡检力度,发现问题后,要根据实际情况及时进行处理,从而为光纤通信系统的正常运行提供保障。
2需求分析和预测
孝感供电公司配电网各数据采集点采用ONU将信息传送到最近的有光纤资源的OLT站点,通过光纤以太网传回主站。配网自动化通信系统涉及主城区及7个县市公司77个变电站(包括规划在建变电站)所对应的10kV馈电线路上所有开闭所、环网柜、柱开、箱变、配电室、柱上变等配网结点。对这些配网结点的一次设备进行升级改造,增加DTU/FTU等监测控制设备,在局端构建主站系统等。配用电通信网主要承载业务可分为基础业务和扩展业务两类。
2.1基础业务
配电自动化配电及变电站监控、馈线自动化对于通信速率要求不高,300bit/s可以满足要求。电力负荷控制采用GPRS/CDMA等公网方式的可做到主动上报。负荷监控对于通信速率要求较低。远程自动抄表远方抄表和计费系统对通信速率的要求较低,一般采用集中器对几百户居民电能表数据汇集打包的方式进行传输,每日96点,每15min传一次,基础字长按1kbit计算。
2.2扩展业务
电动汽车充电站测控信息电动汽车充电站信息接入带宽比照公变检测、负荷监控的带宽需求。每日96点,每15min传一次,每次传输数据包按1kbit计算。分布电源测控信息分布电源接入带宽比照配电及变电站监控通信速率要求,300bit/s才能满足要求。智能用电小区智能用电小区业务可分为基本业务和增值业务,智能用电小区建议按用户正常浏览网页带宽需求估算,采用不小于1M通信速率的接入方式。业务汇聚点典型数据测算模型和需求业务带宽预测详见表2~3。依据上述分析,业务汇聚点配用电通信需求预测带宽=基础业务带宽(2Mb/s)+扩展业务带宽(变量×单点带宽)+预留带宽。
3规划目标
2014年起孝感配网自动化通信将采用光纤通信和无线公网方式,作为配电自动化通信网络的基本方案。(1)2015年完成供电B区配电自动化“三遥”、光纤覆盖率为60%,用户年平均停电时间不高于5h;供电C区配电自动化“二遥”、光纤覆盖率为40%,用户年平均停电时间不高于12h;供电D区配电自动化“二遥”、无线公网覆盖率为20%,用户年平均停电时间不高于20h。(2)2018年完成供电B区配电自动化“三遥”、光纤覆盖率为100%,用户年平均停电时间不高于3h;供电C区配电自动化“二遥”、光纤覆盖率为100%,用户年平均停电时间不高于9h;供电D区配电自动化“二遥”、无线公网覆盖率为50%,用户年平均停电时间不高于15h。
4技术政策
4.1总的技术政策
本次规划采用ONU通过光纤就近接入110kV、35kV站(子站)OLT,在OLT上设置三层交换机,汇聚所有信息成以太网信号接入四级通信网(SDH传输网)。具体拓扑见图1。
4.2变电站到配电变压器的通信网络技术政策
(1)对于变电站向下延伸到配电变压器的通信网络,应因地制宜采用多种通信方式相结合的原则建设。采用无线公网通信方式,可选择GPRS、CDMA、3G等方式覆盖。对于配用电光纤覆盖地区,光纤专网技术体制宜选择无源光网络(EPON)技术。(2)配电主站与配电终端应采用标准化通信规约,优先选用DL/T634.5-101/104。(3)在生产控制大区与管理信息大区之间应部署正、反向电力系统专用网络安全隔离装置。(4)有线组网宜采用光纤通信介质,以有源光网络或无源光网络方式组成网络。无源光网络优先采用应遵循以下原则:①当需要承载可靠性要求较高的配电自动化业务时,宜采用双PON口的ONU设备,EPON网络采用光路全保护方式建设。②ODN网络的设计应根据配电网架结构、台变分布情况、网络安全性、可靠性、经济性和可维护性等多种因素综合考虑。EPON系统的ODN结构设计应以总线和环形结构为主。③根据配电网架结构,应采用非均匀分光比的多级分光方式组建EPON手拉手网络,规划基本以不大于7级设计,保证后期升级扩容的需求。
5规划重点
5.1第一阶段(2015年)
配电网B类区域:孝感地区需新建光缆643.3km,接入设备993套。光纤通讯覆盖柱上开关673台,开闭所27个,环网柜284个。实现三遥(遥信、遥测、遥控)功能,覆盖率占到96.3%。无线公网通信覆盖柱上开关38台,实现二遥(遥信、遥测)功能,覆盖率占到3.7%。配电网C类区域:孝感地区需新建光缆909.1km,接入设备343套。光纤通讯覆盖柱上开关320台,实现三遥(遥信、遥测、遥控)功能,覆盖率占70.5%。无线公网通信覆盖柱上开关134台,实现二遥(遥信、遥测)功能,覆盖率占到29.5%。配电网D类区域:孝感地区新建接入设备4套。全部以无线公网方式实现二遥(遥信、遥测)功能。覆盖柱上开关275台,环网柜1台。采集终端/智能电能表覆盖:采用光纤或无线公网技术覆盖53.8%智能电能表。
2检修工作单管理系统
在电力通信系统中,检修工作涉及范围很广——在输电线路改造、改接等工作中,需要加固、移动、更换或中断通信光缆,中断相关业务的办理;在电网基建、技改、检修时,可能会影响通信电路的相关工作;凡影响到电力通信机构所辖、许可范围的通信设备(设施)、通信电路的工作;无法提前申请的重大缺陷处理的临时检修工作;由于特殊情况(市政工作等)引起的通信光缆、设备临时检修工作等,这些都需要提前填写检修工作票。填写检修工作票时,必须要严格按照电网通信检修工作票的格式填报,要根据不同工作内容的检修工作选择正确的检修单填报。要详细填报检修工作的类型、范围、申请单位、申请人、现场联系人、申请工作时间、申请完工时间、检修设备、检修工作内容、影响业务范围和安全措施等内容,以便于在检修工作开始后实时监控管理现场,规避风险。在提请检修工作单后,要层层审核、审批,之后才能下达相关通知,所以,检修工作单的上报要及早、准确,信息要真实、可靠。在此过程中要注意的是,凡属于省级及以上通信机构所辖、许可设备的检修都需要在国网T-MIS系统的通信检修工作票栏目中按照相关要求填写具体信息,不具备条件的部门或单位需要通过打印、手写等方式提出申请,并传真至省级通调核批。如果检修工作未能在规定时间开工,要在第一时间内申请延期;如果涉及到上级业务时,要及早上报审批。在检修工作结束后,现场施工人员要及时汇报现场的工作情况,在相关专业人员确认业务恢复正常后方可将此工作单结票归档。一般情况下,通信检修工作流程如图2所示。统一的检修票管理系统是整个电力通信网业务运行维护中的重要组成部分,它能够实现电力通信检修工作的规范化运作和管理,能真正做到检修工作有据可依、有单可查,从而确保电网的安全、稳定运行。
3其余台账管理系统
在电力通信系统中,还有一项重要的业务,即春、秋检工作。一年一度的春、秋检工作是保证电网安全运行的必要环节,而春、秋检的目的在于做好设备的清扫、检查、消缺工作,测试评估光缆、设备的运行状态。根据监测结果,可以及早发现其中存在的问题,采取适当的检修措施排除故障,防止过犹不及的情况发生,确保生产安全。在春、秋检工作结束后,要将检测数据存档备份,尤其是光缆测试情况。在统计、分析了光缆纤芯的工作状况后,能及时发现光缆运行过程中的薄弱环节,同时,资源紧张的情况也一目了然。这为今后运行检修工作的开展提供了必要、可靠的参考依据。通信系统中的光缆路由图、设备网络拓扑图也是资源管理系统中不可或缺的组成部分。绘制准确、完整、标准的系统图册,是进行网络建设规划的必要依据,对网络的可持续性、有序性发展具有重要意义。而前面所提到的运行方式管理系统的建立又成为了绘制各项图形的基础性资料,利用方式系统中的纤芯方式可以绘制光缆路由图,利用方式系统中的业务开通情况可以绘制不同业务的网络拓扑图。通过对光缆路由图、设备网络拓扑图的逐年绘制对比,可以很清楚地反映出通信系统的网络建设、业务类型和业务组成情况,为今后网络的优化、资源结构的调整提供参考依据。由于通信系统资源管理平台中包含的内容多而复杂,涉及范围广,所以,这里只介绍系统中几种常见的资源体系,不足之处请指正。
1.1网络资源信息的获取方法动态资源信息主要是通过网管系统接口适配层的软件进行动态采集的,网管接口采集到资源信息以后,会通过传输设备将资源信息传输到网管信息管理中心进行资源信息分析、处理和存储;专业的设备静态属性信息则由厂家网管方提供,然后资源信息维护人员会通过数据库客户端,将这些信息直接录入系统中;网络中各个网元资源的行政区域信息和地理位置信息需要由网络管理方提供,而机房、局站等经纬度信息需要从GIS系统中获得。网络中连接类和路径类信息的获取方式有两种:①系统对网元的配置信息进行整理、协调,获取相应的管理对象信息;②由网官方提供相关资源,并由资源维护人员将这些信息录入系统中。
1.2资源信息的一致性维护资源信息的一致性是指网管系统中存储的资源信息要与实际工作中网络资源的信息保持一致。在综合网管系统中,动态资源信息的变化比较频繁,网管系统接口采集到动态信息后,会将信息临时存储在原始数据库中,同时,接口的适配器会对采集到的信息资源与系统中原有的信息进行对比,然后同步配置信息,并将信息传输到资源信息管理中心。
1.3资源信息的完整性维护在电力通信网网络资源中,描述网管系统各个资源对象的属性资源信息不仅是多种多样的,而且这些资源信息的获取途径也十分广泛。这就需要在实际工作中对同一资源对象的不同管理信息进行整理,确保对象资源信息的完整性。
1.4资源信息的相关性维护在电力通信网中,各个资源对象并不是独立的,而是相互承载、相互连接的——对某个资源对象的信息进行增加、修改、删除时,这个资源对象承载的其他对象信息也会发生相应的改变,这就需要对资源信息进行相关性维护。资源信息相关性维护主要体现在两个方面:①对资源信息的相关性进行审核,检查这些资源信息在没有发生变化的前提下,各资源对象之间的关联关系是否发生变化;②对某个资源对象的信息进行增加、修改、删除时,也要对与这个资源对象相关联的对象信息进行更新和维护。
2电力通信网资源信息维护流程
2.1系统资源信息的准备在建设网络系统时,需要对网管功能的相关资源信息进行整理、准备。由于网管系统的建设时间比较短,不可能花很长时间对网管需求进行分析,加上网管系统的建设性很强,因此,在系统资源维护方面需要制订相应的管理规范,确保网管系统建成后,能为软件开发和功能设计提供相应的数据支持。系统资源信息准备的主要内容有分析需求、确定资源管理对象和资源管理范围、确定资源信息模型,明确资源的关联关系、制订资源数据模型和数据字典、制作资源标签和资源勘查模板、测试外部网管接口等。
2.2系统资源信息初始化网管系统会不断地发生变化,为了有效管理网络,必须得有一个初始化过程,从而保证被管网络与系统资源信息处于同步状态。初始化过程通常是在网管系统部署阶段进行的,主要是对大量存档的资源信息进行整理。一般情况下,这些资源信息是分散储存的,但彼此间有十分复杂的逻辑关系,因此,需要将这些信息整理成网管系统需要的信息,并进行保存。
2.3系统运行过程中的信息维护静态资源信息是固定的,在进行维护时,需要通过人工操作对这些信息进行增加、修改和删除;动态资源信息则是通过运维平台进行流程化资源信息维护。各种资源信息的维护虽然不同,但总的来说,资源信息维护包括资源信息录入、审核原始信息的正确性、检验系统数据操作权限、更新系统资源数据库、审查数据信息的完整性和相关性、保存流程操作资源等。
2智能配电网组网架构设计
随着智能配电网承载业务需求多样化,其对组网架构的要求也越来越高。通常情况下,根据配电网承载业务,可以将组网按照层次进行设计,并且保留一定的网络接口,以便提高网络可扩展性,确保未来很长时间内增加业务扩容使用。本文设计配电通信网过程中,使用了无源光网络(PON)、工业以太网、配电线载波通信、无线通信(GPRS、Wlan、3/4G、WiMax)等,将配电网组网按照层次模型进行设计算。骨干层是智能配电网的核心层,为了能够有效地保证骨干网传输信息的可靠性、准确性,通常情况智能配电网的骨干层采用专用的光纤通信进行铺设通信管道,以便能够有效地连接主站和配电台区,充分使用光传输网络链路层和业务层的安全保护功能,形成一个具有动态路由功能的IP网络层,骨干层必须保证专线专网专用,避免与其他业务混合,降低安全性能;如果其他的应用使用骨干层的网络传输线时,骨干层可以支持虚拟专用网,虚拟专用网可以与其他业务混合,实际线路混用,但是逻辑线路还是专网专用,进行智能配电信息传输。接入层采用光纤专网、电力载波线、无线通信等多种方式进行组网,并且保证接入层具有强大的可扩展功能,以便实现接入层网络智能化管理,实现配电网统一管理功能。接入层网络采用无线专网和无线公网通信时,要符合以下基本原则:(1)无线专网建设基本原则:无线专网通信系统要符合国家无线电管理委员规定;无线专网通信方式采用国际标准和多厂家支持的技术,并且具备用户优先管理功能;无线信息接入符合安全防护规定,并且具备严格的安全防护策略。(2)无线公网通信应该严格符合安全防护的基本原则,加强可靠性规定,支持用户优先级管理,并且采用专线方式与运营商网络实施可靠地连接。
3智能配电网网络核心通信技术研究
3.1PON技术PON是一种点对多点的无源光纤通信技术,通常与以太网互相结合,可以形成EPON技术(以太网无源光网络),EPON采用单纤波分复用技术,能够提供传输距离远、传输带宽高、拓扑结构较为灵活的技术,上下行信号基于同一根光纤实施传输,在接入网组网建设中,已经得到了广泛的发展和应用,EPON通常包括四个单元,分别由OLT、ONU、ODN和光纤线路共同构成,是一种稳定、可靠、接口丰富的接入网技术。
3.2无线通信技术无线通信系统由无线基站、无线终端及相关的应用管理服务器共同构成,常用的无线通信技术包括WLAN、WiMAX和3/4G通信技术。具体如下:
3.2.1Wlan技术Wlan利用无线通信可以在一定距离范围内构建一个无线网络,能够将计算机网络和无线通信技术相结合,以无线多址信道作为传输媒介,可以实现传统有线局域网功能,能够真正实现随时随地接入宽带网络。Wlan技术又被称为Wi-Fi技术,包括三个使用标准,覆盖范围可达到90m左右,具有高速的传输速度,其中80.211b传输速度达到11Mbit/s,802.11a和802.119传输速度达到54Mbit/s。Wlan通常使用的组网方案包括AC(接人控制点)+AP(接入点)+无线网卡+网络管理四个单元。虽然Wlan技术已经得到了广泛的应用,但是其安全性存在隐患,容易受到外来的攻击。
3.2.2WiMax技术WiMax技术是一种非常先进的无线通信技术,其可以提供面向移动互联网的无缝高速链接,并且可以在静止状态访问网络,WiMax基于802.16d和802.16e协议构成,传输速率能够达到10~70M/s,覆盖范围能够达到1000m左右,在配电网接入层,使用无线通信技术可以有效地管理智能电表、智能传感器及监控设备。WiMax技术的加密技术相当严格,数字证书确保用户传输数据不遭到偷窃,并且具有强大的高速传输性和先进性,已经被应用于智能配电网组网实施中。
3.2.33/4G通信技术随着无线通信技术的高速发展,3/4G通信技术已经得到了广泛的应用和发展。3/4G通信系统采用先进的软件无线电技术、空时编码技术、智能天线技术、高效的调制解调技术、高性能的收发信机、无线链路增强技术等,可以为传输数据提供全新的空中接口,并且可以为用户带来高速移动宽带体验。组网过程中,3/4G通信技术直接面向用户家庭,为其提供家庭智能用电功能。
1.2EPON网络通信技术基础EPON网络通信技术是以无源光网络(PON)以太网(Ethernet)技术的结合发展而来。无源光网络(PON)的概念由来已久,它具有节省光纤资源、对网络协议透明的特点,在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时,以太网(Ethernet)技术经过二十年的发展,以其简便实用,价格低廉的特性,几乎已经完全统治了局域网,并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升,以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进,逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合,便产生了以太网无源光网络(EPON)。它同时具备了以太网和PON的优点,正成为光接入网领域中的热门技术。
1.3EPON网络通信技术接入系统EPON网络通信技术接入系统作为一个高效的通信技术接入技术,具有如下方面的特点:
1)EPON网络通信技术的局端(OLT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等光无源器件,无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员,因此,可有效节省建设和运营维护成本。
2)EPON通信技术采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术,二者具有天然的融合性,消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素。
3)EPON网络通信技术采用单纤波分复用技术(下行1490nm,上行1310nm),仅需一根主干光纤和一个OLT,传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多64个用户,因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。
4)EPON网络通信技术的上下行均为千兆速率,下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽,上行利用时分复用(TDMA)共享带宽。高速宽带,充分满足接入网客户的带宽需求,并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽。
5)EPON网络通信技术的点对多点的结构,只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级,充分保护运营商的投资。
2关于EPON网络通信技术的组网结构和技术应用的研究
通信光缆布放是随着配电网电缆走向来实施的,通信网络的结构应与电力配电网缆线结构相符合,结合现有几种常用的配电网络拓扑结构,设计EPON系统的网络结构有以下几种:
2.1EPON中单电源辐射网结构EPON链形组网,其结构契合单电源辐射网络,在配电子站布放OLT,通过OLT的1个PON口级联多个POS,POS可置于每一个分段开关处(例如杆塔或缆线分支箱),每个ONU置于FTU或其他箱体内。EPON单电源辐射网结构采用单线路电源供电,接线简单、建设投资较少。当线路或设备故障、检修时,用户停电范围大,系统供电可靠性较差。EPON单电源辐射网结构方式在农村电网占主导地位。
2.2EPON双T组网结构或双电源双T网EPON双T组网,其结构契合双电源双T网络,在2个配电子站分别布放OLT,相对于手拉手网络,其OLT的光方向基本一致,设备布放位置也区域相同。双变压器接线,具有T形接线的优点,节省电力电缆的用量,运行方式灵活,又使变压器和低压配电系统有备用,接线可靠性高。配电自动化是智能电网建设的重要组成部分,而信息传输平台的通信系统则是配电自动化系统功能实现的基础。EPON网络通讯技术是一个新的信息传输平台,它作为一种新型光纤接入技术,其优势十分显著,因为它施工简单、成本低廉、性能优越。它能够灵活地与配网线路环形、链形结构相融合,能良好地满足配电自动化终端到配电子站通信安全、经济的需求。
二、优化当前智能电网信息和通信技术
1完善信息管理技术
在智能电网中,其智能电网信息技术管理之中,主要是包括针对电网信息的采集、分析,以及针对电网信息的显示、管理,可以有效确保信息采集的高准确性。在管理中,可以通过分析智能电网信息客观系统,提升智能电网管理者的分析决策,从而有效提升信息管理水平。同时,对于智能电网信息的显示方面,也应该要具有个性化的服务,以便能够及时满足对于各种不同用户的多样化需求,确保管理安全性。
2确保智能电网的安全运行
应用无线局域网技术,提供身份验证,将无线局域网技术和智能化的电网通信交融,确保电网通信安全,避免电网用户遭受安全问题。智能电网中,在其通信方,应构建专业的网络安全防护队伍,使工作人员可以积极的监督管理网络通信安全;并且,针对智能电网通信中,构建智能化的网络防控体系,可以提早扫除智能电网的安全侵略,确保当前国家智能电网的运行安全。
3完善电网的标准体系
能够在智能电网中,利用无线技术,确立统一标准体系,传输电网信息。规划智能电网,首先,应该它根据智能电网信息的模块功能以及特点,细分国家电网的信息操作以及电网构成特征,将所得信息数据均用于智能电网的通信模块中,有效发挥电网智能化中的信息技术优势。