共青城智能電網(wǎng)綜合示范工程通信系統(tǒng)建設(shè)

田 暉，郭任重，支妍力

（1.江西省電力公司，江西 南昌 330077；2.九江供電公司，江西 九江 332000）

0 引言

電力通信網(wǎng)為電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)生產(chǎn)、調(diào)度、營銷、資源等信息化管理的深入，對電網(wǎng)的支撐作用日益增強(qiáng)，特別是智能電網(wǎng)建設(shè)，對電力通信網(wǎng)提出了更高的要求。

共青城智能電網(wǎng)綜合示范工程包含清潔能源接入與電能質(zhì)量，配電自動(dòng)化及物聯(lián)網(wǎng)，互動(dòng)化營業(yè)廳，電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)等子項(xiàng)。其中通信系統(tǒng)包含配電通信網(wǎng)、調(diào)度軟交換系統(tǒng)、智能小區(qū)業(yè)務(wù)通信網(wǎng)及三網(wǎng)融合建設(shè)。

1 共青城智能電網(wǎng)綜合示范工程通信系統(tǒng)建設(shè)原則及目標(biāo)

1.1 系統(tǒng)建設(shè)原則

共青城配電通信網(wǎng)的建設(shè)既要充分利用現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)資源，又要兼顧經(jīng)濟(jì)性和對新技術(shù)及新業(yè)務(wù)的適應(yīng)性原則。配電通信傳輸網(wǎng)還必須具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，滿足電網(wǎng)生產(chǎn)、管理等各類信息業(yè)務(wù)不斷增長的需求。

配網(wǎng)通信是電力通信專網(wǎng)的重要組成部分，是配電通信系統(tǒng)的延伸，系統(tǒng)建設(shè)需要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓饫w化、寬帶化，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化、綜合化，網(wǎng)絡(luò)處理的分組化、IP化的要求。同時(shí)，系統(tǒng)建設(shè)需要滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化、用電信息采集系統(tǒng)、負(fù)荷控制、配網(wǎng)管理等業(yè)務(wù)通道需求。

1.2 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)建設(shè)將充分利用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，在加強(qiáng)現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)改造和升級的基礎(chǔ)上，以35 kV電網(wǎng)為依托，建立覆蓋共青供電公司、35 kV變電站、營業(yè)所、智能小區(qū)，滿足電力調(diào)度生產(chǎn)、運(yùn)營管理、信息化建設(shè)需求的通信網(wǎng)絡(luò)。為向共青城智能電網(wǎng)綜合示范工程提供可靠的通信支撐，為更好地服務(wù)于電力工業(yè)的發(fā)展，需要建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行高效、可靠的堅(jiān)強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)。

2 業(yè)務(wù)需求分析

配用電通信網(wǎng)主要承載業(yè)務(wù)是共青智能電網(wǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化測控信息、用電信息數(shù)據(jù)采集信息，另外，將來對視頻監(jiān)控、電動(dòng)汽車充電站、部分營業(yè)廳寬帶接入等方面的業(yè)務(wù)也有一定的需求，具體業(yè)務(wù)帶寬分析情況如下。

2.1 配電自動(dòng)化

配電自動(dòng)化就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對城域配電網(wǎng)所轄的柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電變壓器等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、管理。配電及變電站監(jiān)控、饋線自動(dòng)化對于通信速率要求最高，每點(diǎn)300bit/s才能滿足需求。

2.2 電力負(fù)荷控制

負(fù)控通信是被動(dòng)式的，主站不召喚，流量較小，負(fù)荷監(jiān)控對于通信速率要求較低，一般來說，每日96點(diǎn)，每15 min傳一次，每次傳輸數(shù)據(jù)約1 Kbit。

2.3 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表

遠(yuǎn)方抄表和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對通信速率的要求最低，一般采用集中器匯集打包的方式進(jìn)行傳輸，每日96點(diǎn)，每15 min傳一次，基礎(chǔ)字長約1 Kbit，每增加1個(gè)用戶按增加100 bit計(jì)算。

2.4 視頻監(jiān)控

電力系統(tǒng)10 kV及以上線路、開閉站、營業(yè)廳、巡檢搶修車、應(yīng)急通信指揮車等場所視頻監(jiān)視需要無線視頻回傳，視頻信號分辨率一般不低于CIF格式，每路占用384-768 kbps速率。

2.5 電動(dòng)汽車充電站測控信息

電動(dòng)汽車充電站信息接入帶寬比照公變檢測、負(fù)荷監(jiān)控的帶寬需求。每日96點(diǎn)，每15 min傳一次，每次傳輸數(shù)據(jù)包約1 Kbit。

2.6 營銷互動(dòng)業(yè)務(wù)

營銷互動(dòng)業(yè)務(wù)可分為基本業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)，基本業(yè)務(wù)包括務(wù):用戶身份識別、營銷業(yè)務(wù)信息查詢、智能電表實(shí)時(shí)交互、智能交互終端接入等。增值業(yè)務(wù)包括：水氣表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、靈敏負(fù)荷監(jiān)控或智能家電互動(dòng)、安防設(shè)備監(jiān)控、社區(qū)服務(wù)等。

3 通信系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)總體建設(shè)方案

共青城智能電網(wǎng)通信方案主要有2部分構(gòu)成，通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)下圖1所示。

3.1.1 配用電通信網(wǎng)

配合配電自動(dòng)化等子系統(tǒng)建設(shè)，采用無源光網(wǎng)絡(luò)EPON技術(shù)，本期在共青公司、南湖變設(shè)立4套OLT，在共青公司單獨(dú)設(shè)立1套OLT設(shè)備。采用手拉手保護(hù)方式實(shí)現(xiàn)全光路冗余保護(hù)，建成相應(yīng)點(diǎn)對多點(diǎn)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3.1.2 建設(shè)共青城電網(wǎng)IP調(diào)度軟交換網(wǎng)絡(luò)

建設(shè)共青城電網(wǎng)IP調(diào)度軟交換網(wǎng)絡(luò)。共青公司配置授權(quán)用戶容量為40門。在共青電網(wǎng)調(diào)度中心配置軟交換機(jī)、中繼網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、錄音數(shù)據(jù)服務(wù)器等。

3.2 共青城配電自動(dòng)化光纖通信環(huán)網(wǎng)建設(shè)

在本次綜合示范工程中，配電通信網(wǎng)采用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(EPON)。光纜建設(shè)對架空線路，采用在線路下方加掛ADSS光纜；對地下電纜，沿溝（管、隧）道鋪設(shè)阻燃型光纜。為保障系統(tǒng)可靠性，地埋光纜選擇阻燃型ADSS光纜。ONU考慮采用工業(yè)級、雙PON口設(shè)備，既能實(shí)現(xiàn)熱備用設(shè)備保護(hù)自愈功能，又能滿足高溫、潮濕等較惡劣的現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境。ONU設(shè)備配置在環(huán)網(wǎng)柜和柱上開關(guān)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)信息上傳至變電站。OLT設(shè)備配置在變電站內(nèi)，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)信息匯集上傳至共青電網(wǎng)主站。在建設(shè)中使用高分光比的PON系統(tǒng)，能夠在較短的時(shí)間對已經(jīng)覆蓋了光纜的配電線路實(shí)現(xiàn)快速區(qū)域覆蓋。

在通信系統(tǒng)建設(shè)中配用電通信網(wǎng)采用OLT組網(wǎng)，通過以太網(wǎng)板接入共青城電力通信SDH 622M光環(huán)網(wǎng)。OLT設(shè)備選擇具有內(nèi)置三層路由功能的型號，通過三層路由可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離和分層。在SDH/MSTP主網(wǎng)傳輸電路上開辟專用電路，通過 VPN技術(shù)實(shí)現(xiàn)專用電路傳輸配電信息，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2所示。

本工程實(shí)施的市中環(huán)、南中環(huán)環(huán)網(wǎng)和市西環(huán)的一部分線路采用手拉手接線方式。其供電電源為城中變和南湖變。因此，EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也以手拉手方式為主，輔以環(huán)帶鏈結(jié)構(gòu)。由于城中變距共青供電公司大樓只有100 M，已經(jīng)敷設(shè)光纜，而大樓通信資源更加豐富（通信電源為-48/5×30 200 AH），并且在規(guī)劃的SDH光纖環(huán)網(wǎng)上，故在共青供電公司大樓和南湖變各設(shè)置2套OLT設(shè)備和機(jī)柜。由于在新村線試點(diǎn)采用EPON方式接入的用電信息采集系統(tǒng)，為此在共青公司單獨(dú)設(shè)立1套OLT設(shè)備。

圖1 通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖2 共青城配電配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)

3.3 共青城調(diào)度軟交換網(wǎng)建設(shè)

結(jié)合共青城調(diào)度交換網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀、以及九江備調(diào)建設(shè)在共青城供電公司的實(shí)際情況。建立基于軟交換調(diào)度技術(shù)架構(gòu)，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和光纖通信專網(wǎng)，針對九江電網(wǎng)及共青城電網(wǎng)所轄調(diào)度對象、一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)共青電網(wǎng)、九江電網(wǎng)備調(diào)IP全景調(diào)度組網(wǎng)，見圖3。

圖3 調(diào)度軟交換系統(tǒng)主網(wǎng)

共青供電公司調(diào)度中心部署調(diào)度軟交換系統(tǒng)，配置授權(quán)用戶容量為40門，其中20門用于共青城公司本地調(diào)度，其余20門用于九江備調(diào)系統(tǒng)。在共青電網(wǎng)調(diào)度中心配置軟交換機(jī)、中繼網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、錄音數(shù)據(jù)服務(wù)器等。在調(diào)度中心和互動(dòng)化營業(yè)廳、城中變、青年創(chuàng)業(yè)園變、富華山變、南湖變配備多媒體終端設(shè)備，為調(diào)度員提供日常調(diào)度所需的話音、視頻、圖像、文字等多種通信方式。

共青城調(diào)度軟交換系統(tǒng)將IP網(wǎng)絡(luò)承載層、控制層、呼叫處理層和應(yīng)用層功能分離；將接入、傳輸、交換、業(yè)務(wù)提供和歸屬業(yè)務(wù)功能分離，使得交換功能進(jìn)入IP網(wǎng)絡(luò)層，其它功能均由IP層以上的客戶機(jī)/服務(wù)器機(jī)制實(shí)現(xiàn)，從而優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和成本。

系統(tǒng)可支撐基本話音、視頻調(diào)度、同步瀏覽、文件傳輸、視頻會(huì)議及語音或Internet相結(jié)合的各類業(yè)務(wù)。同時(shí)，系統(tǒng)還具備第三方業(yè)務(wù)提供商利用APP應(yīng)用服務(wù)器提供的增值業(yè)務(wù)借口，可快速、簡便、經(jīng)濟(jì)地開發(fā)業(yè)務(wù)、優(yōu)化系統(tǒng)功能。

4 結(jié)束語

共青城智能電網(wǎng)綜合示范工程通信系統(tǒng)建設(shè)從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)一次電網(wǎng)發(fā)展、智能電網(wǎng)對電網(wǎng)通信提出的需求以及未來發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，建設(shè)了配電自動(dòng)化光纖通信系統(tǒng)和調(diào)度軟交換系統(tǒng)。

以太無源光網(wǎng)絡(luò)及其手拉手組網(wǎng)方式等新技術(shù)在配用電網(wǎng)通信中的應(yīng)用，將為物聯(lián)網(wǎng)和配調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)提供可靠的傳輸通道，將為智能電網(wǎng)綜合示范工程的建設(shè)提供完善的通信支撐。

基于軟交換SIP、H323等多協(xié)議的調(diào)度軟交換系統(tǒng)，通過外置中繼網(wǎng)關(guān)與江西省調(diào)、九江地調(diào)傳統(tǒng)的程控調(diào)度交換機(jī)互聯(lián)，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和光纖通信專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)的調(diào)度通信。

[1]江西省電力公司“十二五”配用電通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)原則.

[2]江西九江公司電力通信容災(zāi)方案.