電力配電通信網(wǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

劉晴 曾志強(qiáng) 寧培松 王穎舒 湯瑋 鄧曉剛 陳俊

摘 要：為適應(yīng)“數(shù)字信息時代”的步伐，隨著國家對智能電網(wǎng)的深化發(fā)展，電網(wǎng)企業(yè)對智能電網(wǎng)通信技術(shù)和要求也越來越高。因此，對如何構(gòu)建高效率、高質(zhì)量、高可靠的配電通信網(wǎng)管理系統(tǒng)，已成為急需研究的問題。文章通過對智能化配網(wǎng)通信管理系統(tǒng)的分析并結(jié)合貴州電網(wǎng)管理提出的新要求，闡述了配電網(wǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，論證各種信息監(jiān)控手段在智能化配電通信網(wǎng)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，為配電通信網(wǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)提供堅強(qiáng)的保障和高效服務(wù)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 智能化配電網(wǎng) 通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 通信網(wǎng)管理

中圖分類號：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0045-02

為更進(jìn)一步改善配網(wǎng)供電的可靠性，提高配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益，保障配電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。通過先進(jìn)的計算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視手段和維護(hù)控制流程，實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)安全運(yùn)行的有力支撐，保障配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，提高企業(yè)效益。

1 智能化配電通信網(wǎng)管理系統(tǒng)目前存在的問題

智能化配電網(wǎng)主要是以自動化的方式監(jiān)視遠(yuǎn)方方式、協(xié)調(diào)和操作配電網(wǎng)設(shè)備，通信技術(shù)是配電自動化的關(guān)鍵。配電通信網(wǎng)作為配電網(wǎng)重要的組成部分，擔(dān)負(fù)整個智能配電網(wǎng)電網(wǎng)自動化信息傳送、設(shè)備保護(hù)數(shù)據(jù)傳送、分布式能源接入信息傳送、電費(fèi)計價信息傳送并負(fù)責(zé)智能電表負(fù)荷控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的信息傳送。

1.1 配電通信網(wǎng)建設(shè)廠家多且缺乏規(guī)范

目前，配電網(wǎng)才剛剛進(jìn)行試點(diǎn)建設(shè)，以貴州省某一地市為例，該地市整個配電通信網(wǎng)設(shè)備由5個設(shè)備廠家共同提供，類型包括有工業(yè)以太交換機(jī)、LTE組成。缺乏統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理、監(jiān)視、調(diào)度、方式等相關(guān)配套軟件作為支撐，各廠家對外接口協(xié)議也缺乏相關(guān)規(guī)范。

1.2 配電通信網(wǎng)管理業(yè)務(wù)復(fù)雜

由于通信技術(shù)是配電自動化的關(guān)鍵，所以配電通信網(wǎng)所承擔(dān)的業(yè)務(wù)也相對復(fù)雜，擔(dān)負(fù)整個智能配電網(wǎng)電網(wǎng)自動化信息傳送、設(shè)備保護(hù)數(shù)據(jù)傳送、分布式能源接入信息傳送、電費(fèi)計價信息傳送并負(fù)責(zé)智能電表負(fù)荷控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的信息傳送。繁多的業(yè)務(wù)種類和保障技術(shù)指標(biāo)，已經(jīng)成為配電通信網(wǎng)服務(wù)的一個瓶頸。

2 電力配電通信網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

有效的配電通信網(wǎng)管理系統(tǒng)，充分考慮了目前配網(wǎng)通信中通信設(shè)備、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)的差異，用統(tǒng)一由上至下的設(shè)計思路來統(tǒng)一管理配網(wǎng)通信網(wǎng)中各智能節(jié)點(diǎn)設(shè)備聯(lián)動操作?？杉皶r檢測故障的發(fā)生，并給出準(zhǔn)確的告警信息。對告警信息的分析，找出故障的根本原因，并精準(zhǔn)定位故障。

2.1 告警管理

主要可為全網(wǎng)告警統(tǒng)計、通信網(wǎng)監(jiān)視、設(shè)備告警統(tǒng)計、活動告警確認(rèn)統(tǒng)計、網(wǎng)元異常告警監(jiān)視、重點(diǎn)業(yè)務(wù)監(jiān)視等功能模塊進(jìn)行展示，下面將逐一剖析各節(jié)點(diǎn)的功能。

（1）全網(wǎng)區(qū)域告警統(tǒng)計：按區(qū)域進(jìn)行劃分，展示該區(qū)域下EPON、PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、無限專網(wǎng)和無線公網(wǎng)等設(shè)備的告警信息，并按緊急告警、主要告警、次要告警、一般告警進(jìn)行劃分，點(diǎn)擊告警數(shù)量可跳轉(zhuǎn)到告警管理界面查看該類告警詳情。

（2）通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視：以地圖的形式展示該區(qū)域下發(fā)生的告警信息，雙擊可跳轉(zhuǎn)到拓?fù)鋱D模塊，如在設(shè)備上有發(fā)生且為清除的告警可在圖中體現(xiàn)。

（3）全網(wǎng)設(shè)備告警統(tǒng)計：此模塊以設(shè)備類型劃分展示各類型設(shè)備的總數(shù)，正常運(yùn)行數(shù)量及異常數(shù)量。

（4）當(dāng)前告警確認(rèn)統(tǒng)計：此模塊統(tǒng)計當(dāng)有告警發(fā)生時對當(dāng)值值班員處理根告警的時間、數(shù)量進(jìn)行展示，統(tǒng)計時間段及統(tǒng)計信息可配置。

（5）設(shè)備異常告警監(jiān)視：此模塊以圖表的形式統(tǒng)計各類型設(shè)備發(fā)生的緊急、主要、次要、一般等告警信息。

（6）重點(diǎn)業(yè)務(wù)監(jiān)視：對重點(diǎn)業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)視。包括中斷業(yè)務(wù)總數(shù)及受損業(yè)務(wù)總數(shù)。模塊可 由用戶自定義重點(diǎn)業(yè)務(wù)類型。

（7）告警集中監(jiān)視。

告警集中監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備告警信息的集中匯總、標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一和分類展示，按照EPON網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)、無線公網(wǎng)、無線專網(wǎng)、PLC業(yè)務(wù)進(jìn)行分類顯示，實(shí)現(xiàn)對通信網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時狀態(tài)的集中監(jiān)視和管理，為通信調(diào)度值提供集中監(jiān)控界面。

（8）告警分類。

按接入網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、告警級別、告警大類對告警進(jìn)行分類顯示。

（9）告警壓縮。

針對未清除的重復(fù)、抖動等活躍告警，當(dāng)網(wǎng)管系統(tǒng)收到多條（數(shù)目大于等于2時）同一告警時，進(jìn)行告警壓縮，并記錄重復(fù)告警的次數(shù)。網(wǎng)管系統(tǒng)支持用戶自定義告警壓縮時間周期。

（10）告警升級。

在一定時間段以內(nèi)，相同告警發(fā)生頻率過高，系統(tǒng)自動對告警級別進(jìn)行升級。網(wǎng)管系統(tǒng)支持用戶自定義告警升級。

（11）告警重定義。

由于各廠家對告警級別的定義不同，所以網(wǎng)管系統(tǒng)支持用戶行為的告警重新定義功能包括告警級別重定義、告警分類重定義等功能。

2.2 運(yùn)行監(jiān)視

為了直觀展示告警，結(jié)合各網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、和網(wǎng)元信息實(shí)現(xiàn)告警信息、配置信息和性能信息的綜合呈現(xiàn)。整個系統(tǒng)支持工業(yè)以太網(wǎng)拓?fù)浔O(jiān)視、無線專網(wǎng)拓?fù)浔O(jiān)視、EPON拓?fù)浔O(jiān)視、業(yè)務(wù)網(wǎng)拓?fù)浔O(jiān)視、無線公網(wǎng)拓?fù)浔O(jiān)視、PLC拓?fù)浔O(jiān)視、設(shè)備面板監(jiān)視等功能。

（1）區(qū)域拓?fù)洹?/p>

按照區(qū)域劃分的形式呈現(xiàn)該區(qū)域下網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系和站點(diǎn)內(nèi)設(shè)備狀態(tài)，便于查看和管理。

（2）EPON網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

以EPON網(wǎng)絡(luò)組織圖的形式實(shí)時展現(xiàn)整個EPON通信網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。顯示重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和關(guān)聯(lián)的智能設(shè)備信息（OLT、ONU等）以及其上承載的業(yè)務(wù)信息，左側(cè)樹實(shí)時反映未確認(rèn)告警信息。

（3）接入網(wǎng)設(shè)備面板圖。

以圖形方式直觀顯示與設(shè)備配置完全吻合的面板圖，能夠真實(shí)表現(xiàn)設(shè)備組成情況及設(shè)備端口位置，并且通過各種不同顏色反映設(shè)備及端口告警、占用或空閑狀態(tài)。

（4）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

基于矢量圖形顯示業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系和電路承載關(guān)系，實(shí)時反映當(dāng)前業(yè)務(wù)狀態(tài)。針對接入網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)視，實(shí)時反映各業(yè)務(wù)告警狀態(tài)情況。

（5）網(wǎng)絡(luò)實(shí)用功能。

系統(tǒng)支持對網(wǎng)元執(zhí)行一些常用命令，如Ping等（前提為該服務(wù)已開通）。功能入口為各拓?fù)鋱D中網(wǎng)元的右鍵菜單。

2.3 性能管理

對被管網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行監(jiān)視和分析，提供定義相應(yīng)的性能采集任務(wù)管理、性能數(shù)據(jù)展現(xiàn)、性能數(shù)據(jù)分析等功能。包括性能采集管理、性能數(shù)據(jù)的補(bǔ)采、性能信息批量處理、性能信息查詢統(tǒng)計分析并提供性能門限的設(shè)置和歷史性能數(shù)據(jù)分析等功能。

（1）EPON性能指標(biāo)量：實(shí)現(xiàn)從OLT設(shè)備、OLT上聯(lián)端口、OLT的PON端口、OLT光模塊、ONU的PON端口、ONI端口、ONU光模塊等方面管理EPON性能。

OLT設(shè)備：CPU使用率、內(nèi)存大小及內(nèi)存使用率。

OLT、ONU、ONI端口或PON口：未知協(xié)議包數(shù)、數(shù)據(jù)產(chǎn)生時間、發(fā)送字節(jié)數(shù)、發(fā)送錯誤包數(shù)、發(fā)送丟棄包數(shù)、接受字節(jié)數(shù)、接受錯誤包數(shù)、接受丟棄包數(shù)。

OLT、ONU光模塊：發(fā)送光功率、發(fā)送光功率是否正常、接受光功率、接受光功率是否正常、溫度、溫度是否正常、電壓、電壓是否正常、對端發(fā)送光功率和對端接受光功率。

（2）PLC性能指標(biāo)量：從通道參數(shù)、通道狀態(tài)、通道質(zhì)量三方面管理PLC的性能。

通道參數(shù)：下行發(fā)送頻點(diǎn)、上行發(fā)送頻點(diǎn)、接收頻點(diǎn)、下行功率檔位、上行功率檔位、載波機(jī)地址、載波機(jī)類型、載波機(jī)層級、工作模式、波特率、校驗(yàn)位。

通道狀態(tài)信息：上次發(fā)送字節(jié)數(shù)、總共發(fā)送字節(jié)數(shù)、總共接收字節(jié)數(shù)、信號強(qiáng)度、平均信號強(qiáng)度、噪音強(qiáng)度、平均噪音強(qiáng)度、連接時間、工作持續(xù)時間。

通道質(zhì)量信息：上行信號強(qiáng)度、下行信號強(qiáng)度、上行噪音強(qiáng)度、下行噪音強(qiáng)度、下行誤碼個數(shù)、上行誤碼個數(shù)、接收總字節(jié)。

（3）以太網(wǎng)交換機(jī)性能指標(biāo)量：從以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備性能和端口狀態(tài)兩個方面管理以太網(wǎng)交換機(jī)的性能。

以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備性能：CPU使用率、內(nèi)存使用率、內(nèi)存大小。

端口狀態(tài)：未知協(xié)議包數(shù)、數(shù)據(jù)產(chǎn)生時間、發(fā)送字節(jié)數(shù)、發(fā)送單播報數(shù)、發(fā)送錯誤包數(shù)、發(fā)送丟棄包數(shù)、發(fā)送非單播包數(shù)、接收字節(jié)數(shù)、接收單播包數(shù)、接收錯誤包數(shù)、接收丟棄包數(shù)、接收非單播包數(shù)。

（4）WiMax無線專網(wǎng)性能指標(biāo)量。

CSM性能測量、QoS性能測量、準(zhǔn)入與負(fù)荷性能測量、業(yè)務(wù)流性能測量、流量性能測量、通道性能測量、入網(wǎng)性能測量、退網(wǎng)性能測量、切換性能測量、吞吐量性能測量、載頻負(fù)荷性能測量、空閑模式性能測量、鏈路質(zhì)量性能測量、業(yè)務(wù)驗(yàn)證性能測量、邏輯端口測量、IP測量、以太網(wǎng)端口測量、IP Path測量。

（5）性能數(shù)據(jù)補(bǔ)采。

由于網(wǎng)絡(luò)延遲或其他原因?qū)е滦阅軘?shù)據(jù)在某一時間段內(nèi)缺失，網(wǎng)管系統(tǒng)提供性能數(shù)據(jù)補(bǔ)采功能。功能分為手工補(bǔ)采和自動補(bǔ)采兩種方式。

手工補(bǔ)采：系統(tǒng)提供專門的界面，允許采用靈活的用戶自定義方式、策略，

包括可選擇需要補(bǔ)采的網(wǎng)元、數(shù)據(jù)類型、時間段等執(zhí)行手工補(bǔ)采。

自動補(bǔ)采：整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動采集后，利用系統(tǒng)閑時監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性，如

發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失，系統(tǒng)將自動的運(yùn)行補(bǔ)采程序，補(bǔ)采后的數(shù)據(jù)將自動匯總。

（6）性能門限管理。

設(shè)置、取消、修改性能門限：系統(tǒng)提供所有性能參數(shù)的門限設(shè)置功能，設(shè)置該指標(biāo)的門限上線和下線，當(dāng)指標(biāo)越限時，系統(tǒng)給出相應(yīng)提醒。性能逾門限告警：當(dāng)指標(biāo)越限時，系統(tǒng)自動觸發(fā)包括越限信息在內(nèi)的性能告警并通知用戶。同時提供性能告警信息的顯示和查詢統(tǒng)計功能。

（7）歷史性能分析。

系統(tǒng)支持對性能指標(biāo)的歷史分析功能，分析后的結(jié)合以圖形呈現(xiàn)的方式進(jìn)行展示，包括有直方圖、餅圖、折線圖、雷達(dá)圖等。

2.4 業(yè)務(wù)監(jiān)視

整個電力配電通信網(wǎng)業(yè)務(wù)分為配電自動化、智能小區(qū)、用電信息采集、智能充電站、智能電表等業(yè)務(wù)，系統(tǒng)支持各業(yè)務(wù)的監(jiān)視與管理功能。具體功能包括業(yè)務(wù)告警呈現(xiàn)與查詢、業(yè)務(wù)故障呈現(xiàn)與查詢和業(yè)務(wù)拓?fù)湔宫F(xiàn)等功能。

（1）業(yè)務(wù)告警管理。

業(yè)務(wù)告警管理將基于通信設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)的告警管理提升到基于業(yè)務(wù)的告警管理。包括業(yè)務(wù)與告警關(guān)聯(lián)分析、基于業(yè)務(wù)的告警展現(xiàn)、基于業(yè)務(wù)的告警提示、基于業(yè)務(wù)的告警處理。業(yè)務(wù)與告警關(guān)聯(lián)分析指根據(jù)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)之間的關(guān)系，進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，形成業(yè)務(wù)與告警的關(guān)聯(lián)。基于業(yè)務(wù)的告警展現(xiàn)指根據(jù)告警的等級在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠驑I(yè)務(wù)列表上以高亮、閃爍等形式展現(xiàn)當(dāng)前的告警業(yè)務(wù)?；跇I(yè)務(wù)的告警提示指根據(jù)告警等級、業(yè)務(wù)類型以聲音、短信等多種途徑將當(dāng)前的告警業(yè)務(wù)及時通知給相關(guān)人員?；跇I(yè)務(wù)的告警處理對業(yè)務(wù)告警進(jìn)行確認(rèn)、清除、過濾、封鎖等操作。

（2）業(yè)務(wù)故障管理。

根據(jù)影響業(yè)務(wù)的設(shè)備故障信息分析結(jié)果，對業(yè)務(wù)故障進(jìn)行管理，包括業(yè)務(wù)故障展現(xiàn)、業(yè)務(wù)中斷管理、業(yè)務(wù)質(zhì)量情況分析。業(yè)務(wù)故障展現(xiàn)指根據(jù)業(yè)務(wù)影響程度（業(yè)務(wù)中斷、主用路由中斷、業(yè)務(wù)質(zhì)量下降）在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖线M(jìn)行直觀展現(xiàn)。業(yè)務(wù)中斷管理指對業(yè)務(wù)中斷時間、中斷情況等進(jìn)行自動記錄，啟用應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行業(yè)務(wù)恢復(fù)、故障排除等處理，并記錄故障處理情況。

3 結(jié)語

智能配電網(wǎng)是由業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)接口和相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口之間的一系列傳送實(shí)體所組成的為傳送信息業(yè)務(wù)提供所需的承載能力的實(shí)施系統(tǒng)。該文就智能配電通信網(wǎng)及監(jiān)控管理網(wǎng)管的特點(diǎn)入手，分析配電通信網(wǎng)管理存在的問題，進(jìn)行智能配電網(wǎng)系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計時的需求分析，對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。在競爭日益激烈的電信市場，擁有先進(jìn)的智能配電網(wǎng)，就擁有了通信市場競爭的主動權(quán)，但智能配電網(wǎng)的建設(shè)會對現(xiàn)有的業(yè)務(wù)體制、運(yùn)行維護(hù)體制和維護(hù)手段帶來問題，要保證接入網(wǎng)高效、可靠、安全的運(yùn)行，建立一個統(tǒng)一的智能配電網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)勢在必行。

參考文獻(xiàn)

[1] 高校圖.現(xiàn)代配電網(wǎng)通信架構(gòu)探討楊毅[J].信息通信，2013（9）：30-31.

[2] 高校圖.網(wǎng)絡(luò)管理中的訪問控制機(jī)制及應(yīng)用陳瑜[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報，2000（3）：13-14.

[3] 高校圖.光接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計楊芳[J].深圳大學(xué)學(xué)報（理工版），2006（1）：23-24.