高集中度電力通信網(wǎng)的優(yōu)化策略

陳亞琨 宋騰

摘 要：本文通過對電力通信網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析，針對典型網(wǎng)絡(luò)，尤其是高集中度電力通信網(wǎng)絡(luò)提出一種優(yōu)化策略。該策略能有效改善電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)業(yè)務(wù)承載能力，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性，并具有一定的可復(fù)制性。

關(guān)鍵詞：電力通信;高集中度;網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

中圖分類號：TM73;TN915.853 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）28-0116-02

Highly Intensive Optimization of Power

Communication Backbone Networks

CHENG Yakun1 SONG Teng2

（1.Zhengzhou Electric Power College，Zhengzhou Henan 450000;2.Information & Telecommunication Company of State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Based on the analysis of topology optimization of power communication network， this paper proposed an optimization strategy for typical network， especially for high concentration power communication network. This strategy can effectively improve the power communication network structure， enhance the service carrying capacity， and then improve the reliability and security of the network， and has a certain degree of replicability.

Keywords： power system communication;intensification;network optimization

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的全面推進(jìn)，“大云物移智”等新技術(shù)的推廣，電力通信的安全性和可靠性有了更高的要求。為滿足以上需求，需要對本地區(qū)電力通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理優(yōu)化，從而支撐各類智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。同時(shí)，需要對電力通信網(wǎng)絡(luò)信息資源的配置進(jìn)行調(diào)整，提高資源利用率，降低電力通信網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營成本。

在進(jìn)行電力通信網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，既要考慮滿足穩(wěn)定可靠安全的業(yè)務(wù)響應(yīng)，也要考慮便于維護(hù)和進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)度，同時(shí)還要考慮未來網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)升級優(yōu)化空間。

1 高集中度電力通信網(wǎng)

電力通信作為支撐行業(yè)，主要為各省電力公司、市供電公司和其他相關(guān)公司提供服務(wù)，為電力系統(tǒng)提供信號提取、轉(zhuǎn)換、傳輸、處理等業(yè)務(wù)。電力通信業(yè)務(wù)不僅僅包括傳統(tǒng)的電力電話調(diào)度，還包括繼電保護(hù)、RTU、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和數(shù)據(jù)信息等業(yè)務(wù)，而且還有如今伴隨終端通信接入網(wǎng)大發(fā)展后衍生出來的各項(xiàng)業(yè)務(wù)。隨著國家對“大云物移智”技術(shù)的發(fā)展和部署，在傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)流向的基礎(chǔ)上，還增加了從各級變電站到災(zāi)備中心、電科院、配網(wǎng)技術(shù)中心等方向的大容量通信業(yè)務(wù)需求。

高集中度電力通信網(wǎng)是指人口數(shù)量大、人口密度高的大城市電網(wǎng)中，具有通信站點(diǎn)間隔距離短（10kV至35kV變電站間隔距離為1～5km，35kV變電站間隔距離為5～10km，220kV變電站間隔距離為10～20km）、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、光纜線路敷設(shè)條件較差（城區(qū)范圍無法架空，部分地區(qū)排管光纜成本高）、業(yè)務(wù)種類多、優(yōu)化困難、運(yùn)行維護(hù)壓力大等特性的通信網(wǎng)絡(luò)。

因此，在開展電力通信網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，首先需要準(zhǔn)確預(yù)估通信業(yè)務(wù)流量，對重要站點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行合理升級優(yōu)化;其次，對部分小區(qū)域的光纜等設(shè)備進(jìn)行自愈保護(hù)方面的調(diào)整。

2 高集中度電力通信網(wǎng)優(yōu)化方法

影響電力通信網(wǎng)的參數(shù)主要有動力環(huán)境、光纜條件、設(shè)備資源和業(yè)務(wù)評價(jià)等。為了優(yōu)化整個(gè)電力通信網(wǎng)絡(luò)，需要對這四大要素進(jìn)行量化分析，改進(jìn)低分?jǐn)?shù)項(xiàng)，從而得到更為優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)。

2.1 制定相應(yīng)要素的指標(biāo)評價(jià)算法

對應(yīng)動力環(huán)境、光纜條件、設(shè)備資源和業(yè)務(wù)評價(jià)制定一級指標(biāo)判斷矩陣，通過MATLAB軟件計(jì)算，得到各要素對應(yīng)的權(quán)重值。

相應(yīng)各要素權(quán)重初值為：動力環(huán)境[x1]=0.448 8;光纜條件[x2]=0.234 6;設(shè)備資源[x3]=0.234 6;業(yè)務(wù)評價(jià)[x4]=0.081 9。因此，工作站站點(diǎn)預(yù)估值為：

[x=x1+x2+x3+x4]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

2.1.1 動力環(huán)境預(yù)估算法。動力環(huán)境包括機(jī)房環(huán)境（變電站站點(diǎn)機(jī)房條件、是否獨(dú)立機(jī)房、機(jī)房面積）、機(jī)房濕度及溫度、通信電源系統(tǒng)可靠性和針對動環(huán)情況的監(jiān)控系統(tǒng)。相應(yīng)參數(shù)設(shè)置為0.3，0.3，0.3，0.1，權(quán)重值可按實(shí)際情況調(diào)整[1]。

[動力環(huán)境預(yù)估值x1=機(jī)房環(huán)境×0.3+環(huán)境濕溫度×0.3+通信電源可靠性×0.3+針對動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)×0.1]（2）

2.1.2 光纜條件預(yù)估算法。光纜條件包括光纜類型、光纜敷設(shè)形式和光方向數(shù)量，對應(yīng)權(quán)值設(shè)置為0.3，0.3，0.4。光纜類型：常用的光纜有普通光纜、ADSS（全介質(zhì)自承式光纜）、OPGW（光纖復(fù)合架空地線）、鎧裝光纜等，其中光纖復(fù)合架空地線光纜評價(jià)值最高，鎧裝光纜其次，較少發(fā)生故障的普通光纜評價(jià)值為中位數(shù);光纜敷設(shè)形式包括架空和地埋，故障率較低的地下光纜評價(jià)值較高;光方向數(shù)量，光方向數(shù)量多的站點(diǎn)分?jǐn)?shù)更高。

[光纜條件預(yù)估值x2=光纜類型×0.3+敷設(shè)形式×0.3+光方向數(shù)量×0.4]（3）

2.1.3 設(shè)備資源預(yù)估算法。設(shè)備資源包括電力通信網(wǎng)設(shè)備容量、設(shè)備板卡、設(shè)備冗余情況，對應(yīng)的權(quán)重值設(shè)置為0.5，0.25和0.25。

[設(shè)備資源預(yù)估值x3=設(shè)備容量×0.5+設(shè)備板卡×0.25+設(shè)備冗余×0.25]（4）

2.1.4 業(yè)務(wù)評價(jià)預(yù)估算法。業(yè)務(wù)評價(jià)計(jì)算中，將涉及國網(wǎng)上級業(yè)務(wù)、重要保電通道站點(diǎn)的業(yè)務(wù)預(yù)估值設(shè)為最高水平;其次為調(diào)度電話、繼電保護(hù)、自動化通道等核心業(yè)務(wù)的預(yù)估值;再次是有系統(tǒng)性需求的大容量業(yè)務(wù)的預(yù)估值為較高水平;最后，對于無系統(tǒng)性需求、無重要保電需求的普通業(yè)務(wù)的預(yù)估值設(shè)為最低。對應(yīng)的預(yù)估權(quán)重值為0.4，0.3，0.2，0.1。

[業(yè)務(wù)評價(jià)預(yù)估值x4=重要業(yè)務(wù)×0.4+核心業(yè)務(wù)×0.3+系統(tǒng)性需求×0.2+普通業(yè)務(wù)×0.1]? ? ? ? ? ? ?（5）

2.2 優(yōu)化策略

本文提出的針對高集中度電力通信網(wǎng)指標(biāo)預(yù)估算法的具體優(yōu)化策略為：第一，分析不同區(qū)域電力通信網(wǎng)內(nèi)各個(gè)站點(diǎn)的優(yōu)先級，對動力環(huán)境、光纜條件、設(shè)備資源、業(yè)務(wù)評價(jià)這四種要素進(jìn)行量化分析，求出對應(yīng)的預(yù)估值;第二，分析確定整個(gè)電力通信網(wǎng)的重點(diǎn)優(yōu)化方向，改進(jìn)低分?jǐn)?shù)項(xiàng);第三，綜合評估目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)是否能順利完成優(yōu)化工作。

以鄭州市供電公司為例，某變電站除動力環(huán)境一項(xiàng)分?jǐn)?shù)較低外，其他要素的預(yù)估值都比較可觀。該站點(diǎn)在動環(huán)資源方面的缺陷得到解決后，即可成為該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最為核心的通信站點(diǎn)。高集中度通信網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)容易調(diào)整變化，如220kV站的預(yù)估值為4.31，非常接近供電公司兩個(gè)基地的預(yù)估值4.52，在生產(chǎn)運(yùn)行活動中，將一個(gè)220kV變電站作為檢修公司的生產(chǎn)基地也是較為常見的做法。又如，針對35kV變電站的預(yù)估值為3.21，與220kV變電站4.27的預(yù)估值有1.06的差值，但由于35kV變電站站況較新，動力環(huán)境預(yù)估值高，光纜也具有雙方向的優(yōu)勢，因此，只要通過簡單的設(shè)備資源和業(yè)務(wù)引導(dǎo)預(yù)估方面的改善，35kV變電站完全可以作為重要通信站點(diǎn)。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，可以優(yōu)先考慮選擇此類通信站點(diǎn)作為中心站。高集中度電力通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，站點(diǎn)與站點(diǎn)之間的客觀條件一般差別不大，這樣的通信結(jié)構(gòu)有利于循序漸進(jìn)地進(jìn)行電力通信網(wǎng)優(yōu)化，進(jìn)而整體提升通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維、管理水平，支撐各類電網(wǎng)業(yè)務(wù)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

由于各個(gè)大城市均具有高集中度電力通信骨干網(wǎng)的特點(diǎn)，在利用本文所示的優(yōu)化策略進(jìn)行單一網(wǎng)絡(luò)評估的基礎(chǔ)上，也可以擴(kuò)展到針對不同類型的網(wǎng)絡(luò)間評估對照。而高集中度電力通信網(wǎng)的改造優(yōu)化工作并不是一蹴而就的，需要對多個(gè)影響電力通信骨干網(wǎng)的參數(shù)進(jìn)行量化計(jì)算，從而客觀分析出目前最有優(yōu)化必要性的網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行改進(jìn)。

3 結(jié)論

隨著電力營銷、電力市場等業(yè)務(wù)越來越廣泛地開展，電力通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)融入電力企業(yè)經(jīng)營的各個(gè)部分，為電力系統(tǒng)正常高效運(yùn)行提供強(qiáng)有力的支撐。本文提出了針對高集中度電力通信骨干網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的預(yù)估分析策略，通過對影響電力通信網(wǎng)的四種參數(shù)進(jìn)行量化分析，改進(jìn)低分?jǐn)?shù)項(xiàng)，從而得到更為優(yōu)化的電力通信網(wǎng)絡(luò)。這種算法既可以對單個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的站點(diǎn)進(jìn)行分析，也可以對比各個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的預(yù)估評價(jià)值，全面有效地優(yōu)化工作，從而完善電力通信網(wǎng)絡(luò)，提高安全性和可靠性。同時(shí)，優(yōu)化策略實(shí)施后整體效果顯著，大幅提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和容量，在一定程度上緩解了電力通信網(wǎng)絡(luò)資源緊張的問題，為電力通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)做好了基礎(chǔ)保障與有力支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]黎海鈺.吉懷SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[D].長沙：湖南大學(xué)，2013.