智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)分析

孫志超

一、引言

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和通信技術(shù)的發(fā)展，我國電力通信體系日益完善，但與此同時，電網(wǎng)通信管理工作日益繁重，給日常運維工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在新的建設(shè)時期中，骨干通信網(wǎng)進(jìn)一步延伸，終端通信接入需求進(jìn)一步增加，使得現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模處于持續(xù)擴(kuò)張狀態(tài)。在此背景下，只有建設(shè)一套專用的通信管理系統(tǒng)，才能滿足日益復(fù)雜化的智能電網(wǎng)通信管理工作。

二、系統(tǒng)需求分析

智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)的建設(shè)，就是要為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供堅強(qiáng)的通信系統(tǒng)運維支撐，進(jìn)一步提高電力通信的信息化水平。通過系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)能實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，通過標(biāo)準(zhǔn)化接口實現(xiàn)電力通信系統(tǒng)之間的無縫對接，破除傳統(tǒng)的信息孤島問題。同時，智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)對通信系統(tǒng)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的故障并對其進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步加強(qiáng)電力通信體系在自然災(zāi)害和人為破壞條件下的抗災(zāi)容災(zāi)能力，提高系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性[2]。從管理的角度上，系統(tǒng)的建設(shè)還應(yīng)滿足不同層級管理人員對通信監(jiān)測、資源管理、運行監(jiān)控和專業(yè)管理等功能的需求，實現(xiàn)多級平臺的有機(jī)聯(lián)系，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供堅強(qiáng)的后盾。

三、系統(tǒng)設(shè)計

（一）總體架構(gòu)設(shè)計

在本文設(shè)計的智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)中，其系統(tǒng)架構(gòu)可以歸納為“三系統(tǒng)四應(yīng)用”，即在建設(shè)一體化基礎(chǔ)平臺的基礎(chǔ)上，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換三大系統(tǒng)，以及通信監(jiān)測、資源管理、運行監(jiān)控和專業(yè)管理四大應(yīng)用模塊。為了滿足不同層級管理人員的工作需求，系統(tǒng)進(jìn)行了總部、省級分公司、市縣級子公司三級部署，其中上一級可以對下一級進(jìn)行管理，而級別越往下其管理的內(nèi)容越具體，三級平臺相互聯(lián)系，相互支撐，形成了一個全面覆蓋的通信管理體系架構(gòu)，如圖1所示。

從網(wǎng)絡(luò)的層次上看，總部級的系統(tǒng)平臺可以管理一級和二級骨干通信網(wǎng)，對于不好管轄的跨區(qū)域部分也納入總部平臺管理范圍內(nèi)。省級分公司則主要管理三級和四級骨干通信網(wǎng)，可以完成數(shù)據(jù)匯聚、通信監(jiān)視、運行管理等基本工作。市縣級的應(yīng)用則需要依托于省級平臺的業(yè)務(wù)來開展。在數(shù)據(jù)共享方面，總部和省級之間采用數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)來傳輸信息，支持跨區(qū)域通信資源的管理。為了提高電網(wǎng)企業(yè)信息化系統(tǒng)的集成化應(yīng)用程度，通信管理系統(tǒng)通過設(shè)置一根數(shù)據(jù)總線，完成與企業(yè)ERP、GIS、OMS等其它信息系統(tǒng)的整合。

在安全設(shè)計角度，系統(tǒng)的不同層級之間，以及各層級內(nèi)部，都設(shè)置了相關(guān)的安全策略。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與通信管理平臺之間采用了物理隔離的方式提高安全性。通信管理平臺與企業(yè)的其它信息化系統(tǒng)之間是通過防火墻進(jìn)行隔離的，而不同層級之間的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)也是由防火墻進(jìn)行安全防護(hù)。

（二）功能架構(gòu)設(shè)計

為了滿足復(fù)雜的電網(wǎng)通信管理工作需求，整個系統(tǒng)通過設(shè)置多個不同的功能層次來實現(xiàn)一系列實用功能。系統(tǒng)由下至上依次是采集層、傳輸層、接口層和應(yīng)用層，如圖2所示。

1.采集層。采集層由各種傳感器設(shè)備構(gòu)成，對智能電網(wǎng)的現(xiàn)場通信設(shè)備進(jìn)行實時的動態(tài)監(jiān)測，對設(shè)備的各種關(guān)鍵物理信息進(jìn)行采集。采集層主要由設(shè)備網(wǎng)管、動力環(huán)境采集和其它數(shù)據(jù)采集模塊組成，其中設(shè)備網(wǎng)管模塊中可以實現(xiàn)對光纖的監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測、通信接入監(jiān)測等功能；動力環(huán)境監(jiān)測主要是指對機(jī)房環(huán)境、電源參數(shù)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控等進(jìn)行監(jiān)測和管理。除網(wǎng)管功能外，其它數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)采集單元接口統(tǒng)一接入。

2.傳輸層。傳輸層的功能是為智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)上傳提供網(wǎng)絡(luò)通道，主要通過以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸，對于遠(yuǎn)距離的傳輸還需要用到光纖線路和城市肯干網(wǎng)。所有數(shù)據(jù)均采用TCP/IP通信協(xié)議，結(jié)合自定義的數(shù)據(jù)報文格式，進(jìn)行統(tǒng)一打包后發(fā)送至應(yīng)用層的后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

3.接口層。接口層通過編程實現(xiàn)一系列數(shù)據(jù)接口，可以為系統(tǒng)的界面和底層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，起到數(shù)據(jù)的存儲、傳遞和加工作用。對于上層的應(yīng)用模塊，也需要由接口層提供接入服務(wù)，這不僅可以使系統(tǒng)的應(yīng)用層和底層進(jìn)行一定程度的隔離，而且也避免了將復(fù)雜的數(shù)據(jù)接口放到應(yīng)用層來實現(xiàn)，使系統(tǒng)層次更加分明。

4.應(yīng)用層。應(yīng)用層是提供各種業(yè)務(wù)應(yīng)用功能模塊的層面，為用戶提供了豐富的功能菜單和友好的操作界面。應(yīng)用層設(shè)置了通信監(jiān)測、資源管理、運行監(jiān)控和專業(yè)管理等四大應(yīng)用模塊，其中通信監(jiān)測模塊對整個電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實時監(jiān)測。資源管理模塊提供強(qiáng)大的硬件設(shè)備統(tǒng)一管理，支撐對軟件資源和無形資產(chǎn)進(jìn)行規(guī)范化管理，提高資源利用率。在運行監(jiān)測模塊則完成對智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的故障和瓶頸。專業(yè)管理借助計算機(jī)、先進(jìn)算法、標(biāo)準(zhǔn)化流程等手段進(jìn)一步提高通信管理工作的精細(xì)化水平。

四、系統(tǒng)應(yīng)用

本系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試完成后，在某電力企業(yè)進(jìn)行了為期三個月的試運行。在運行期間，系統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)了近百條故障預(yù)警，輔助運維管理人員完成了60余次故障診斷和修復(fù)，應(yīng)用效果十分顯著。結(jié)果表明，智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了通信系統(tǒng)故障的診斷和處理能力，減少了各項業(yè)務(wù)的中斷時間，有效提升了電網(wǎng)通信系統(tǒng)的服務(wù)水平。系統(tǒng)還在通信資源的盤活、調(diào)配和優(yōu)化方面發(fā)揮顯著作用，使得通信系統(tǒng)的運行流程更加精簡、規(guī)范和高效，減輕了運維工作量。為適應(yīng)通信系統(tǒng)管理的專業(yè)化水平，系統(tǒng)還為用戶提供了專業(yè)化的數(shù)據(jù)管理和分析功能，為智能電網(wǎng)的管理提供決策依據(jù)。

五、結(jié)語

本文針對智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，從技術(shù)和功能兩個角度詳細(xì)設(shè)計了系統(tǒng)的架構(gòu)，滿足了智能電網(wǎng)通信管理的業(yè)務(wù)需求。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，通信管理系統(tǒng)的作用將更加突出，本文的研究對于智能電網(wǎng)通信管理工作的規(guī)范化和科學(xué)化具有重要參考意義。

作者單位：深圳市城市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司