基于智能电网的一体化信息通信网络发展研究

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摘要：信息通信融合的大趋势下，当前的电力通信网络存在诸多问题，面临转型压力。通过研究智能电网业务发展模式、电力信息通信网技术体制、网络架构以及转网实现策略，提出构建“综合接入、一体传送、网络扁平、业务贯通”的新型智能电网信息通信网架结构。

关键词：智能电网；一体化；信息通信网

中图分类号：TN915.5文献标识码：A文章编号：1005-3824（2014）04-0080-04

0引言

随着智能电网建设和“三集五大”体系的推进，电力信息通信网络面临诸多挑战[12]。承载业务正逐步从传统电网核心单一业务保障向多业务接入、互动化方向发展；网架结构及设备向融合化、一体化方向发展；承载网向大流量、IP化方向发展。

本文以目前省层面电力信息通信网络为基础，探讨新架构网络，达到全面覆盖、业务贯通、网络扁平化、信息通信专业一体化、网络层次功能明确的一体化省级电力信息通信网络。

1信息通信网络存在的问题

现有电力信息通信网对未来业务形式、流量流向的变革准备不足，导致无论在终端接入网、承载网及支撑网方面都存在一定的问题和困惑。

1）电力终端通信接入网络覆盖率低，难以满足IP电话、视频、数据及新型智能配用电业务的接入需求。

2）数据业务已成为智能电网信息业务主流，传统的SDH/MSTP传输网络，内核基于TDM，带宽无法动态分配，传送大颗粒、IP化数据的效率较低。

3）早期基于业务“专网专用”的堆叠式建网模式，导致目前通信网络平面繁多，架构日趋复杂，设备利用率较低，维护困难，“综合接入、一体传送”的融合化、扁平化网络是网络发展趋势。

4）网络层级过多，业务贯通性差。仍采用基于传统调度网的多层级网络架构，层级之间的转换和瓶颈太多，严重影响通信效率、浪费资源，业务贯通性差。

5）信息通信网络的物理隔离，网络资源无法整合复用，分离的网络阻碍实现业务的互联互通与增值，不利于业务系统向桌面的延伸。

2网络发展目标

电力信息通信网演进方向是由当前多级多层次网络架构向一体化网络架构的转变。建设基于智能电网的信息通信网络需实现如下目标。

1）构建全覆盖网络。覆盖电网所有电压等级、所有专业、所有单位和所有业务。

2）构建扁平化网络。充分利用网络扁平化设计技术优化网络架构，减少转接层级，提高效率。

3）构建业务贯通网络。新架构是业务“全面覆盖、纵向贯通、横向到边”的高效通信网络。

4）构建信通融合网络。打破原有信息和通信界限，从网络、业务层面构建信通融合一体化网络。

3一体化网络研究

为了对智能电网背景下一体化信息通信网络进行分析研究，首先需探讨未来电力通信网业务，结合业务情况分析信息通信融合的技术路线及实现模式，提出信息通信网络融合、一网承载的网络架构。

3.1信息通信业务

随着智能电网的发展，电力通信业务类型、流量、流向发生了巨大变化。通过分析电力通信业务断面、断面业务种类及数据流向，建立局站业务模型，为电力网络规划提供科学数据[3]。研究将电网业务分为3类业务：一类业务，电网调度通信业务，是电网通信业务中为电网调度继电保护及安全自动装置、自动化系统和指挥提供数据、语音、图像等服务的通信业务；二类业务，电网管理服务通信业务，是电网通信业务中为电网企业行政交换、电视电话会议、应急指挥通信、管理、办公等提供信息化服务的通信业务；三类业务，外网VPN业务。

各业务实时性、传输时延要求、误码率、通信方式、通信特点和数据流向都对网络的建设产生影响，同时业务流量带宽需求与业务流向、组网拓扑有密切关系，组网拓扑的变化会影响到汇聚节点、核心节点的流量带宽需求，如对35 kV/110 kV变电站汇聚业务的流量带宽变化。此外，新技术的引入也会改变业务模式，如未来云计算方式的引入，可能将大大改变目前的业务流向和计算方式。

在业务的梳理过程中，视频业务是现有业务，也是未来业务中对网络带宽需求最大的业务。假定视频业务通过管理信息网，存储在110 kV变电站，取一定比例（如5%D10%）的流量上行作为视频上行调用的需求。如果视频业务通过公网或专网上行，存储在地市公司主站，则对现网不产生影响。

3.2一体化信通融合网络

1）电力综合业务接入网通信网架构。

针对终端通信接入网在电网中的位置，将终端通信接入网划分为10 kV通信接入网和0.4 kV通信接入网，并结合电力终端通信接入网中电力设备及承载业务尤其是基于智能电网的配电自动化、分布式能源及微电网接入、电动汽车充电站/桩和用户互动等新型业务的通信需求，搭建广域、分布式的通信接入网架构。在此基础上，灵活运用以太网、无线和xPON等技术，实现语音、数据和视频业务的综合接入，促进电力终端通信接入网向一体化、融合化发展。

配电环节智能化主要通过10 kV通信接入网实现。10 kV通信接入网范围为110 kV/35 kV变电站至10 kV配电变压器之间部分，主要包含10 kV配电站点及两端设备。适合10 kV通信接入网的组网技术有xPON专网、中压PLC、无线专网和公网等[4]。

10 kV通信接入网建设方案如图1所示。如同时包含生产控制大区和管理信息大区业务时，应配置两套设备用于满足安全隔离需求。xPON未来将作为电力核心专网，承载大量配电网业务；其他技术各有特点，将根据实际情况在不同场景下发挥重要作用。图110 kV通信接入网组网图用电环节智能化主要通过0.4 kV通信接入网实现。0.4 kV通信接入网范围为10 kV配电变压器至智能终端（配变->用户电表->家庭网关->智能终端）。适合0.4 kV部分组网的技术有低压PLC和无线专网等，除以上技术外，同时还可用于本地信道和室内网组网的技术有无线传感器网络和RS-485串口通信等。此外，部分场景下远程信道可使用公网实现与通信主站的数据交互。0.4 kV通信接入网建设方案如图2所示。

2）多业务传送网发展策略。

智能电网通信业务IP化、宽带化及多样化的发展趋势对传送网提出新的要求。对比目前主流的传送网发展技术，结合电力信息通信业务的特点，管理信息化业务、市场营销类业务、用电服务类业务等业务可基于新型传送网络进行统一承载，同时探索新型传送网络承载继保、生产调度类业务的可行性，改变目前电力通信传送网同时使用SDH/MSTP传输网与数据网进行信息传送的局面，实现面向IP的多业务一网承载。图20.4 kV通信接入网组网图由源宿点、线路段分析，电力业务大部分为市D省终结业务和市内终结业务。映射到现有电力通信传送网络，即对应了干线网和本地网。因此电力多业务一体化传送网也将分为干线承载网和本地承载网。干线承载网从电网结构上分析是指220 kV变电所及以上节点所承载的传送网络；从业务承载节点分析，是指市分公司的主要业务的出口局所需承载的传送网络。本地承载网从电网结构上分析是指110 kV及以下变电所、营业厅等节点所承载的传送网络；从业务承载节点分析，是指本地网内所有接入节点的综合业务到县、市分公司所承载的网络。

从源宿点、线路段的结构分析可知，继电保护业务大量存在在干线承载网，而数据类业务同时由干线承载网和本地承载网承载。因此从业务保护等级考虑，将分别采用确定复用技术和统计复用技术，即MSTP+OTN技术和PTN技术承载[5]。一体化承载网组网架构如图3所示。

4结语

通过基于智能电网的一体化信通融合网络研究，打破原有信息和通信的界限，从网络和业务应用2个层面对2个专业的侧重进行整合，实现电力信息通信网技术、网络架构、业务的全方位融合。打造“综合接入、一体传送、业务集约、网络扁平、信通融合”的先进信息通信网络，更好地服务于智能电网。

基于智能电网信息通信网络贯穿“发、输、变、配、用”五大电力环节，是一个整体工程[6]，涵盖多个企业部门与业务网络，需由通信专业主管部门，从更高的层面上对智能电力通信网络进行系统研究、统筹规划，确保网络规划的科学性与严谨性。

参考文献：

[1]贾福清.建立共识形成合力全面推进“三集五大”体系建设[J].国家电网，2012（9）：41-43.

[2]谢开，刘永奇，朱治中.面向未来的智能电网[J].中国电力，2008，41（6）：19-22.

[3]赵子，岩胡浩. 一种基于业务断面的智能配用电通信网业务流量计算方法[J].电网技术，2011，35（11）：12-17.

[4]韦磊，蔡斌，韩际晖，等. “十二五”期间10 kV通信接入网建设探讨[J]. 电力系统通信，2011，32（223）： 83-88.

[5]朱斌. 未来坚强智能电网的电力通信网络[J].电力系统通信，2011，32（4）：71-73.

[6]国家电网公司. 国家电网智能化规划总报告[R].北京：国家电网公司，2010.