电力通信骨干网络

电力通信骨干网络（精选十篇）

电力通信骨干网络 篇1

关键词：引滦入津,通信,IP,ATM,SDH

引滦入津工程建设时间在20世纪80年代初,通信专网的整体网络化水平较低,没有骨干传输网,工程现代化管理所需的监控系统、视频和程控语音及数据交换系统还没有建立。电话交换设备较为落后,话务基本依赖电信公网解决。由于通信网络的限制,水文、水质监测等工程监测数据不能做到实时处理;在这样的通信环境下,不能设置统一的管理控制中心,没有统一的办公自动化流程。各个管理处协调处理能力不足,办公自动化程度低。

引滦入津工程是国家大型水利项目,是天津市生活、生产用水的重要水源,随着天津市经济的不断发展和人民生活水平的提高,用水量也在高速增长,同时整个海、滦河流域地区水文、水质和经济环境发生了变化,迫切需要引滦入津工程在更加科学、及时、经济和高效地管理等方面做出改变,以适应当前的发展和变化。

提高工程管理水平首先要采用先进的科学方法和手段进行管理,如程控电话交换、工程自动监控、电视会议、视频监控、实时水文水质监测、网上培训以及多媒体业务等。以上管理方法的基础是建设新一代通信网络。在强大、先进的骨干网络的基础上实现引滦入津工程的科学管理。

1 通信系统骨干网建设目标

引滦入津工程通信骨干网构建后需覆盖工程管理处、泵站等各节点并形成通信平台,保证各个节点的各种信息实时、高效、安全和准确传递,骨干网统一网管。为全网各节点提供话音、数据、图像业务,各种业务实现全网联网,不同业务之间带宽可动态分配。通信系统具有良好的互通性与兼容性,同时要求通信系统具有良好的升级性,可支持将来各种新业务、增值业务的接入。在以上目标的基础上要求建设的通信骨干网具有最佳的性能价格比。

2 通信系统骨干网建设范围

引滦入津工程设工程管理处,下辖6个管理处:隧洞、黎河、于桥、潮白河、尔王庄和宜兴埠。于桥管理处与工管处位于一地。

引滦入津工程通信骨干网系统将工管处设为信息中心,其它工程处设为信息分中心,将工程的主要建筑物都纳入到通信骨干网范围内,组成通信的各个节点平台。通信系统骨干网建设包括:连接中心与各分中心间传输的主干链路和各自动监测站至各信息中心的语音、视频、数据接入通道建设。

3 通信系统骨干网建设方案比选

3.1 方案1:千兆以太网组网方案(IP)

以TCP/IP技术为主,结合以太网路由交换技术、QoS、VoIP等,为用户提供支持实时多种业务的数据通信平台,满足现在和今后业务的需求。

考虑以太网的技术特点,确定以工管处(于桥)信息中心、隧洞、黎河、潮白河、尔王庄河和宜兴埠信息分中心为节点,组成网络的骨干网络,工管处信息中心与其他5个节点间直接连接,5个节点间互连,形成网状网络。骨干连接采用GE接口,10/100 M接口到桌面。支持普通数据业务和实时IP数据业务(包括语音和视频)传送。

分别以6个骨干节点为中心,构架接入网络,采用星型拓扑,保证各个测站节点接入高的速率。接入节点上配置模拟语音接入设备解决语音通信问题。

3.2 方案2:ATM通信系统骨干网络方案

网络的核心节点为信息中心。骨干节点包括隧洞信息分中心、黎河信息分中心、于桥信息分中心、潮白河信息分中心、尔王庄信息分中心和宜兴埠信息分中心共6个节点组成。这6个节点分别和信息中心以622 M连接形成网孔状网,骨干节点将各监测站的业务汇聚到信息中心,可以充分保证网络可靠性。

在核心节点(信息中心),配置交换容量为7.5 G的ATM设备,并可灵活升级为10 G,最大速率接口卡为622 M;在骨干节点(隧洞分中心、黎河分中心、于桥分中心、宜兴埠分中心、潮白河分中心、尔王庄分中心)各配置1台交换容量为5 G骨干交换机,并可灵活升级为7.5 G和10 G,最大速率接口卡为622 M。

监测站之间采用155 M光环连接。155 M的带宽容量可以保证视频及其他数据业务的流量。

3.3 方案3:SDH通信系统方案

以SDH传输技术为主,结合PBX及以太网交换技术,为用户提供丰富的多种业务通信平台,满足现在和今后业务的需求。

以6个信息中心、分中心为节点,组成骨干网络,6个节点间隔接入,形成环型二纤保护网络。采用2.5 G MSTP传输平台,支持TDM业务和IP数据业务传送。骨干网可以在一个机架上提供2 M到2.5 G的各种TDM接口,同时也提供10/100 M和1 000 M接口用于构架高速IP数据网络。

分别以6个中心节点为中心,构架接入网络。节点接入采用MSTP 155 M SDH环型网络,具有高可靠性。接入设备提供模拟语音接口、低高速数据接口、视频(编解码)接口和以太网数据接口。

3.4 方案比选

水利系统的业务要求网络应具有较高的实时性和可靠性。比如,水文监测及生产自动监控信息、视频监控信息、调度电话和行政电话和办公自动化系统等业务,都要求较高的实时性和可靠性。水利系统的业务种类十分广泛,不仅有大量的调度自动化系统、水利市场支持系统等以太网接入,还有行政电话、调度电话等语音接入、视频监控和电路仿真接入等。以上3种方案均能满足水利系统各种业务的要求。

3.4.1 技术性比较

千兆以太网(IP)方案适用于组建以IP为核心的3层交换宽带网络,以满足对带宽要求较高的诸如数据、图形、视频等信息的正常传输。网络性能具有先进的交换体系结构,丰富的接口类型与高端口密度,目前网络主要以10/100 M、千兆以太网为主,可管理,易维护,网管系统提供网络监控、故障诊断等功能。选用基于同一产品系列的产品,可以备件共享,便于维护管理。可扩展升级,有升级到万兆以太网的能力。具有访问限制、预防攻击等安全特性。符合相应标准与协议,便于不同产品间的互联。网络流量监控与统计。

ATM是1988年由CCITT (ITUT前身)提出的作为宽带综合多业务数字网BISDN的核心技术,位于7层协议的第2层数据链路层。ATM是在分析、总结了传统的电话网络的电路交换技术和数据网络的分组交换技术优缺点的基础上发展起来的,它融合了两者的优势:面向连接,具有QOS保证;统计复用,提高网络利用率。

SDH作为通信网络中已经普遍应用的基础传输技术,SDH在通信标准的7层协议中,SDH位于最底层,作为一种TDM同步复用技术,主要作为专线业务的提供。SDH作为基础传输技术,只能够提供专线业务,提供透明的电路通道。虽然可以认为SDH是底层传输技术,理论上讲可以承载任何一种其他技术或网络,但是这样将造成多个网络分层并存的情况,在SDH传输网上不可能直接支持帧中继协议、IP路由等协议,因此,在接入多业务上必须再依靠其他设备,而不能直接在SDH的光口或电口上实现。

3.4.2 经济性比较

千兆以太网(IP)方案主干通信采用路由交换设备,语音交换设备通过网关接入主干交换网络,视频信号通过编解码器转换为数字信号,再通过IP接口接入IP网络,所有数字接口都有相应的国际标准,所有设备造价不高,经济性能较好。ATM方案主干通信交换设备采用ATM交换机,各分支节点采用ATM交换设备,语音接入采用专用模板,视频接入也采用专用编解码器,所有设备造价高,经济性较差。SDH方案作为光端连接设备,性能稳定,在传输层构架上由路由交换机实现数据的交换,因此,设备利用率较低,经济性一般。投资比较见表1。

通过表1可以看出,从经济上比较,IP方案最优,SDH方案次之。

3.4.3 管理性比较

千兆以太网(IP)方案由于采用计算机作为路由交换,因此,网络管理与IP网络可以实现无缝连接,易于实现统一网管。

ATM方案由于采用面向对象的连接设备,因此,其连接稳定性和可靠性较高,但设备较为复杂,因此,网络管理不易与IP网络实现统一管理。

SDH方案由于是面向物理层连接,功能专一,不易实现统一网管。

3.4.4 可靠性、安全性比较

IP方案由于以IP交换机为核心结点,易于受到网络黑客的攻击,必须进行网络安全的设计和配置。ATM方案由于电信级传输设备,安全性高,并有路径自愈等多项安全功能,稳定性和安全性高。SDH方案安全性和稳定性较高,作为多数电信主干传输。

3.4.5 方案确定

综上方案比较,千兆以太网(IP)方案、ATM方案、SDH方案作为引滦入津工程管理信息系统的主干网络都能完成其数据传输、视频信号传输、语音信号传输的功能。从经济上比较,千兆以太网(IP)方案最适合,SDH方案次之,ATM方案最高。

对于多业务、实时性高的综合通信网络,千兆以太网(IP)方案经济性最好,随着QOS技术的发展,其技术上的缺陷得到不断完善。ATM方案技术性能最优,传输质量和稳定性最高,但价格昂贵。SDH方案技术成熟,性能可靠,但网络传输资源利用率和性价比不是最优。

根据引滦入津工程管理信息系统工程的实际情况,根据方案综合比较结果,引滦入津信息系统主干通信的实施选用千兆以太网(IP)方案。

4 结语

电力通信网络管理系统方案 篇2

电力通信网络管理系统方案

需求分析

在选择网管系统方案时各种因素都会影响最终的决定，如网络管 理要求、通信系统规模、通信网络结构、技术经济指标等。网络管理要求应是确定网管系统方案的首要因素。并不是在任何情况下网管的配置越高、功能越全越好，如果管理要求只关心对通信设备的实时监控，那么最佳方案是选择监控系统。在完成监控功能方面，监控系统的实时性能、准确程度都较复杂的网管系统要高。同样 如果管理要求只关心通信设备的信息，只需要建立网元管理系统即可。但如果是一个管理一定规模的通信网络而且提供通信服务的管理单位，那么就应该选择能够涵 盖整个通信网的网管系统。

网络设计

初期的网管系统一般只注重网络某些部分(如通信设备)的管理，其主要原因是通信网管系统在发展初期一般依赖于通信设备生产厂商。真正的网络管理系统应包括以下各个层次：

网元数据采集层：网元(设备)的数据接入、数据采集系统。

网元管理层：直接管理单个的网元(设备)，同时支持上级的网络管理层。这一层主要是面向设备、单条电路，是网络管理系统的基础内容。其直接的结果实现设备的维护系统。

网络管理层：在网元管理的基础上增加对网元之间的关系、网络组成的管理。主要功能包括：从网络的观点、互联关系的角度协调网元(设备)之间的关系;创建、中止和修改网络的能力;分析网络的性能、利用率等参数。网络管理层的另一个重要的功能是支持上层的服务管理。

服务管理层：管理网络运行者与网络用户之间的接口，如物理或逻辑通道的管理。管理的内容包括用户接口的提供及通道的组织;接口性能数据的记录统计;服务的记录和费用的管理。

业务管理层：对通信调度管理人员关于运行等事项所需的一些决策、计划进行管理。对运行人员关于网络的一些判断的管理。这一层管理往往与通信企业的管理信息系统密切相关。其功能包括：日志记录，派工维护记录，停役、维护计划，网络发展规划等。

网络管理系统应当是全网络的，对于面向用户服务的规模较大的通信网络，管理的重点应放在网络、服务、业务等层次的管理上。

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系统功能

一个完善的网络管理系统应具备如下功能。

故障管理：提供对网络环境异常的检测并记录，通过异常数据判别网络中故障的位置、性质及确定其对网络的影响，并进一步采取相应的措施。

性能管理：网络管理系统能对网络及网络中各种设备的性能进行监视、分析和控制，确保网络本身及网络中的各设备处于正常运行状态。

配置管理：建立和调整网络的物理、逻辑资源配置;网络拓扑图形的显示，包括反映每期工程后网络拓扑的演变;增加或删除网络中的物理设备;增加或删除网络中的传输链路;设置和监视环回，以实施相关性能指标的测试。

安全管理：防止非法用户的进入，对运行和维护人员实现灵活的优先权机制。系统结构

为了保证网管系统能较好适应电力通信网的特点，满足电力通信网的管理要求，网管系统应能兼容多机种、多种操作系统;应能设计成冗余结构保证系统可靠性;应能充分考虑系统分期建设的要求，充分考虑不同档次的网管系统的需求。网管系统可采用IP级的网络实现系统中各硬件平台之间的互联，利用现有的各种管理数据网络的路由，组织四通八达的网管系统网络。

数据服务器：是网管管理信息数据库的存储载体，用于存储和处理管理信息。网管工作站：为网管系统提供人机接口功能。它为用户提供友好的图形化界面来操作各被管设备或资源，并以图形的方式来显示网络的运行状态及各种统计数据，同时运行各种网管系统的应用程序。

浏览工作站：通过广域网、Internet或Intranet网接入网管系统，提供网管系统数据信息的浏览功能。

协议适配器：完成网管系统与被管理设备之间的协议转换。

前置机代理：通过远方数据轮询采集及网管系统与采集系统之间的协议转换，实现对各种通信站、通信设备的实时管理。

网管系统的软件由管理信息数据库、网管核心模块、若干应用平台、若干网络高级分析程序及数据转换接口程序组成。

管理数据库：负责存储和处理被管设备、被管系统的历史数据, 以及非实时的资料、统计检索结果、报表数据等离线数据。

网管核心模块包括管理信息服务模块、管理信息协议接口及实时数据库;

通信调度应用平台包括系统运行监视、运行管理、设备操作、图形调用、数据查询等功能。

图形系统实现网管系统图形应用界面，包括图元制作工具、绘图工具、图形文件管理工具、数据库维护工具等。

通信运行管理应用平台提供网管系统所需的各种管理功能，包括运行计划管理、维护管理、报表管理、权限管理等。

电力通信光传输网络优化设计研究 篇3

关键词：电力通信 光传输网络 优化与应用

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0086-01

电力通信光传输网络作为电力系统的重要组成部分，电力通信网络担负着数据、语音和宽带业务的正常使用和运行。它在人们的生产和生活中起着重要的作用，它的使用为人们的生产和生活提供了极大的便利。但是，目前的电力通信网络在我国的运行时间较短，需要做出进一步的优化。

1 电力通信光传输网路的技术特点和网络构成

1.1 电力通信光传输网路的技术特点

（1）电力通信光传输网络的抗干扰的能力较强。因为电力通信光传输的网络是使用光纤作为传输的媒介，而光纤的主要制作材料是石英，是具有良好绝缘性能的材料，并且具有较强的抗腐蚀的性能，所以，电力通信光传输网络对电磁干扰具有较高的免疫能力。此外，它不仅不会受到电磁的干扰，而且太阳黑子的活动和电离层发生的变化也不能对其产生较大的干扰。另外，光传输网络可以结合电力导体组成为复合光缆，以方便电力通信系统的顺利进行。（2）电力通信光传输网络的通信容量较大。因为电力通信的光传输网络使用的光纤媒介要比其他媒介具有更高的宽带传输量和频带，并且在光源的调制方式上和调制特性上同样也优于其他的传播介质。此外，光传输网络所使用的密集波分的复用技术，使光源的传输量大大增加。（3）光传输具有良好的保密性。以前的电波传输经常会遇到由于电磁波的泄露而导致的传输通道相互串扰的情况，导致有被窃听的危险，保密性很差。使用光传输之后，可以在光波导结构中限制住光信号，并使用光纤包皮环绕被泄露的射线，使其传输的保密性大大提高。

1.2 电力通信光传输网络的构成

电力通信的光传输网络是由信宿端光接收机、信源端光发送机和光纤介质组成的。如果要使用光传输系统进行远程的传输，还需要在线路中插入数字传输系统。除此之外，光中继设备、数字复用的设备光端机和作为辅助系统所用的ODF、DDF同样也是光传输系统的重要组成部分。图1为通信网基本功能示意图

2 电力通信光传输系统网络的优化设计

电力通信光传输网络具有很多的优点，它为人们的生产和生活提供了极大的便利，在生产和生活中发挥着重要的作用。一方面，我国国家建电网的建设需要电力通信光传输网络的建设。虽然我国的电网建设取得了一定的成绩，但是，电网的建设仍需要有可靠、安全的光缆建设和光传输网络作为保障，以此来更好地促进我国电网的建设和发展。另一方面，电力通信光传输网络的建设不仅能够促进我国经济的进一步发展，而且能够促进我国企业的业务发展。电力通信光传输网络的建设能够为人们提供更多的便捷的服务，从而能够促进电力企业的业务拓展实现电力企业较好的发展。

2.1 优化网络的电路

电路在整个电力通信光传输网路的建设和传输的过程中起着重要的作用。随着信息量的不断增大，光传输网络中所需传输的信息量也逐渐增加，所以需要进一步完善网络传输的电路，以保证网络传输工作的顺利进行。网络传输的电路优化主要是对电路两端网元设备的端口进行优化，将网元支路或者网元优化完成之后接串接接入光传输网络的环网，优化后的电路接入已经设计好的网元端口，以提高电路的使用时间，保证光传输网络能够良好的建设和使用。

2.2 优化网络的传输通道

光传输网络的传输通道对于光传输网络的建设和传输具有重要的意义。信息量的逐渐增大给传输通道的顺利运行带来的挑战。所以应进一步对光传输网络进行优化，主要的优化内容是优化网管的高低阶通道。对子网的通道保护使用连接保护或者手工优化的方式。在网络传输通道的优化过程中可以用高阶通道逐步取代低阶通道，并用智能光网络网管的网管软件制定光传输网络的优化策略，以提高光传输通道的传输能力。

2.3 优化网络的传输媒介

电力通信光传输网络的建设和传输需要一定的传输媒介。因此，光传输网络传输媒介的優化可以进一步提高网络的传输速度和可靠性。网络传输媒介的优化内容主要是通过将独立的不同的光传输设备进行进一步的整合和调整，使其归到地区网和支线网的范围中，之后对主干网进行逐步的调整将支线网转化为环网的形式。并且，随着网元的逐步增加可以将整个网络划分为两层的网络结构。此外，还应建立网管和网络的保护措施，以保证网络传输媒介的正常使用。

3 结语

随着经济的不断发展和科技水平的不断提高，电力通信光传输网络在我国建立并逐渐的发挥其作用。但是光传输网络是一项系统的工程并且其在我国的建立时间较短，在使用的过程中难免会出现一些问题。所以需要对光传输网络进行进一步的优化，通过优化网络传输的媒介和传输通道，光传输的信息传输速度得到了进一步的提升，为人们的生产、生活提供更大的便利。

参考文献

[1]张苏宁.探究电力通信光传输网络优化的运用[J].商品与质量·建筑与发展，2013（10）：905-906.

[2]梁健桢.探讨电力通信光传输网络优化的运用[J].通讯世界，2013（8）：108-109.

[3]黄河.电力通信光传输网络优化的分析与应用[J].电源技术应用，2013（3）：233-234.

电力通信骨干网络 篇4

随着电力行业信息化、数字化发展,电力通信网将承载大量高带宽、大颗粒IP业务[1,2]。为了适应这一需求,要求电力骨干传输网一方面提供更高带宽以满足大颗粒业务的传输,另一方面提供灵活可靠的业务调度和安全保障机制。由于电力通信网承载的业务需求日益增长,而目前网络的可用资源有限,因此,如何在有限的资源网络中为业务选择合适的路由与波长成为波道配置方案设计过程中最重要的环节[3,4]。

目前已有的路由波长分配(RWA)算法大多是基于集中式构架,通过掌握全网拓扑和资源利用信息的网络管理系统来负责建立连接[5]。但随着未来电力通信网络规模的不断增大,集中式的网络管理模式已经不能适应未来的发展需求。因此,电力通信网络将被分成多个路由域采取分布式管理[6,7]。文献[8]为多业务传送平台(MSTP)专线承载业务提供了环形开法的路由应用建议,提高了专线业务传输的可靠性。文献[9]在原有的电力线载波通信基础上,提供满足智能电网双向互动的路由机制,提高了业务传输速率与负荷均衡性能。上述算法能够为现有电力生产控制业务提供良好服务,使现有通信网络得到充分利用。而传统电力通信方式已不能适应近年来涌现的大量大颗粒数据业务,需要将其承载于大容量的电力骨干光传输网络(optical transport network,OTN)中,而目前对适用于该网络的动态RWA算法研究相对较少。文献[10]提出了最大空闲路径(most leisure path,MLP)算法,该算法在路由选择时仅考虑瓶颈链路中的剩余波长数,忽略了业务请求的特点,因此算法具有一定的局限性。文献[11]采用一种多目标优化方法SPEA2(improving the strength Pareto evolutionary algorithm),在网络接收更多通信请求时信道占用数量最小。但在网络规模大、请求数量多的情况下,计算复杂度过高,无法应用于实际。文献[12]提出一种基于业务重要度的电力通信业务路由分配算法(IBSR),该算法依据网络业务分布状态,为不同重要度的业务选择路由,从而使全网业务分布均匀。但该算法为固定选路,无法有效避免瓶颈链路。文献[13]提出一种在多域光网络中基于优先级的RWA算法,在解决复杂网络拓扑下,多任务请求RWA问题。文献[14]提出一种动态RWA算法———最小链路权重优先(MPWF)算法,在链路长度与链路剩余容量两者之间做出平衡,并在考虑网络流量均衡因素的同时,尽可能减少对网络资源的盲目占用。

本文提出一种面向电力骨干OTN的动态波道均衡RWA(wave balance dynamic RWA,WBDRWA)算法,旨在根据电力通信网络的特点,解决大规模复杂网络中不同业务时延等级的RWA问题。该算法对复杂的网络拓扑进行划域,并根据网络状态及业务请求特点,设定业务请求的优先级,从域间、域内两个方面为业务请求进行选路及波长分配。本文优势在于针对大规模可扩展电力骨干通信网络进行路由域划分,根据域内网络的波道占用情况进行选路,并将电力相关业务的时延需求融入选路指标中,根据传输业务等级区分选路优先级,保障高等级业务优先传输。

1 WBDRWA算法

本节通过对电力业务等级进行划分及量化,将其融入选路决策中。通过域间及域内选路,为电力承载业务选择路径,降低复杂度及阻塞率。

1.1 业务等级划分

电力通信网承载的业务中,很多是关于电网安全稳定运行的控制、监测类业务,这些业务对服务质量(QoS)有严格的要求[15]。电力业务的QoS要求主要体现在时延和可靠性两方面。不同业务以及同种业务在不同承载方式下对传输时延的要求存在差异,具体分析如表1所示。

根据业务时延需求,对业务等级进行量化处理,时延业务等级归一化公式如下:

式中:Rt(i)为业务等级参量;Tmax为最大时延150ms;Tmin为最小时延8 ms;T(i)为传输业务时延需求。

计算得出一级至六级业务时延等级参量分别为1,0.986,0.951,0.845,0.352,0。

1.2 路由域选择

电力骨干传输网覆盖范围广,跨越多个地理区域,可根据区域划分网络路由域,对大规模网络进行分割处理,简化业务波长分配的计算复杂度。

WBDRWA算法从路由域选择、业务优先级设定及域内波道分配3个方面均衡网络中链路波道占用情况,充分利用空闲波道,避免产生瓶颈链路,实现在复杂通信网络中业务的可靠传输。

当业务请求到达网络时,将其分成3类:域内业务请求(inter-domain service request);邻域业务请求(neighborhood service request);跨域业务请求(cross-domain service request),即

式中:Ri为域内业务请求集合;表示以sx为起始节点、dx为目的节点的域内业务请求;Rn为邻域业务请求集合;表示以sx为起始节点、dx为目的节点的邻域业务请求;Rc为跨域业务请求集合;表示以sx为起始节点、dx为目的节点的跨域业务请求。

根据不同类别优先级的业务请求,对其进行路由域选择。

1)对于域内业务请求,无需进行路由域的选择,直接执行一次域内选路,其中路由起始节点为s,目的节点为d。

2)对于邻域业务请求,无需进行路由域选择,但需分别在起始节点所在域(即起始域Gs)与目的节点所在域(即目的域Gd)进行两次域内选路。将起始节点s到目的域Gd的最短路径所经过边界节点集中的节点作为中间目标节点m。将起始节点s与中间目标节点m分别作为域内选路的起点与终点。

3)对于跨域业务请求,需要进行路由域选择,依据各域的网络拓扑情况与波道占用情况对每个路由分域设定选域因子。

业务请求经过各个域建立光路的影响因子主要为两个方面。(1)通过该域业务请求的数量。当较多业务请求的分段路由通过该域较多时,网络资源被占用可能性较大,则降低在该域建立光路的可能性,防止域内网络阻塞。(2)该域节点的度与域内链路数。当该域节点的度与链路数较大时,说明该域的链路能力较强,网络资源较充分,则较利于建立光路。对以上所述影响因子利用三角模融合模型进行指标融合。设路由域Gi的选域因子为Rcd(i),选域因子数学表达式如下:

式中:Rcd1(i)表示路由域Gi的网络复杂度;Nnode(Gi)为域Gi中的节点数;为域Gi中节点vi的度数;Nlink(Gi)为域Gi中的链路数;Rcd2(i)表示路由域Gi中的波道占用情况;N(j)为链路j中的空闲波长数;Nmax(Gi)为路由域Gi中链路可用波长数最大值;Nmin(Gi)为路由域Gi中链路可用波长数最小值。;

选择选域因子较高的邻域作为中间域Gm,将s到下一中间域的边界节点集中所用跳数最少的节点作为第1中间目标节点m1。将起始节点s与第1中间目标节点m1作为起始域Gs内选路的起点与终点。重复上述计算中间目标域步骤,直至计算得出与目的节点d所在域Gd相邻域的中间目标节点mn。将中间目标节点mn与目的节点d作为目的域Gd内选路的起点与终点。

1.3 域内选路及波长分配

确定路由域中起始与终止节点后,按照业务等级的优先级顺序为业务请求进行选路与波长分配,保证时延需求较高的业务请求优先分配波长资源,尽可能满足高等级业务请求建立光路的需求,提高光网络资源的利用率,降低高等级业务的请求拒绝率。影响域内选路的因素主要为4个方面:下一跳节点度数;距目标节点的距离;链路中波长占用情况,链路中可用波长数较多且无需进行波长转换的链路优先作为下一跳链路;业务等级的约束,业务等级越高的业务请求赋予较高的选路优先权值。

域内选路时,采用信息熵权法为以上4个影响因子赋予属性权值,并用权和法计算选路因子。具体步骤如下。

设该节点可选择的下一跳节点有l个,4个决策属性分别为下一跳节点度数dv(i),链路中可用波长数N(i),节点到目的节点跳数D(i,d),该链路传输业务的等级Rt(i)。xij(i=1,2,…,l;j=1,2,3,4)为以上4个属性的属性值。

步骤1:对决策矩阵X=(xij)l×4采用标准化处理,得到标准化矩阵Y=(yij)l×4,并按列进行归一化处理,得

式中:0<pij<1,每列。

步骤2:按列计算第j个属性的熵,即

式中:k为正常数,这里取k=1。

步骤3:计算第j个属性的差异系数gi,即

差异系数与熵相反,值越大说明指标值之间差异越大,对决策作用就越大,权值相对就要大。

步骤4:确定权重。第j个属性的权重ωj为:

式中:n为属性总数。

下一跳选路决策指标为:

式中:ω1,ω2,ω3,ω4分别为4个指标所计算的权值;dv,min和dv,max分别为该域中节点度数的最小和最大值。

传输业务时,选路与波长分配同时进行。为业务请求分配波长时,首先统计路由域中波长集中空闲率最大的波长作为初始波长,选路时尽量减少波长转换次数。若计算得到的下一跳链路中所需波长被占用,则计算该链路波长集中的波长空闲率,选择空闲率最大的波长继续传输,直至将数据传至目标节点。当分段路由的所选路径被阻塞时,在该域中选择备用路由代替先前选定的路由,避免在路由分域内出现阻塞,减小域内阻塞对整体光路中业务传输的影响。

2 实验仿真与对比分析

2.1 仿真场景

为验证WBDRWA算法的性能,本文将WBDRWA算法、MPWF算法[14]与传统集中式RWA算法(D算法+FF波长分配算法)进行对比分析。实验拓扑采用电力骨干OTN模拟网络拓扑图(见附录A)。仿真实验设置每条链路初始化30个可用波长,业务带宽均为1个波长。网络节点具有波长转换能力,当下一跳链路中该业务波长被占用时,根据全网波长占用情况,节点重新选择该链路波长集中空闲率较大的波长进行业务传输。

2.2 均衡性能仿真结果分析

首先是均衡性能对比实验。由于方差具有衡量数据波动程度的数学特征,本文根据方差物理意义定义了波道均衡因子。它反映了全网波道利用均衡程度,用于衡量算法的均衡性能。波道均衡因子FWBF定义如下式所示:

式中:Nlink为网络中链路总数;Navg为全网链路中的平均可用波长数。

波道均衡因子的物理意义为全网链路可用波长数方差的倒数,取值范围为[0,+∞),表示网络所有链路可用波道数量的差异程度。波道均衡因子越大说明网络波道利用越均衡。因为波道均衡因子越大,其网络链路中可用波长数方差越小,全网链路波道利用情况较为相近,网络链路波道利用越均衡。波道均衡因子较大的网络中空闲链路与拥塞链路数量较少,表示全网链路得到了充分利用。

仿真中,业务请求时间服从均匀分布,在同一网络环境中分别实现3种算法,通过10次独立的业务请求分配实验,对比其波道均衡因子。实验结果如图1所示。

图1对比分析了3种算法的波道均衡因子,WBDRWA算法、MPWF算法与传统集中式RWA算法的网络波道均衡因子平均值分别为0.143,0.130与0.128。采用WBDRWA算法的网络均衡程度相比MPWF算法高出10%,比传统集中式RWA算法高出11.9%。其性能改善是因为:(1)WBDRWA算法在选择路由域时会降低选择承载业务量较重路由域的可能性,而选择较为空闲的路由域作为传输路径,使网络路由域间业务分配相对均衡,避免某个路由域因承载业务量过多造成阻塞;(2)在域内选路时,域内选路因子中赋予下一跳可用波长数较大权值,在选择下一跳节点时,优先选择空闲率较大的链路,避免选择业务占用率较大的链路,有效提高波道均衡程度,均衡网络链路中的业务负载。

2.3 业务请求拒绝率仿真结果分析

其次,对应用WBDRWA算法、MPWF算法与传统集中式RWA算法网络的业务请求量进行仿真对比。业务请求拒绝率是衡量算法有效性与可靠性的指标之一。在实际电力骨干传输网中,随着业务请求量的增加,请求拒绝率也会相应增加。图2所示为3种算法的业务请求拒绝率实验对比结果。请求拒绝率如下式所示:

由图2可知,在业务请求数量相同的情况下,WBDRWA算法的请求拒绝率低于MPWF算法与传统集中式RWA算法。当业务请求量达到60时,采用集中式RWA算法的网路出现阻塞,并随着请求量的增加,其请求拒绝率迅速上升。当业务请求量达到100时,采用MPWF算法的网络开始出现阻塞,业务请求量从100增加到160时,业务请求拒绝率缓慢增加,当业务请求量大于160时,其业务请求拒绝率开始急速增加,因此该算法无法满足大量突增业务的传输。当业务请求量小于150时,WBDRWA算法能使网络中业务无阻塞地传输,当业务请求量大于150时,业务请求拒绝率缓慢增加。

为了验证将业务时延需求融入选路指标与波长优先权中能够使较高等级的业务优先传输,并有效降低其业务请求拒绝率,附录B中对采用WBDRWA算法后的各等级业务的请求拒绝率进行实验对比。实验结果表明,WBDRWA算法能够保障高等级业务的可靠传输。

除此之外,业务传输路径中所经跳数过多也会造成传输时延。附录C中对各等级业务传输路径的平均跳数进行统计。实验结果中显示随着业务等级降低,其业务传输所经跳数也会相应增加。由此可得WBDRWA算法可以使高等级业务优先选择较短路径,以保证其对时延的需求。由于较高等级业务在域内选路使其具有更高的选路优先权,因此保证了其在时延需求下的可靠传输,为电力通信网中重要业务的传输提供了保障。

3 应用案例

本节给出WBDRWA算法的实用化应用案例。图3所示为某电力骨干通信网络架构示意图,分为3个层级,涵盖35kV及以上电网厂站及公司系统各类生产办公场所,其承载的业务可分为生产控制类业务与管理信息类业务,具体分级见表1。

电力通信网中存在一些关系到电网安全稳定运行的生产控制类业务,如继电保护、安全稳定系统等。在实际应用时,需要对这类业务进行人工配置固定路由,为其预留传输带宽资源,以保障该类业务的可靠传输。本应用案例中首先为该类业务预先配置专用波道,然后采用WBDRWA算法为其他等级数据业务进行动态选路。最后通过实验仿真验证其实用化效果。

图4给出了链路波道占用示意图,该链路中将波道1~5设定为专用波道,用于传输对QoS严格要求的固定路由业务。每条波道承载一种特定业务,且其他数据业务不能占用该专用波道。网络中链路根据其实际应用配置专用波道,并合理分配专用波道与动态波道数量。

由于电力骨干通信网络覆盖范围广,节点数量多,并具有网络拓展性,因此对网络进行路由域划分十分必要。根据电力骨干通信网络地理结构将网络进行路由域划分。如图3所示,划分为LRA1,LRA2,LRA3,LRA4,LRA5这5个路由分域,每个路由域由该区域内所有网络节点组成。

对于生产控制类业务,需要根据人工配置的路由表为其分配专用波道。每个独立的业务占用一条专用波道,即使该波道空闲,其他业务也不得占用该通道。

对于非生产控制类业务,根据WBDRWA算法,当业务到达时首先判断其传输路径。若路径为非直通路由,即需要跨越其他路由域建路,则根据算法计算得到的选域因子,选择承载业务量较少、域内网络较为畅通的路由域作为中间路由域,使全网各个路由域承载业务量相对均衡。本算法在进行域内选路时,路由域LRAi内节点仅需对本区域内链路信息进行更新、存储,使之在域内路径尽可能避让业务承载量较大的链路,均衡网络波道利用情况。

假定有业务请求需要从路由域LRA5传输至LRA2,即起始域Gs为LRA5,目的域Gd为LRA2,其传输路径需要经过LRA3或LRA4。首先通过WBDRWA算法计算LRA3与LRA4的选域因子Rcd(3)与Rcd(4),若Rcd(3)>Rcd(4),则选择LRA3作为中间域Gm,并确定第1中间目标节点m1与第2中间目标节点m2。根据WBDRWA算法域内选路步骤对域内业务传输进行选路与波长分配,从而完成起始域Gs到目的域Gd间的业务传输。详细示意图见附录D。

为了验证本文算法在实用化应用中的有效性,本节在实用化应用背景下对算法进行了实验仿真。网络拓扑与路由域模拟划分如图5所示。仿真场景同2.1节。

对在网络中生产控制类固定业务预先人工配置专用波道,路由表如表2所示。

为生产控制类业务预留波道后,采用WBDRWA算法对其他动态业务进行波道分配。为了验证算法在实用化应用中仍能实现对不同等级业务进行区分服务,对静态业务及各等级动态业务的请求拒绝率进行了实验对比,如图6所示。

图中,由于在实用化应用仿真中为生产控制类业务配置了专用波道,因此该类业务的请求拒绝率为0。由于一级、二级业务中含有一些预先配置专用波道的生产控制类业务,因此其请求拒绝率与2.3节中的仿真结果(见附录B)相比有所下降。而五级、六级业务由于链路中可动态使用的波道数减少,其业务请求拒绝率也有所提高。实验表明,在实际应用中,为生产控制类业务分配专用波道后,剩余的动态业务仍能通过WBDRWA算法有效地选择路径,并对不同等级业务进行区别化服务。

4 结语

本文提出了一种电力骨干OTN中基于业务的WBDRWA算法。该算法针对电力骨干OTN及其业务请求的特点,细化分析了在复杂电力骨干OTN中优先级策略的设定,在此基础上,通过路由域选择与域内选路,给出算法的实现方式。虽然该算法能有效均衡全网波道占用情况,降低网络业务请求阻塞率,实现不同等级业务差异化服务,提高光网络资源的利用率,但仍有不足之处。本文算法适用于节点具有波长转换能力的骨干OTN,目前的电力骨干OTN已有部分节点具有波长转换能力,但网络中仍存在节点不具有波长转换能力,因此该算法暂时不能大规模直接应用于实际网络中。可结合实际网络拓扑特点,对算法进行改进,使之在不具有波长转换能力的网络区域内满足波长一致性,从而满足实际工程应用要求,为电力骨干OTN提供实际可行的路由波长分配方法。

防止电力通信网络事故的十要素 篇5

1.系统网络的规则必须与电网一次系统规则同步，以满足电网发展需要。

2.电网调度机构与其调度范围内的下一级调度机构，及大(中)型发电厂之间必须设立两个及以上独立的通信传输通道。

3.直接影响电网安全稳定运行的同一条线路的两套继电保护和同一系统的两套安全自动装置应配置两套独立的通信设备，并分别由两套独立的通信电源供电，两套通信设备和通信电源在物理上应完全隔离。

4.继电保护复用接口设备传输允许命令信号时，原则上不应带有岩石展宽，防止系统功率倒向时，引起继电保护捂动作。

5.电力调度机构与变电站和大(中)型发电厂的调度自动化实时业务信息的传输，应同时具备网络和专线通道，网络通道与专线通道应采用不同的物理通道。

6.电力调度机构，通信枢纽，变电站和大(中)型发电厂的通信光缆或电缆应全线穿管敷设，并尽可能采用不同路由的电缆进入通信机房和主控室。通信电缆沟应与一次动力电缆沟相分离，如不具备条件，应采取电缆沟内部分隔等措施进行有效隔离。

7.通信设备应具有独立的通信专用支流电源系统(蓄电池供电时间一般应不少于4小时)。在供电比较薄弱或重要通信站应配备柴油发电机，不允许采用厂站支流系统经逆变给通信设备供电。

8.电网或发电厂的通信设备(含通信电源系统)，应具备完善的通信监测系统和必须的声响告警装置。

9.通信设备(含电源设备)的防雷和过电压能力应满足《电力系统通信站防雷运行管理规程》的要求。

试论电力自动化的通信网络 篇6

【摘 要】近年来，我国电力事业的发展日新月异，对促进国民经济的发展和社会进步起到重要作用。电力自动化技术是电力工程中一项重要的技术，电力通信在智能电网中也占有核心地位，在这个体系中，电力通信网络可以确保电网的高度安全，并实现电网自动化。基于此，本文就电力自动化及通信网络的概念出发，阐述了通信网络技术在电力自动化中的应用，并围绕电力自动化通信网络技术及安全防护作了探讨，希望能够抛砖引玉，以促进电力通信快速发展。

【关键词】通信网络；电力自动化；安全防护

一、引言

电力作为我国国民经济的基础产业，电力系统的安全运行在很大程度上影响着国家经济发展和社会稳定。随着我国经济的快速发展和新技术的不断成熟，电力自动化的发展具备了一定的基础，通信网络在电力自动化中的应用对于促进电力智能一体化发展具有重要作用，通信设备的不断更新和智能化水平的提高，使电力通信自动化的灵活性越来越强、规模越来越大，因而对电力自动化中的通信网络应用分析研究有着重要的现实意义。

二、概述

（一）电力自动化系统概述

电力自动化技术是集信息处理技术、网络通信技术、电子技术等技术于一体的综合技术，它在电力行业中的运用包括电网调度自动化、供电系统自动化、发电厂自动化、信息传输自动化这四个方面。电力系统自动化技术的要求主要有以下两个方面：

①保证电力系统的技术要求，要不断发展电力技术，改善电力技术发展水平，从而可以减少电力事故，并节省人力，避免紧急事故发生，保证电力系统的安全稳定性。

②实现对电力系统的整体数据及参数的实时检验检查，及时发现电力系统的隐患，保证电力系统的正常运转。

（二）通信网络概述

通信网是一种由通信端点、节点和传输链路相互有机地连接起来，实现两个或更多的规定通信端点之间提供连接或非连接传输的通信体系。

①物理网。是由用户终端、交换系统、传输系统等通信设备所组成的实体结构，是通信网的物质基础，也称装备网。②业务网。是疏通电话、电报、传真、数据、图像等各类通信业务的网路，是指通信网的服务功能。③支撑管理网。是为保证业务网正常运行，增强网路功能，提高全网服务质量而形成的网络。

三、通信网络技术在电力自动化中的应用

电力自动化网自动化的规模、复杂程度和自动化程度决定了对通信系统的要求，主要有：①可靠性。通信设备大多暴露在室外，要有承受阳光、雨雪、冰雹等自然条件影响的能力。②经济性。投资不能太大，以免影响电力自动化网自动化系统的总体经济效益。③寻址量大。不仅要满足目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统功能升级的要求。④双向通信。一般要求通信系统具有双向，容易操作，设计时应充分考虑维护的方便性。

（一）有线通信网络

①以太网交换机。具有带宽高、环网保护、IP化趋势以及工业化标准等优点，在电力自动化中得到了广泛应用，但其在实现单点与多点之间组网结构时所产生的成本较高，成为其应用发展的限制因素。②电力载波通信。将能量流、通信通道、功率通道和信息流等结合到一起，具有灵活性高、支持自由拓扑以及实时性强等优点。但其在传输载波信号时，各个接受节点上会出现一定程度的信号衰减和反射现象，使得信号强度变弱。③光猫通信。借助光纤实现各个传输节点之间的串接。不适用于规模大的电力网络结构中，比较适合在规模较小，结构比较简单的网络结构中应用。

（二）无线通信网络

目前在电力自动化系统中有无线通信网络的应用，无线通信网络是由服务器、无线基站和应用终端构成，常见的无线通信技术有WLAN和WPAN等，无线信号在空中进行数据传输，加快了数据传输速度，节省了线路铺设费用。但无线信号在空中传输时易被其他机构窃听，因而其安全性还有待进一步提高。GPRS是常见无线通信方式，电力自动化系统在应用GPRS时可以采用外包方式进行以节省建设维护费用，但由于GPRS的带宽较低，双向通信性能较差，满足不了目前电力系统信号传输要求，同时还易受到高压线路干扰。

四、电力自动化通信网络安全防护

电力系统结构庞大，涉及众多设备线路，对其自动化系统的通信网关要求较高，务必要结合实际条件进行相关方案的设计，做好防范工作。

（一）物理角度安全防护

电力系统的网络安全保护模式可以在安全的工程理论上的模型来进行理论层面上的转换，例如SSE-CMM模型，这种模型就可以很好的对安全项目进行一些有建设性意义的提议。那怎样归一化进行管理，就是需要把这些设施与一体系的管理设计等系列的论辩结合一体。在施工方向上，安全的处理信息的各种不定项因素，那就是在一个不断变化的工程中在探讨出的一些对应的策略，对于这些复杂问题的分析就是先果断进行监控装置，还有当遇到问题时的报警设施，各种对应的措施，和最终安全设施的整体评估方向问题。

（二）用密码技术进行安全防护

电力自动化通信安全防护体系中的密码技术，可以实现对信息安全的有效保。DES算法具有较好的安全性，目前可以产生攻击的只有穷举搜索法。密钥管理技术，是数据加密技术中的重要组成部分，包括很多的内容。例如密钥的生成、载入、传递、使用等，基本上包括了密钥的整个生存周期，是保证信息安全的关键环节。因此，用密码技术来采取措施的手段来保护电力安全体系，还要在管理层面上加大力度。

（三）加强电力系统网络安全的管理

①加强网络信息安全的意识。意识决定着人类的行动，要通过学习和培训，促使电力企业的信息管理部门养成良好的网络信息安全意识，提高处理信息安全问题的能力。②强调安全制度的重要性。根据企业的实际情况，为企业的网络信息安全制定一套完整的，具有指导作用的安全制度，并将此制度形象化、具体化。

此外，还应该设定特定的岗位，通過垂直管理，一级一级地对电力企业的网络安全进行检查，通过部门内所有人员的协调和配合，保证其安全有序地进行下去。

五、结束语

总之，随着人们生活水平的提高，人们对供电系统的可靠性、安全性、稳定性提出了更高要求。通信网络在电力自动化系统中占有核心地位，因此我们在设计和选择电力自动化网络系统的结构和产品时应当根据配电站的实际需求、地理位置和规模进行综合的考虑，只有这样才能够让电力系统安全、稳定、有效运行，方能推动我国电力行业的可持续发展。

参考文献：

[1]李力.2012年国际大电网会议系列报道——电力系统保护与自动化[J].电力系统自动化，2012，36

电力自动化通信网络探析 篇7

关键词：电力自动化,通信网络,无线通信

1 无线通信网络在电力自动化中的应用状况

自通信网络发展以来, 从有线到无线, 它的更新换代似乎普通百姓感受最深, 例如, 家里的有线电视被数字电视取代。从组成上来讲, 无线通信网络由无线收发器、管理中心以及发卡器等部分构成 (图1) 。目前, 被大众所熟知的无线通信技术为WLAN, 这种技术也普遍应用于电力自动化系统中。WLAN技术可以实现远程监控, 依靠无线电波发送及接收信号, 但很容易受到干扰, 而且还可能被窃听, 这种漏洞为不法分子提供了可乘之机。若在电力系统出现这种不法行为, 将对整个国家电力造成不可估计的损失。相关专业的高科技人员对此进行研究, 提出了一系列措施防止这种危险的发生。第一, 高科技人员进行研究, 提高无线网络的通信质量, 做好监视工作, 防止重要信息被窃听、干扰, 从而保证无线网络的良好运行与国家电力工作的稳定开展;第二, 高科技人员设置专门的无线通信网络道路, 让电力系统专门负责此网络通道的运作。总而言之, 不管采取哪种措施, 电力系统都要做好规划和各个环节的实施, 认真履行职责, 在保障资金到位后发挥其应有的价值, 并在此过程中, 必须切实注意要防止贪污腐败和内部违法犯罪的发生。

2 电力自动化通信网络方案的选择及传输实时性分析

2.1 最优方案选择

2.1.1 现场总线网

变电站一般会有两个网络, 各有各的功能。一个负责传送及控制信息发送, 即为监控网, 另一个则负责传送故障信息, 被称为录波网。从专业的网络视角分析可知, 通信距离可高达2 000m, 主要通过光纤线路。这两个网络与其它接口进行联络, 可以实现快速通信, 这种方案现在被普遍使用[1]。值得注意的是, 电压不可过高, 否则容易被干扰, 或因过高导致流量太低, 影响通信质量, 进而降低使用效率, 造成不必要的麻烦。尤其在多个网络一块应用时, 更会造成信息之间的相互冲撞, 会给信息接收者及发送者造成信息损失, 影响电力系统在实际中的应用。

2.1.2 多网结合

多网结合即现场总线网与多个以太网相结合, 与单纯的现场总线网不同, 此时的变电站有3个以太网, 它们之间彼此独立地接受信息与发送信息, 实现“三权分立”却又共同为网络服务。“三权”中的“两权”与后台机的联络通信, “一权”将所有设备联络, 由此实现间隔输送。这种结合使得网络传输更加便捷, 而且也可适用于高电压。两种网络各自发挥自身优势, 一种网络的缺陷被另一种网络的优势弥补, 这种“中+中=强”的模式得到了体现。

2.1.3 比较分析

(1) 现场总线网只有一层网络, 所有的信息都需要与它联系, 就像一个容纳500人的大厅只有1个饮水机一样, 这让场所变得更加拥挤, 资源变得更加稀缺。而通畅有序方案中设有2层网络, 使得信息通过不再拥挤, 就像容纳500人的大厅拥有5个饮水机一样, 显得通畅有序。所以, 方案不仅能够很好地满足电力自动化系统的网络通信要求, 而且还留有一定余地。以太网可支持最长的长帧为1 500B, 这远远高于总线网的支持状况, 故多网结合方案中录波数据的实际传输效率也会随之多网结合增强。

(2) 以太网采用的都是TCP/IP 的开放式协议, 这种协议使得广域网相连变得更加方便。

(3) 网络全球化的实现使得网络也不再独属于一国, 而是越来越具有国际性。多网结合方案的采用使得网络通信符合国际普遍做法, 因为国际上普遍应用以太网来连接。

(4) 一般的个人计算机均需使用独立的板卡与总线网连接。在电脑比较多情况下, 如果每台机器都要设置接口, 成本支出会比较高, 而多网结合可以满足多台个人计算机使用。

2.2 通信网络传输实时性

分析网络自动化有一个指标就是网络传输的实时性。多网结合方案有两个网络, 这两个网络分别传输不同的信息, 重要信息可以使用高级变量传输。此外, 还需要较高的网络带宽, 可承受大负荷的网络流量, 这对于接受大规模的信息是绝对有保障的。国际研究显示, 以太网的传输效率可以达到40%, 一般的网络负荷在这个范围之内。故多网结合方案比较适合电力系统[2]。纵观其它国家的网络系统, 例如, 法国的国家电力自动化系统使用交换式集线器, 这种方式使得变电器像一个集合器又像一个分散器, 把各个信息收集过来, 又以一种最快、最高质量的速度把信息传送到各地。在这一过程中, 以太网充分发挥了作用, 因此很多变电站选择以太网作为网络传输方式。

3 结语

综上分析, 如果通信网络质量高, 变电站质量就高, 那么以此为主干的电力系统就会显示其出强大的功能。反过来分析, 可以得出一个结论, 为了满足人们对电力自动化的高速需求, 必须提高变电站的质量, 而变电站的优劣取决于通信网络质量, 因此通信网络是所有问题的关键。笔者通过对两种网络方案的分析, 指出了下一步通信网络的发展方向。提高我国电力系统自动化水平需要通过实际调查之后提出一种适合我国电力需求的、实用性强的方案, 这种方案必须植根于我国电力系统实际情况, 也须借鉴国外先进经验。

参考文献

[1]姚实颖.电力自动化无线通信网络的分析与研究[J].中国新技术新产品, 2011 (13) .

电力通信骨干网络 篇8

电力要实现信息化、现代化, 通信现代化要先行。针对电力信息化建设和跨越式发展的要求, 中国电力在近几年里已经投资数百亿元, 积极进行电力基础通信网络的建设和改造, 基本完成了交换网和局间传输网的数字化。电力行业至站局以上已经实现了局间的光缆化。但是, 在电力行业各站段之间, 处于网络落末端的用户"最后一公里"接入却发展十分缓慢。仍然以传统的模拟铜缆为主要用户线传输手段。在一定程度上限制和制约着通信新业务的发展, 成为建设现代化电信网的瓶颈。

2、现有电力各站段通信网络的状况及存在弊端

在电力局管内各站段之间的通信网主要是由铜缆构成。主干多为HYA型市话电缆、HEYFQ型对称电缆、HQ23型铝护套纸绝缘电缆等, 网络结构为以交换局为中心辐射型, 如图 (1) 示。

这种由铜缆组成的网络主要缺点:

(1) 、网络不能互补, 资源不能共享, 很容易造成局部用户线利用率低, 另一部分用户线过于紧张。

(2) 、电力各站段通常情况下它们都是沿着电力线位于电力两旁距离交换局比较远, 远端的一般在4~5公里。对于芯线直径0.4mm的HYA型电缆传送1024KHz信号时它的固有衰耗为:26dB/km。由此可见这种铜缆结构的网络在传送宽带信号时只能在1.5公里左右的距离上传送。模拟铜缆在一定程度上限制和制约着通信新业务的发展, 满足不了高速数据、高质量视频、长距离等宽带业务的需要。

(3) 、近几年由于电力进行了大量的电气化改造, 机车大部分采用电力机车牵引。因此, 对模拟铜缆干扰很大。

电力各站段的电话网大多数建于90年以前, 我国在80年代中期~90年代初才大量使用聚乙烯全塑市话电缆。在这之前多数采用以纸绝缘铝包市话电缆作为主要传输手段。电力行业各站段的电话网络目前基本是由聚乙烯全塑市话电缆和纸绝缘铝包市话电缆组成。近几年由于电力改造频繁施工, 各条主干线电缆又受到了多次妨碍, 主干线路已经是伤痕累累。目前电力行业各站段间的电话网络急需改造。

3、近几年电力专用通信网的新业务

电力行业的电话网目前除话音外所承担的业务:

(1) 自动化管理系统 (TMIS) 。

(2) 远动管理系统 (DMIS) 。

(3) PSTN电话网系统 (PSTN) 。

(4) 数据网络办公自动化系统。

(5) 可视会议系统。

4、网络改造方案意见

4.1 改造后的网络结构

改造后的网络结构由原来的以交换局为中心向各用户点辐射型改为相切环、环带链结构。这种网络结构只需要1套SDH设备, 就可以支持这种网络, 可以简化设备、降低用户费用。如图 (2) 示。

4.2 方案的实现

目前电信市场流行的光接入系统种类很多, 其功能也很齐全。但是, 由于电力系统近几年在电力各支线三、四等小站已经建造了电力光缆接入网, 所用设备多数为华为公司生产的HONET综合业务接入网。为使设备更好的兼容, 方便今后的维护, 建议使用华为公司生产的HONET综合业务接入网设备。光接入网能否满足电力行业各站段通信业务的需求?下面就将光接入网的主要功能及业务等作一下简单介绍。

4.2.1 接入网定义

接入网是由业务接点接口和用户网络接口之间的一系列传送实体 (如线路设备和传输设施) 组成, 是为电信业务提供所需传送承载能力的实施系统, 可通过管理接口实现配置和管理。

4.2.2 光接入网总体结构

光接入网设备主要由光纤线路终端 (OLT) , 光纤网络单元 (ONU) , 光传输系统和接入网网管系统 (AN-NMS) 组成。

OLT属于接入网的业务节点侧设备, 通过E1接口与交换机相连, 使用V5.2接口协议。

ONU属于接入网的用户侧设备, 为用户提供电话、数据通信、图像等各种业务接口.通过双绞线连接用户家中的电话机;通过IS-DN 2B+D/30B+D接口、V.35/V.24的N×64kbit/s或子速率接口为用户提供各种数据业务;通过E1接口提供2M租用线业务。

光传输系统:OLT与ONU, ONU与ONU之间通过光传输系统相连, 光传输系统可以是内置插板式光传输系统;可以是内置式SDH光传输系统Opti×155/622H;也可以是其它标准的SDH、PDH光传输系统。OLT与若干个ONU之间可以同时组成环形、树形、星形、链形等不同的拓扑结构。

接入网网管系统AN-NMS, 接入网系统由接入网网管系统AN-NMS管理, 基于TCP/IP等协议, 具有客户机/服务器体系结构, 支持中文图形界面的网管系统, 运行于中文Windows平台。AN-NMS实现了HONET接入网系统的配置、维护、测试、告警、性能统计、传输管理、环境电源监控等功能。

由于论文篇幅有限, OLT、ONU中各模块的组成和功能在这里就不做详述了。

4.3 光接入网系统所提供的业务

(1) 、传统式电话业务 (POTS) , 接入网系统即可以支持模拟用户, 又可以将用户交换机接入, 同时支持虚拟用户交换机业务 (Centrex) 、CID等新业务。用户信息可以是双音多频信号或线性状态信号, 用户附加业务不受限制。

(2) 、综合业务数字网 (ISDN) 业务, ISDN以成为提供语音、数据、图像等综合业务的主要手段之一。接入网系统提供ISDNBRA (2B+D) 和ISDNPRA (30B+D) 接口, 以2B+D和30B+D方式支持N-ISDN业务, B通路的承载业务, 终端业务和补充业务。

(3) 、热线业务 (闭塞电话) , 热线电话是一种半永久租用线业务, 要求主叫摘机后系统自动向固定的被叫振铃, 被叫摘机后建立呼叫, 在电力专网中可以完成闭塞电话业务。

(4) 、2/4线音频接口, 接入网系统由VFB板向用户提供2/4线音频接口, VFB音频专线适用于普通2/4线音频连接及Modem连接。接口软件可调, 二/四线接口可选。

(5) 、共线电话业务, 共线电话是指电力调度电话系统, 由调度总机、分机、传输信道、调度分配器等配套设备组成。传统的电力通信系统中, 总机和所有分机并接在一对共用回线上, 是集中式多点专用系统, 即多点共线系统。传输线路有实线信道也有载波回线, 一般多为钢实线回路和铜缆信道。这种共线电话一般多用在:调度各站等专用通信中。

光纤通信进入电力以后, 数字通道代替实回线实现共线电话业务是用户的必然要求。接入网采用特殊端口匹配技术和音频数字叠加技术有效的解决了共线电话问题。同时支持共线电话的保护倒换, 提高了系统运行的可靠性。

接入网还有一些业务, 如:DDN业务、IP业务接入、Z接口延伸、CATV业务等, 在这里就不作详述了。

5、方案的可行性

我们从以下两个方面看一看电力行业各站段电话网络改造方案的可行性。

5.1 实现方案工程造价的估算

(1) 设备部分:每一个站 (段) 为一个网元用户, 一个电力行业一般要有5~8个站段单位, 即:5~8个网元用户。每个网元用户配套设备有:ONU (内置622Mb/S、ADM、ODF、DDF、VDF) 1架, 蓄电池1架, 开关电源柜1架。在通信站设OLT 1架, 网管系统一套。

(2) 线路部分:电力行业各站段一般都在电力两侧, 最远端的两个单位相距不超过10公里, 加上保护通道线路总长小于20公里。

目前市场设备价格:8芯光缆每公里3.5千元左右, ONU (内置622Mb/S、ADM、ODF、DDF、VDF) 每架2.5万元左右, 开关电源+蓄电池每套不超过3万元。如果一个电力行业有5个站段单位, 设备+光缆总投资不会超过30万元。

5.2 工程建设施工环境

由于电力行业站段单位大多位于电力两侧, 在电力沿线施工政府部门干涉很少, 发生的赔补也很少, 工程施工比较简单很容易实现。

6、系统运行的安全可靠性

由于电力系统的特殊性, 它与其它行业相比在安全上十分重视, "安全第一"这是电力系统各部门做事的根本原则。光接入网早在九十年代电信厂家生产的光接入网系统就具有通道保护环网系统自愈功能。双纤环形网环上的各ONU之间, ONU与OLT之间的光纤由于某种原因任意一处断掉或处于其它失效故障时, 网络能在极段时间内恢复所携带的业务。确保OLT和ONU上的业务不中断, 从而使系统具备自我诊断及自我恢复通信的能力。整个系统的自愈倒换完全由硬件控制实现, 倒换时间很短。现有的铜缆模拟网络根本不具备这种自愈保护倒换功能。由此可见引入光接入网后, 大大提高了系统运行的安全可靠性。

摘要：本文通过对电力行业通信电话网络现有状况的分析, 结合电力发展的实际需求, 提出了电力行业各站段之间的电话网络改造的方案。对今后电力专用通信网的发展建设有一定的参考价值。

关键词：电力行业,网络现状,改造方案

参考文献

[1]上海电缆研究所.电线电缆产品手册.北京:机械工业出版社, 2006.11.

电力自动化通信网络探析 篇9

关键词：电力自动化,通信网络,无线通信,通信方案

1 电力自动化通信网络现状分析

随着科技水平的不断发展和进步, 如今我国已基本进入网络时代, 几乎所有计算机都具备网络功能, 而所有网络设备也均以计算机为基础。网络通信是整个电力系统的重要组成部分之一, 是其朝着管理现代化及数字信息化方向发展的前提和基础保障。随着互联网以及光纤通信技术的快速发展, 网络通信在我国各个领域的应用也越来越多。以我国电力系统而言, 其专用通信网络现已建设成为以光纤通信为主干网的通信线路, 覆盖各地区的变电站、电厂。电力系统数据通信网络不仅能够支持EMS、远动、实时数据通信等业务, 而且还能支持基本语音通信业务, 如行政及调度电话等。当前, 我国电网自动化系统现场局域网对不同电压等级分别采用了不同类型的通信网络控制, 如RS485总线、CAN、互联网等等。近些年, 伴随着智能开关及电子互感器的问世及其在电网中的应用, 电力系统设备自动化程度不断提高, 这就使得电网中一次设备与二次设备的无缝集成变为可能。

2 无线通信网络在电力自动化中的应用

无线通信网络主要由以下几个部分组成:无线基站、管理服务器以及无线终端等。目前应用于电力自动化系统中的无线通信技术主要有4种, 即WPAN、WLAN、WMAN及WWAN。与以往传统的有线通信网络相比, 无线通信网络在应用方面的优势更加明显, 其中以变电站的远程监控效果最佳。但无线通信网络在应用中却存在这样一个缺点:由于它并不像有线通信一样依靠通信线路进行信号传递, 而是利用无线电波在空中传播信号, 这就使得该信号很容易被窃听, 从而给窃听者提供了条件。若重要信息被窃听的话, 则会对电力系统造成威胁。为此, 研究一种防窃听的无线通信网络将会是未来的主要趋势。

电力自动化系统在使用无线通信网络时, 可以有以下2种选择: (1) 以现有的网络设施为基础, 如蜂窝网络。 (2) 架设专用的无线通信网络。这种方式可以使电力企业掌握更多对通信网络的控制权, 应作为首选方案。但专用无线网络的架设需要较为庞大的安装资金, 并且投入使用后的维护费用也相对较高, 若采用该方式, 企业必须认真分析方案的可行后方可实施。随着数字电子技术及无线通信技术的不断发展和进步, 混合式网络的实现成为可能, 这将为电力自动化通信网络的实现提供便利条件。

3 电力自动化通信网络方案的选择及传输实时性分析

3.1 电力自动化通信网络方案的选择

3.1.1 方案1:现场总线网

通常情况下, 在电力系统变电站中均会设有2个Lon Works网络分别负责不同功能, 一个为监控网, 另一个则为录波网。监控网的主要作用是传送各种状态及控制信息, 而录波网则是传送系统故障的录波信息。网络的实际通信速率一般为78 k B/s, 通信距离最远可达2 km, 主要通信介质为光纤线路。另外, 变电站中的各个保护装置均带有网络接口, 可与Lon Works网络进行连接, 以便实现实时通信。该方案的实现比较简单方便, 并且可靠性较高, 适合在中低压变电站自动化系统中应用, 如35 k V及110 k V等变电站。如将其应用于220 k V及以上高压变电站中, 则会因网络节点增多、流量增大等发生带宽不够的情况。尤其是在系统多个保护一起发生动作时, 会使网上冲突加剧, 随着重发次数的不断增多, 通信效率也会下降。基于此点, 该方案不太适合在高压变电站中应用。

3.1.2 方案2:嵌入式以太网和现场总线网结合

系统配置情况如下:变电站设有3个光纤以太网, 各网之间以相互独立的形式存在, 1和2为监控网, 3为录波网。考虑到大型高压变电站均是以间隔为单元组屏的, 故此并没有采用嵌入式完全代替现场总线网的方法, 而只是将变电站内的通信网设计为2层网络, 间隔以上使用的是10 MB/s以太网, 构成主干网络, 并负责与运动设备、后台机以及PC之间的通信;间隔内部则采用现场总线网将所有保护装置连接到一起, 这样便可实现总线网上的信息通过间隔层传送到主干网上。此外, 该方案可无需对低层保护设备进行改动而有效确保向下的兼容性, 2种网络的有机结合使其各自的优势都获得了充分发挥。

3.1.3 方案比较分析

(1) 在方案1中仅有1层网络, 变电站所有保护装置均需与之连接。这样网上的节点必然会增多, 网络流量也会随之增大, 但该网络的带宽却仅有78 k B/s, 当变电站内多个保护装置一并发生动作时, 必然会使网络负载激增, 从而造成网络冲突的情况出现, 在这一过程中报文重发的次数也会随之增多, 最终会导致网络通信效率下降。而在方案2中设置有2层网络, 并且主干网的带宽可达10 MB/s, 尽管总线网的带宽依旧只有78 k B/s, 但连接节点上的数目有所减少, 仅有几台, 在这样的条件下, 总线网的实际负载会变得十分轻, 就算所有保护装置同时动作, 也不会对通信效率造成过大影响, 实际效率仍然会保持较高的状态。当信息传输到主干网络之后, 因该网络带宽较宽, 相对而言这些流量对于这种带宽也不会带来太大影响, 其应属于轻负载状态, 通信效率因此也会相对保持在一个较高的水平上。所以, 方案2不仅能够满足电力自动化系统的网络通信要求, 而且还留有一定余地。同时, 以太网可支持最长的长帧为1 500 B, 这远远高于总线网的支持状况, 故方案2中录波数据的实际传输效率也会随之有所增强。

(2) 与PC机接口。一般的PC机均需使用PCLTA卡方可与总线网进行网络连接, 而这类板卡大多属于专用品, 故价格相当昂贵。若PC的总体台数增加, 板卡的数量也会随之增多, 这样就会增大投资成本。而方案2中的PC接口可使用以太网卡进行连接, 方便性更高, 价格也相对较低。

(3) 可与广域网相连接。通常情况下, 以太网采用的都是TCP/IP的开放式协议, 这为其与广域网相连创造了有利条件。

(4) 易于和国际标准接轨。据悉, 现阶段IEC正在制定与变电站自动化有关的内部通信协议体系, 其最终目的是使各个厂商的通信产品均具有互操作性。虽然这一标准目前尚未正式公布, 但为了日后能够与之接轨, 故应积极采用方案2。

3.2 通信网络的传输实时性分析

网络传输的实时性是变电站自动化系统内部通信网的关键指标。方案2中有2层网络, 即间隔内部的Lon Works网络和间隔以上的以太网。

首先, 我们分析间隔内部Lon Works网络的实时性。Lon Works网络通过网络变量来实现节点之间的通信, 不同的网络变量可以设置成不同的优先级, 这样开关变位等重要信息就可用优先级高的网络变量优先传输。在这种情况下, 间隔内部Lon Works网络的传输实时性是有绝对保证的。

以太网虽然没有Lon Works网络或CAN总线的优先级设置, 但其带宽达到10 MB/s, 因此可承受的网络负荷很大。研究表明, 当网络负荷不超过带宽的37%时, 网络上的冲突率很低, 故以太网的传输效率是有保证的。实际上, 变电站自动化系统内部若使用合理的通信规约和传输模式, 其网络负荷与带宽10 MB/s的37%相比是很小的, 网络冲突率极低。美国电力研究院 (EPRI) 在制定UCA通信协议体系时, 对以太网用于变电站自动化系统中的网络传输实时性作了研究分析, 结果表明当使用交换式集线器时, 10 MB/s的以太网是完全可以满足实时性要求的。笔者通过对以太网在电力系统中应用的实时性问题的研究, 得出了与美国电力研究院相同的结论。因此, 选择10 MB/s的以太网作为变电站自动化系统的内部通信网, 其网络传输实时性是有保证的。需要注意的是, 必须使用交换式集线器。实际上国外已经推出不少使用以太网的变电站自动化系统, 如美国GE-Harris公司的Power Comm系统、日本东芝公司的高压变电站分布式测控系统等。

从以上讨论可以看出, 方案2中提出的2层网络设计其传输实时性是有保证的。

4 结语

总而言之, 电力企业及电力系统变电站智能化程度的高低, 在很大程度上取决于通信网络的优越性及可靠性。目前, 电力自动化程度不断提高, 因此对网络通信的性能提出了更高的要求。这就要求我们必须在设计通信网络方案时, 尽可能选择一种可靠性高、实用性强、经济效益良好的方案, 因为它对提高电力系统自动化水平有着十分重要的现实意义。

参考文献

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[3]李亚玲.浅析电力自动化的通信网络分析研究[J].价值工程, 2011 (3)

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[5]吴岩.电力自动化通信技术中的信息安全分析[J].中国新技术新产品, 2011 (12)

基于电力通信光传输网络的优化 篇10

一、电力通信光传输网络中存在的问题

1.1光缆建设中存在的问题

光纤光缆的建设是电力通信工程中不可缺少的一项重要工作。光纤光缆系统的完善对电力通信光传输网络系统的完善具有促进作用。从目前的光缆建设现状来看。对光缆利用不够充分和光缆的腐蚀现象成为了我国光缆建设过程中存在的突出问题,这些问题的存在会给电力通信光传输网络的运转带来巨大的危害。

1.2网络建设过程中存在的问题

网络建设既是电力通信光传输网络系统建设工作的工作重点,也是光传输网络系统正常运行的保障。在没有网络的情况下,电力系统会处于一种瘫痪的局面,但是从中国目前的发展现状来看,电力通信光传输网络也没有充分发挥其自身的作用。利用率小,浪费率高成为了网络资源建设过程中存在的突出问题。

1.3设备配置过程中存在的问题

设备配置也是保障电力通信传输网络系统正常运转的关键因素。但是从国内的发展情况来看,设备配置也存在着相对落后的问题,我国目前使用的电力通信光传输网络使用的是1+0配置的网环设备,但是随着电力通信技术的不断发展,这样的配置系统已经无法满足电力系统发展的需求,因此我们也需要对电力通信光传输网络的设备配置进行更新。

二、电力通信光传输网络的优化措施

2.1对网络电路进行优化

在电力通信网络系统传输过程中,电路的建设有着十分重要的地位,因此为了保障网络传输的正常运行,我们需要对网络电路进行一定的优化。以秦皇岛地区的电力通信网建设工程为例,当地通过对光纤通信技术的大力推广,对当地的光纤通信网、行政交换网、调度交换网等网络通信渠道进行了优化,让当地形成了一种“千线成环、地区成网”的电力通信网络格局。这就对当地的电力通信光传输网络的优化起到了一定的促进作用。通过地区综合数据网的建立,让当地的电力通信传输网络系统呈现出了由独立化向系统化网络化的转变,。这也让当地的通信设备实现了由模拟化向数字化集成的转变。

2.2对网络传输渠道进行优化

光传输网路的传输通道对电力通信系统的发展有着促进作用。随着信息量的增加和传输内容的增多。我们目前正在使用的传输通道已经无法适应时代发展的需求。因此我们可以通过优化网管的高低阶通道的方式对网络传输渠道进行优化。借助这种优化方式,我们可以采用链接保护与手工保护相结合的方式来对网络传输渠道进行优化,这样就可以在网络传输过程中让一些原有的低阶传输通道升级为高阶传输通道,进而通过智能网管软件的应用来对网络传输的性能进行提高。秦皇岛所辖的青龙、驻操营等地区以原有的SDH平台为基础,借助省级骨干光缆资源建立了DWDM系统,在这一系统建设的过程中,当地借助河北省电力通信对电力通信光传输网络进行优化的契机,使得当地成为了河北省电力通信光传输网络北环的重要站点(其余站点分别为石家庄二枢纽、石家庄一枢纽、保定、张家口、承德、唐山和廊坊)。这种措施就是优化网络传输渠道的一种体现。除此之外,借助电力系统升级改造的机会,当地采用了对中心站光端设备音频配线进行合理布线的方式。这就通过减少故障环节的方式实现了网络传输渠道的优化。

2.3对网络传输的媒介和设备进行优化

优化网络传输媒介和设备也是优化电力通信光传输网络的重要手段。借助河北省在秦皇岛昌黎地区的电力通信光传输网络工程就采用了优化网络传输媒介和设备的方式。当当地通过桂林信通公司提供的OMS1664设备、SMA/UC紧凑型设备等设备的应用,也让网络的可靠性得到了很大程度的提高,这就可以说明优化网络传播媒介、设备是不可缺少的一项措施。

三、结论

电力通信光传输网络的优化对保障国家电力系统的稳定运转具有促进作用,我们应该从目前电力通信光传输网络建设过程中存在的问题入手,有针对性地采取措施对电力通信系统光传输网络进行优化。

摘要：本篇文章主要从电力通信光传输网络中存在的问题入手,以秦皇岛地区的电力通信网建设工程为例,对基于电力通信的光传输网络优化的相关措施进行了探究。

关键词：电力通信,光传输网络,网络优化

参考文献

[1]张苏宁.探究电力通信光传输网络优化的运用[J].商品与质量·建筑与发展,2013(10):905-906.

[2]梁健桢.探讨电力通信光传输网络优化的运用[J].通讯世界,2013(8):108-109.

[3]黄河.电力通信光传输网络优化的分析与应用[J].电源技术应用,2013(3):233-234.