构建智能配电信息通信传输网的思考

2010-03-15周琦

电力工程技术 2010年5期

周琦

（无锡供电公司，江苏无锡214061）

2009年5月，国家电网公司在特高压输电技术国际会议上提出了建设以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的“坚强智能电网”，它的核心是在保护环境和生态系统的前提下，建设新的输电电网，实现可再生能源的优化输配，提高电网的可靠性和清洁性，实现全网内的电力优化调度、监测和控制。作为智能电网中的重要组成部分智能配电网，它不但要实现提高供电可靠性缩短停电时间功能，同时要完成智能配电网中多个信息及功能模块的有机集成。而智能配电网信息化、数字化、自动化、互动化功能实现将取决于信息通信网的智能化程度，即通过跨平台的信息通信网络，实现更多、更高级的应用。为此研究智能配电网中信息智能化传输成为通信技术人员研究的重点课题。

图1电力信息通信传输平台模式

1构架模型

电力通信作为电网的三大支柱之一，支撑了电力系统管理信息化、电网控制自动化。依据“十二五”电力通信规划，电力通信电网构架可分为电力信息通信网和配电信息通信网。

2007年，江苏电力对电力信息通信网发展规划提出了总体思路，明确了以光同步数字传输网（SDH）为主要方式，构建传输、业务、支撑3个网络平台。在传输网络平台中以35 kV及以上变电站为网络节点，以光纤复合架空地线（OPGW）、全介质自承式（ADSS）和普通光缆作为传输介质，以2.5 G，622 M SDH为网络节点传输设备，为调度专业、保护专业、自动化专业和信息专业提供传输服务和交换业务，为电网系统提供统一、清晰、完整的通信信息网络平台，如图1所示。

由于目前配电网设备智能化程度不够，在电力通信网规划中涉及的内容不多，发展规划目标不明晰，2009年智能电网建设目标的提出，明确了配电网信息需求和智能化发展目标。如何将新的通信技术应用于配电网，如何科学规划配电信息通信网、满足配电装置的实时互动和在线控制成为广大电力通信技术人员研究的新课题。依据智能电网的发展目标，结合江苏电力通信网规划建设经验和对通信新技术多年的跟踪研究，在智能电网建设中，应建立以配电网中的配电所、开闭所、环网柜、分支箱和公用配变为传输网络平台中的网络节点，以复合相线光缆（OPPC）为传输介质，以无源光网络（PON）为网络节点传输设备，以互联网协议第6版（IPv6）为业务接口互联协议的配电信息通信网。

在变电站实现电力信息通信网和配电信息通信网互联，完成智能配网信息的数据上传和设备远程控制，其基本网络构架如图2所示。

图2配电信息通信传输平台模式

2通信技术实现

在通信信息网以OPPC为传输介质，以PON为网络节点传输设备，以IPv6为业务接口互联协议，构建智能化的配电通信信息网络平台，实现智能配电网中配电所、开闭所、环网柜、柱上开关和配电变压器的数据采集和状态控制，实现智能配电网的快速判断、自行恢复功能，为用户提供用电智能决策。

2.1 PON技术

PON是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可灵活组成树形、星形、总线型等拓扑结构。目前主要有基于异步传输模式（ATM）的无源光网络（APON）、基于以太网的无源光网络（EPON）和基于通信成帧协议（GFP）的无源光网络（GPON）。由于APON采用ATM技术封装和传送数据，存在带宽不足，技术复杂、承载IP业务能力低等问题，未取得市场广泛认可。而EPON、GPON采用以太网、GFP技术封装和传送数据，可以实现宽带业务的高速传送，服务质量（QoS），成为通信网成熟技术且广泛应用于公网中。

EPON标准的线路速率为对称1.25 Gb/s，采用8 B/10 B编码，有效业务承载速率为1 Gb/s。EPON主要由网络侧中心机房（CO）、局端系统的光线路终端（OLT）、馈线光纤、无源光分路器（POS）、用户线光纤、用户侧终端光网络单元（ONU）组成。在配网通信信息网中，在电力公司中心站设立CO，在110 kV变电站中设立OLT，在配电所、开闭所、环网柜中设立POS和ONU，在柱上开关、配电变压器上设立ONU，利用10 kV（或20 kV）OPPC建设PON传输平台（见图2）。网络依据10 kV（或20 kV）配电线路网架，采用树型网络拓扑结构。

2.2 OPPC技术

OPPC是将光纤单元复合在架空相线中的光缆，具有电力架空相线和光通信双重功能。OPPC光缆技术是OPGW，ADSS技术的应用延伸和有益补充，可以填补不能适用OPGW，ADSS的应用空白，它作为普通相线架设在输变电线路中，既可以避免OPGW遭雷击而发生的断股、断纤等致命问题，同时又可以避免ADSS外护套发生的电化学腐蚀。特别是在10 kV（或20 kV）架空线路上避免了附挂的普通光缆遭受外力破坏的安全隐患。

在配网通信信息网中，在10 kV（或20 kV）电力线路上采用OPPC，一方面为配电信息通信网的无源光网络提供传输介质，另一方面可以借助光时域反射仪（OTDR），测试仪器对复合光缆的配电线路短路事故情况下的故障点精确定位，辅助配电运行维护单位故障的快速处理。

2.3 IPv6技术

IPv6是由IETF设计的下一代互联网协议，主要有端到端IP连接，目的是取代现有的互联网协议第4版（IPv4）。随着新应用不断涌现，传统的IPv4协议已经难以支持互联网进一步扩张和新业务特性，比如实时应用和服务质量保证。特点是IPv4提供的IP地址位数是32位，也即全球1亿个左右的地址。随着连接到Internet上设备数目的迅速增加，有预测表明，所有IPv4地址将在2005～2010年间分配完毕。

QoS、安全性、多播、移动性、即插即用功能。与IPv4相比，IPv6有如下一些优势。第一，明显地扩大了地址空间。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供IP地址，从而确保了端到端连接的可能性。第二，报头中的业务级别和流标记通过路由器的配置可以实现优先级控制和QoS保障，从而极大改善了IPv6的服务质量。第三，安全性有了更好的保证。采用Internet协议安全性（IPSec）可以为上层协议和应用提供有效的端到端安全保证，能提高在路由器水平上的安全性。第四，支持即插即用和移动性。设备接入网络时通过自动配置可自动获取IP地址和必要的参数，实现即插即用，简化了网络管理，易于支持移动节点。第五，增加了无线上网手段。

在配网通信信息网中，考虑配电设备数量非常庞大以及数据传输的可靠性，对于配电设备的数据互联应采用IPv6作为设备标准互联协议，统一接口标准，实现配电设备与传输网络的互联互通，满足配网通信信息网的业务发展需求。