基于工业以太网技术的配电通信网规划研究

2020-07-03吴崇禧

数字通信世界 2020年6期

关键词：上联骨干光缆

吴崇禧

（中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司，福州 350003）

现如今主干网架结构已日趋完善，作为电力输送“最后一公里”的配电网由于投入相对不足，自动化和智能化水平程度远低主干网，逐渐成为制约电力系统发展的瓶颈。随着政府政策扶持、持续稳定的资金投入，配电自动化系统建设得到极大了改善。

现配电通信接入网有线光纤通信技术主要采用工业以太网及EPON 无源光网络技术。工业以太网是应用于复杂工业环境中的实时以太网数据传输技术；而EPON是一种单点至多点（P2MP）结构的单纤双向光纤通信技术。

1 配网通信光纤组网规划方案

1.1 网络结构规划

为确保各种业务负载能达到均衡传输，将配网光纤通信专网规划按照分层原则划分为核心层、汇聚层、接入层三层网络结构；按照行政分区原则划分若干个通信网分区；按照分片原则，根据供电片区、路网密度，将配电网环网柜、开闭所按片划分到汇聚层变电站下辖子环中。

（1）核心层建设：核心层节点部署在各地市公司大楼内，安装二台路由器，负责接入通信子站传送的信息送配电自动化主站系统。两台骨干路由器采用VRRP 协议构成1台虚拟路由器，为终端设备提供冗余的路由交换功能。

（2）汇聚层建设：在各电压等级变电站内，安装汇聚层路由器，作为通信中继，负责汇聚接入层的各个通信终端数据信息。汇聚层路由器组成千兆光纤环网或网格网，以县公司及第二汇聚点为上联节点，地市市辖区以变电站汇聚点为上联节点，分别采用GE 光纤或SDH MSTP 口字型上联至核心层网络。

（3）接入层建设：在环网柜、开关站、配电站等配电终端内部署二层工业以太网交换机，通过百兆光口以手拉手方式采用环状或链状组网接入汇聚层节点。在接入层网络中，将各个节点交换机根据分片组网原则和所属辖区划分到相互独立的环网中，可以将风险隔离，任意节点设备或链路出现故障，不会影响到其他部分。

1.2 光缆网络建设规划

1.2.1 规划原则

（1）根据地区信息点的分布密度，对10kV 通信接入网进行分层规划，划分为骨干光缆及接入光缆。

（2）光缆的建设应遵循“统一规划，分步实施”的原则。

1.2.2 骨干层光缆规划

考虑到接入层网络由多个设备拓扑子网组成，按照光缆冗余50%，子网站点数10-20个计算，一条24芯光缆能满足6个子网，60-120个配电站点接入，另考虑骨干信息传输、用电信息采集、分布式能源监控及其他终端通信业务的接入，骨干光缆芯数宜采用48芯。同时在规划接入超过120个站点的的高密度区域骨干光缆可采用60芯及以上光缆。

1.2.3 接入层光缆规划

接入光缆由分纤点至开闭所、环网柜等配电终端接入点的光缆资源构成，一般从汇聚点、骨干光缆或接入光缆上的分纤点接入接出，树型或链型敷设方式，最终形成环型拓朴结构，完成区域内配电站点全覆盖。考虑接入层子网配电业务接入、灵活可靠组网及未来环网演进，接入层应采用24芯光缆。

1.2.4 光缆网络演进

另一方面随着配电终端数目和接入光缆的建设，网络结构逐渐不适应网络规模的扩大，当现有区域内新增变电站汇聚点或所辖配电端站过多需向其他变电站汇聚点转移，以减轻网络负载压力。此时可解开现有子环上联的一端变电站汇聚点，结合骨干光缆、接入光缆及就近新增配电终端节点建设，将该子环整体划转到新增汇聚点下，演进形式如图1所示。

1.3 通信终端接入方式规划

1.3.1 工业以太网交换机手拉手接入方式

图1 新增变电站汇聚变后配网光缆网络演进图

工业以太网交换机手拉手光缆敷设即把接入层子环内所有配电终端通过串联的方式接入配电通信网。接入层以太网交换机两头分别串接接入层光缆，环网两端通过千兆电口分别上联至两个变电站汇聚层路由器，接入到通信子环中，实现子环双归组网（双接入点上联汇聚层，启用VRRP 协议）。为确保网络性能，方便未来网络扩展，单个子环中手拉手光缆串接的终端节点数量上不超过20个。

1.3.2 工业以太网交换机链型接入方式

工业以太网交换机采用单链接入变电站通信光纤配线箱，单链接入一头应接入骨干光缆中，骨干光缆分纤2芯供其接入使用。为确保网络性能，方便未来网络扩展，建议链型光缆串接的配电光纤通信设备节点数量上不超过10个。对于配电终端采用链型接入方式接入的配电通信子网，为提高传输可靠性避免出现单设备故障引发的群体掉线现象，并充分利用接入层光缆资源，可搭建联络相交光缆就近顺势接入临近另一变电站汇聚点所辖的链型子网，通过相交光缆及另一变电站子网所在接入层光缆，上联至另一变电站汇聚层路由器，实现子环双归组网（双接入点上联汇聚层）。