構建智能配電信息通信傳輸網的思考

周 琦

（無錫供電公司，江蘇無錫214061）

2009年5月，國家電網公司在特高壓輸電技術國際會議上提出了建設以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的“堅強智能電網”，它的核心是在保護環境和生態系統的前提下，建設新的輸電電網，實現可再生能源的優化輸配，提高電網的可靠性和清潔性，實現全網內的電力優化調度、監測和控制。作為智能電網中的重要組成部分智能配電網，它不但要實現提高供電可靠性縮短停電時間功能，同時要完成智能配電網中多個信息及功能模塊的有機集成。而智能配電網信息化、數字化、自動化、互動化功能實現將取決于信息通信網的智能化程度，即通過跨平臺的信息通信網絡，實現更多、更高級的應用。為此研究智能配電網中信息智能化傳輸成為通信技術人員研究的重點課題。

圖1電力信息通信傳輸平臺模式

1構架模型

電力通信作為電網的三大支柱之一，支撐了電力系統管理信息化、電網控制自動化。依據“十二五”電力通信規劃，電力通信電網構架可分為電力信息通信網和配電信息通信網。

2007年，江蘇電力對電力信息通信網發展規劃提出了總體思路，明確了以光同步數字傳輸網（SDH）為主要方式，構建傳輸、業務、支撐3個網絡平臺。在傳輸網絡平臺中以35 kV及以上變電站為網絡節點，以光纖復合架空地線（OPGW）、全介質自承式（ADSS）和普通光纜作為傳輸介質，以2.5 G，622 M SDH為網絡節點傳輸設備，為調度專業、保護專業、自動化專業和信息專業提供傳輸服務和交換業務，為電網系統提供統一、清晰、完整的通信信息網絡平臺，如圖1所示。

由于目前配電網設備智能化程度不夠，在電力通信網規劃中涉及的內容不多，發展規劃目標不明晰，2009年智能電網建設目標的提出，明確了配電網信息需求和智能化發展目標。如何將新的通信技術應用于配電網，如何科學規劃配電信息通信網、滿足配電裝置的實時互動和在線控制成為廣大電力通信技術人員研究的新課題。依據智能電網的發展目標，結合江蘇電力通信網規劃建設經驗和對通信新技術多年的跟蹤研究，在智能電網建設中，應建立以配電網中的配電所、開閉所、環網柜、分支箱和公用配變為傳輸網絡平臺中的網絡節點，以復合相線光纜（OPPC）為傳輸介質，以無源光網絡（PON）為網絡節點傳輸設備，以互聯網協議第6版（IPv6）為業務接口互聯協議的配電信息通信網。

在變電站實現電力信息通信網和配電信息通信網互聯，完成智能配網信息的數據上傳和設備遠程控制，其基本網絡構架如圖2所示。

圖2配電信息通信傳輸平臺模式

2通信技術實現

在通信信息網以OPPC為傳輸介質，以PON為網絡節點傳輸設備，以IPv6為業務接口互聯協議，構建智能化的配電通信信息網絡平臺，實現智能配電網中配電所、開閉所、環網柜、柱上開關和配電變壓器的數據采集和狀態控制，實現智能配電網的快速判斷、自行恢復功能，為用戶提供用電智能決策。

2.1 PON技術

PON是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式，可靈活組成樹形、星形、總線型等拓撲結構。目前主要有基于異步傳輸模式（ATM）的無源光網絡（APON）、基于以太網的無源光網絡（EPON）和基于通信成幀協議（GFP）的無源光網絡（GPON）。由于APON采用ATM技術封裝和傳送數據，存在帶寬不足，技術復雜、承載IP業務能力低等問題，未取得市場廣泛認可。而EPON、GPON采用以太網、GFP技術封裝和傳送數據，可以實現寬帶業務的高速傳送，服務質量（QoS），成為通信網成熟技術且廣泛應用于公網中。

EPON標準的線路速率為對稱1.25 Gb/s，采用8 B/10 B編碼，有效業務承載速率為1 Gb/s。EPON主要由網絡側中心機房（CO）、局端系統的光線路終端（OLT）、饋線光纖、無源光分路器（POS）、用戶線光纖、用戶側終端光網絡單元（ONU）組成。在配網通信信息網中，在電力公司中心站設立CO，在110 kV變電站中設立OLT，在配電所、開閉所、環網柜中設立POS和ONU，在柱上開關、配電變壓器上設立ONU，利用10 kV（或20 kV）OPPC建設PON傳輸平臺（見圖2）。網絡依據10 kV（或20 kV）配電線路網架，采用樹型網絡拓撲結構。

2.2 OPPC技術

OPPC是將光纖單元復合在架空相線中的光纜，具有電力架空相線和光通信雙重功能。OPPC光纜技術是OPGW，ADSS技術的應用延伸和有益補充，可以填補不能適用OPGW，ADSS的應用空白，它作為普通相線架設在輸變電線路中，既可以避免OPGW遭雷擊而發生的斷股、斷纖等致命問題，同時又可以避免ADSS外護套發生的電化學腐蝕。特別是在10 kV（或20 kV）架空線路上避免了附掛的普通光纜遭受外力破壞的安全隱患。

在配網通信信息網中，在10 kV（或20 kV）電力線路上采用OPPC，一方面為配電信息通信網的無源光網絡提供傳輸介質，另一方面可以借助光時域反射儀（OTDR），測試儀器對復合光纜的配電線路短路事故情況下的故障點精確定位，輔助配電運行維護單位故障的快速處理。

2.3 IPv6技術

IPv6是由IETF設計的下一代互聯網協議，主要有端到端IP連接，目的是取代現有的互聯網協議第4版（IPv4）。隨著新應用不斷涌現，傳統的IPv4協議已經難以支持互聯網進一步擴張和新業務特性，比如實時應用和服務質量保證。特點是IPv4提供的IP地址位數是32位，也即全球1億個左右的地址。隨著連接到Internet上設備數目的迅速增加，有預測表明，所有IPv4地址將在2005～2010年間分配完畢。

QoS、安全性、多播、移動性、即插即用功能。與IPv4相比，IPv6有如下一些優勢。第一，明顯地擴大了地址空間。IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供IP地址，從而確保了端到端連接的可能性。第二，報頭中的業務級別和流標記通過路由器的配置可以實現優先級控制和QoS保障，從而極大改善了IPv6的服務質量。第三，安全性有了更好的保證。采用Internet協議安全性（IPSec）可以為上層協議和應用提供有效的端到端安全保證，能提高在路由器水平上的安全性。第四，支持即插即用和移動性。設備接入網絡時通過自動配置可自動獲取IP地址和必要的參數，實現即插即用，簡化了網絡管理，易于支持移動節點。第五，增加了無線上網手段。

在配網通信信息網中，考慮配電設備數量非常龐大以及數據傳輸的可靠性，對于配電設備的數據互聯應采用IPv6作為設備標準互聯協議，統一接口標準，實現配電設備與傳輸網絡的互聯互通，滿足配網通信信息網的業務發展需求。

3結束語

采用PON，OPPC和IPv6新技術構建智能化的信息通信網具有“即插即聯”、“即插即控”功能，滿足配電網中信息的數字化傳輸和數據業務的互動化交換，為配電網實現智能化管理創造條件。同時，要積極研究無線傳輸新技術，為電網中的智能電表構建高速、安全的傳輸網絡。

[1]KRAMER G(美).Ethernet Passive Optical Networks[M].北京：北京郵電大學出版社，2007.

[2]江蘇電網無錫地區“十一五”通信系統規劃[S].2007.