電力配電通信網管理系統設計與開發

劉晴 曾志強 寧培松 王穎舒 湯瑋 鄧曉剛 陳俊

摘 要：為適應“數字信息時代”的步伐，隨著國家對智能電網的深化發展，電網企業對智能電網通信技術和要求也越來越高。因此，對如何構建高效率、高質量、高可靠的配電通信網管理系統，已成為急需研究的問題。文章通過對智能化配網通信管理系統的分析并結合貴州電網管理提出的新要求，闡述了配電網通信系統設計與開發，論證各種信息監控手段在智能化配電通信網管理系統中的應用，為配電通信網各項業務提供堅強的保障和高效服務。

關鍵詞：配電網 智能化配電網 通信系統 網絡結構 通信網管理

中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0045-02

為更進一步改善配網供電的可靠性，提高配電網運行穩定性和經濟效益，保障配電網絡的正常運行。通過先進的計算機信息技術、網絡監視手段和維護控制流程，實現對配電網安全運行的有力支撐，保障配電網安全可靠運行，提高企業效益。

1 智能化配電通信網管理系統目前存在的問題

智能化配電網主要是以自動化的方式監視遠方方式、協調和操作配電網設備，通信技術是配電自動化的關鍵。配電通信網作為配電網重要的組成部分，擔負整個智能配電網電網自動化信息傳送、設備保護數據傳送、分布式能源接入信息傳送、電費計價信息傳送并負責智能電表負荷控制、運行狀態監測的信息傳送。

1.1 配電通信網建設廠家多且缺乏規范

目前，配電網才剛剛進行試點建設，以貴州省某一地市為例，該地市整個配電通信網設備由5個設備廠家共同提供，類型包括有工業以太交換機、LTE組成。缺乏統一網絡管理、監視、調度、方式等相關配套軟件作為支撐，各廠家對外接口協議也缺乏相關規范。

1.2 配電通信網管理業務復雜

由于通信技術是配電自動化的關鍵，所以配電通信網所承擔的業務也相對復雜，擔負整個智能配電網電網自動化信息傳送、設備保護數據傳送、分布式能源接入信息傳送、電費計價信息傳送并負責智能電表負荷控制、運行狀態監測的信息傳送。繁多的業務種類和保障技術指標，已經成為配電通信網服務的一個瓶頸。

2 電力配電通信網系統設計

有效的配電通信網管理系統，充分考慮了目前配網通信中通信設備、協議、標準的差異，用統一由上至下的設計思路來統一管理配網通信網中各智能節點設備聯動操作。可及時檢測故障的發生，并給出準確的告警信息。對告警信息的分析，找出故障的根本原因，并精準定位故障。

2.1 告警管理

主要可為全網告警統計、通信網監視、設備告警統計、活動告警確認統計、網元異常告警監視、重點業務監視等功能模塊進行展示，下面將逐一剖析各節點的功能。

（1）全網區域告警統計：按區域進行劃分，展示該區域下EPON、PLC、工業以太網、無限專網和無線公網等設備的告警信息，并按緊急告警、主要告警、次要告警、一般告警進行劃分，點擊告警數量可跳轉到告警管理界面查看該類告警詳情。

（2）通信網絡監視：以地圖的形式展示該區域下發生的告警信息，雙擊可跳轉到拓撲圖模塊，如在設備上有發生且為清除的告警可在圖中體現。

（3）全網設備告警統計：此模塊以設備類型劃分展示各類型設備的總數，正常運行數量及異常數量。

（4）當前告警確認統計：此模塊統計當有告警發生時對當值值班員處理根告警的時間、數量進行展示，統計時間段及統計信息可配置。

（5）設備異常告警監視：此模塊以圖表的形式統計各類型設備發生的緊急、主要、次要、一般等告警信息。

（6）重點業務監視：對重點業務進行監視。包括中斷業務總數及受損業務總數。模塊可 由用戶自定義重點業務類型。

（7）告警集中監視。

告警集中監視，實現對接入網網絡、設備告警信息的集中匯總、標準化、統一和分類展示，按照EPON網絡、工業以太網、無線公網、無線專網、PLC業務進行分類顯示，實現對通信網運行實時狀態的集中監視和管理，為通信調度值提供集中監控界面。

（8）告警分類。

按接入網組網技術、告警級別、告警大類對告警進行分類顯示。

（9）告警壓縮。

針對未清除的重復、抖動等活躍告警，當網管系統收到多條（數目大于等于2時）同一告警時，進行告警壓縮，并記錄重復告警的次數。網管系統支持用戶自定義告警壓縮時間周期。

（10）告警升級。

在一定時間段以內，相同告警發生頻率過高，系統自動對告警級別進行升級。網管系統支持用戶自定義告警升級。

（11）告警重定義。

由于各廠家對告警級別的定義不同，所以網管系統支持用戶行為的告警重新定義功能包括告警級別重定義、告警分類重定義等功能。

2.2 運行監視

為了直觀展示告警，結合各網絡、業務、和網元信息實現告警信息、配置信息和性能信息的綜合呈現。整個系統支持工業以太網拓撲監視、無線專網拓撲監視、EPON拓撲監視、業務網拓撲監視、無線公網拓撲監視、PLC拓撲監視、設備面板監視等功能。

（1）區域拓撲。

按照區域劃分的形式呈現該區域下網絡連接關系和站點內設備狀態，便于查看和管理。

（2）EPON網絡拓撲圖。

以EPON網絡組織圖的形式實時展現整個EPON通信網絡的連接關系、設備運行狀態和網絡運行狀態。顯示重點節點和關聯的智能設備信息（OLT、ONU等）以及其上承載的業務信息，左側樹實時反映未確認告警信息。

（3）接入網設備面板圖。

以圖形方式直觀顯示與設備配置完全吻合的面板圖，能夠真實表現設備組成情況及設備端口位置，并且通過各種不同顏色反映設備及端口告警、占用或空閑狀態。

（4）業務網絡拓撲。

基于矢量圖形顯示業務網絡的連接關系和電路承載關系，實時反映當前業務狀態。針對接入網系統的監視，實時反映各業務告警狀態情況。

（5）網絡實用功能。

系統支持對網元執行一些常用命令，如Ping等（前提為該服務已開通）。功能入口為各拓撲圖中網元的右鍵菜單。

2.3 性能管理

對被管網絡的性能進行監視和分析，提供定義相應的性能采集任務管理、性能數據展現、性能數據分析等功能。包括性能采集管理、性能數據的補采、性能信息批量處理、性能信息查詢統計分析并提供性能門限的設置和歷史性能數據分析等功能。

（1）EPON性能指標量：實現從OLT設備、OLT上聯端口、OLT的PON端口、OLT光模塊、ONU的PON端口、ONI端口、ONU光模塊等方面管理EPON性能。

OLT設備：CPU使用率、內存大小及內存使用率。

OLT、ONU、ONI端口或PON口：未知協議包數、數據產生時間、發送字節數、發送錯誤包數、發送丟棄包數、接受字節數、接受錯誤包數、接受丟棄包數。

OLT、ONU光模塊：發送光功率、發送光功率是否正常、接受光功率、接受光功率是否正常、溫度、溫度是否正常、電壓、電壓是否正常、對端發送光功率和對端接受光功率。

（2）PLC性能指標量：從通道參數、通道狀態、通道質量三方面管理PLC的性能。

通道參數：下行發送頻點、上行發送頻點、接收頻點、下行功率檔位、上行功率檔位、載波機地址、載波機類型、載波機層級、工作模式、波特率、校驗位。

通道狀態信息：上次發送字節數、總共發送字節數、總共接收字節數、信號強度、平均信號強度、噪音強度、平均噪音強度、連接時間、工作持續時間。

通道質量信息：上行信號強度、下行信號強度、上行噪音強度、下行噪音強度、下行誤碼個數、上行誤碼個數、接收總字節。

（3）以太網交換機性能指標量：從以太網交換機設備性能和端口狀態兩個方面管理以太網交換機的性能。

以太網交換機設備性能：CPU使用率、內存使用率、內存大小。

端口狀態：未知協議包數、數據產生時間、發送字節數、發送單播報數、發送錯誤包數、發送丟棄包數、發送非單播包數、接收字節數、接收單播包數、接收錯誤包數、接收丟棄包數、接收非單播包數。

（4）WiMax無線專網性能指標量。

CSM性能測量、QoS性能測量、準入與負荷性能測量、業務流性能測量、流量性能測量、通道性能測量、入網性能測量、退網性能測量、切換性能測量、吞吐量性能測量、載頻負荷性能測量、空閑模式性能測量、鏈路質量性能測量、業務驗證性能測量、邏輯端口測量、IP測量、以太網端口測量、IP Path測量。

（5）性能數據補采。

由于網絡延遲或其他原因導致性能數據在某一時間段內缺失，網管系統提供性能數據補采功能。功能分為手工補采和自動補采兩種方式。

手工補采：系統提供專門的界面，允許采用靈活的用戶自定義方式、策略，

包括可選擇需要補采的網元、數據類型、時間段等執行手工補采。

自動補采：整個系統實現自動采集后，利用系統閑時監測數據的完整性，如

發現數據缺失，系統將自動的運行補采程序，補采后的數據將自動匯總。

（6）性能門限管理。

設置、取消、修改性能門限：系統提供所有性能參數的門限設置功能，設置該指標的門限上線和下線，當指標越限時，系統給出相應提醒。性能逾門限告警：當指標越限時，系統自動觸發包括越限信息在內的性能告警并通知用戶。同時提供性能告警信息的顯示和查詢統計功能。

（7）歷史性能分析。

系統支持對性能指標的歷史分析功能，分析后的結合以圖形呈現的方式進行展示，包括有直方圖、餅圖、折線圖、雷達圖等。

2.4 業務監視

整個電力配電通信網業務分為配電自動化、智能小區、用電信息采集、智能充電站、智能電表等業務，系統支持各業務的監視與管理功能。具體功能包括業務告警呈現與查詢、業務故障呈現與查詢和業務拓撲展現等功能。

（1）業務告警管理。

業務告警管理將基于通信設備、通信網絡的告警管理提升到基于業務的告警管理。包括業務與告警關聯分析、基于業務的告警展現、基于業務的告警提示、基于業務的告警處理。業務與告警關聯分析指根據設備、網絡與業務之間的關系，進行關聯性分析，形成業務與告警的關聯。基于業務的告警展現指根據告警的等級在業務網絡拓撲或業務列表上以高亮、閃爍等形式展現當前的告警業務。基于業務的告警提示指根據告警等級、業務類型以聲音、短信等多種途徑將當前的告警業務及時通知給相關人員。基于業務的告警處理對業務告警進行確認、清除、過濾、封鎖等操作。

（2）業務故障管理。

根據影響業務的設備故障信息分析結果，對業務故障進行管理，包括業務故障展現、業務中斷管理、業務質量情況分析。業務故障展現指根據業務影響程度（業務中斷、主用路由中斷、業務質量下降）在業務網絡拓撲上進行直觀展現。業務中斷管理指對業務中斷時間、中斷情況等進行自動記錄，啟用應急預案進行業務恢復、故障排除等處理，并記錄故障處理情況。

3 結語

智能配電網是由業務結點接口和相關用戶網絡接口之間的一系列傳送實體所組成的為傳送信息業務提供所需的承載能力的實施系統。該文就智能配電通信網及監控管理網管的特點入手，分析配電通信網管理存在的問題，進行智能配電網系統改進設計時的需求分析，對系統進行設計。在競爭日益激烈的電信市場，擁有先進的智能配電網，就擁有了通信市場競爭的主動權，但智能配電網的建設會對現有的業務體制、運行維護體制和維護手段帶來問題，要保證接入網高效、可靠、安全的運行，建立一個統一的智能配電網網管系統勢在必行。

參考文獻

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