一種配電光纖通信網絡架構技術研究

侯功華

（國網福州供電公司 信息通信分公司，福建　福州　350009）

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一種配電光纖通信網絡架構技術研究

侯功華

（國網福州供電公司 信息通信分公司，福建福州350009）

摘要：針對配電光纖通信網建設中網架規劃難度大、網絡覆蓋存在盲區、接入工程通信投資占比高等問題，文章提出了一種基于工業以太網雙纖自愈環組網方式的新型網絡架構研究思路，按照“通信區域同步，適度超前布局”的原則，建立分層分級、點線面結合的架構模型，實現光纖網絡分區分層集結，建設安全、可靠、經濟、擴展性好的通信網絡架構，可主動適應配電信息業務對通信的接入要求，為智能配電網建設提供有力支撐。

關鍵詞：配電；通信；架構模型

智能配電網已成為提高供電質量、增強企業服務水平等的重要手段，是智能電網推動并承載第三次工業革命的關鍵環節之一。配電通信網作為實現配電網自動化、智能化的前提保障及業務支撐［1- 2］，對其本身的可靠性、穩定性、安全性等提出了更高的要求。當前我國配電通信網一般都是以配電自動化業務作為組網基礎，根據配電自動化業務站點數量多、分布廣泛、業務安全性要求高、業務流向集中的特點，以及從技術、安全、運行維護等方面綜合考慮，為滿足配電系統的通信需求和二次系統安全防護技術規范，光纖通信是配電通信網最主要的方向［3］。

配電通信網光纖接入技術主要采用工業以太網和EPON［4］，二者在接入帶寬、網絡保護方式、通信實時性、QoS、組網靈活性、技術成熟度等方面基本一致，但工業以太網在傳輸距離、設備可靠性、不同廠家設備互通、纖芯利用率、網絡規劃、網絡擴展、維護難度、維護成本等方面存在一定的優勢，配電通信網光纖接入技術采用工業以太網在一些應用場景優于EPON。

1　現狀及存在的問題

福州地區配電通信網通道建設以光纖通信為主，中壓載波、無線公網、無線專網等通信方式相結合的原則建設。網絡采用工業以太網組網技術，網絡為“骨干層-接入層”兩層網絡架構：骨干層負責主站至變電站的通信，接入層負責變電站至各配電終端節點的通信，接入層網絡根據各變電站所屬區域劃分相應的子網，每個配電終端節點均配置二層工業以太網交換機與所屬變電站通過百兆光纖接口組成環網。

配電光纖通信網的終端節點數量較大、分布范圍廣泛，且節點數量預期增長迅速。但在網絡實際建設過程中，存在以下問題有待解決：

當前配電光纖通信網只在核心區內規模建設，網絡有效覆蓋范圍相比配電網絡較小，在核心區外若有小型零散工程的配電終端節點需要光纖接入時，無法就近接入，需要組織路由到變電站，通信投資較配網投資比例過大，并且不利于后期通信網架的建設。

除A+區外，其余區域由于負荷不平衡等原因，部分變電站供電半徑較大，但配網負荷增長較快，區域內配電終端節點的通信需求增長迅速，以變電站為匯聚點的組網方式存在以下問題：（1）為提供配電終端節點的就近接入，在建設子網時，需預留較多地址，降低了網絡的可靠性、穩定性。（2）為提高網絡的可靠性，在配電終端節點接入時需重新組網，重新組織路由到變電站，工程投資大、施工困難，后期維護難度大。

2　網絡架構建設

2.1研究模型

為有效解決配電光纖通信網建設中存在的問題，本文提出了一種基于工業以太網雙纖自愈環組網方式的新型網絡架構建設研究模型，結合配網智能化規劃，根據“通信區域同步，適度超前布局”原則，建立“匯聚點-分纖點-終端節點”的網格化分區分層光纜結構，主動適應堅強智能配電網接入靈活、即插即用和高度安全的通信接入要求。

模型組建方案如下：

選擇匯聚點，劃分匯聚半徑。結合配網智能化規劃，參考電網一次供電區域及變電站供電半徑范圍，梳理區域內規劃配電終端節點密度、道路長度等因素，選取區域內或區域外鄰近變電站作為匯聚點，并劃分匯聚點的匯聚半徑，保證區域內均有匯聚點可覆蓋。

建設主干光纜環。根據匯聚點的匯聚半徑及10kV線路出線路徑，沿主干路建設若干主干光纜環（光纜芯數按光纜環大小選擇8-48芯光纜），保證匯聚點的匯聚半徑內均有主干光纜環可覆蓋。

設置光纜分纖點。分纖點是配電光纖通信網收容末端接入光纜網絡的重要節點，根據需求測算每個主干光纜環上可設置的光纜分纖點數量及每個分纖點成端芯數，為每個分纖點覆蓋區域范圍，保證主干光纜環匯聚區域內均有分纖點可覆蓋。分纖點應選擇在開關站、配電站等管道資源豐富、易于收容接入光纜的關鍵樞紐配電站所。

以一個主干光纜環（8芯）設置2個分纖點的纖芯分配為例，1-4芯為A節點獨享纖芯，5-8芯為B節點獨享纖芯。分纖點每2芯可下聯一個接入光纜環，最多可下聯4個接入光纜環。分析點邏輯示意如圖1所示。

圖1　分纖點邏輯示意

接入光纜環建設。以光纜分纖點為中心，沿次干路建設接入光纜環，為每個接入光纜環定義覆蓋范圍，保證分纖點區域內均有接入光纜環可覆蓋。

配電終端節點接入。根據配電網對通信的接入需求，結合設備組網要求，可提供單分纖點接入、雙分纖點接入等多種靈活、方便的光纜接入方式，實現終端節點的就近接入。

2.2案例介紹

以倉山淮安半島區域配電自動化配套通信建設為例。

從金山變沿主干路規劃一條主干光纜環（使用24芯光纜），選擇淮安半島1#配電站與西江林語1#配電站作為光纜分纖點。在淮安半島1#配電站成端1-12芯，直熔13-24芯，在西江林語1#配電站成端13-24芯，直熔1-12芯。

以淮安半島1#配電站為中心，沿次干路規劃一條接入光纜環，接入4個配電自動化站點，通過工業以太網交換機形成1個設備環狀子網。

從淮安半島1#配電站沿次干路規劃一條接入光纜環至西江林語1#配電站，接入3個配電自動化站點，通過工業以太網交換機形成1個設備環狀子網。該光纜環網絡結構如圖2所示。

圖2　光纜環網絡結構

3　模型成效分析

可實現區域延伸覆蓋。通過建設主干光纜環與設置若干光纜分纖點，即可具備區域性覆蓋能力。

網絡擴展性好，可接入節點冗余度高。每個主干光纜環能接入多個設備拓撲環，按照光纜冗余50%，子網站點數10～20個計算，一條48芯一級光纜環能滿足6個子網，60～120個配電終端節點接入。

網絡結構層次清晰。主干、接入光纜沿主干道、次干道布放，實際施工容易成環。接入站點可根據實際情況接入環內、環間或鏈式接入，無法接入的也方便改成其他通信方式而不影響整體結構。

網絡靈活性高，網絡復雜度低。接入層子網可按實際需要分別接入不同的光纜分纖點，即能形成光纖冗余環網；在配電站側不使用匯聚設備，無需考慮電源的問題，也降低設備的配置難度。

經濟性強。光纜資源利用率高，不需要為成環布放多個同路由光纜，造成光纜浪費及管孔堵塞。

運維方便。接入層光纜可按主干、接入、終端節點排優先級進行維護搶修。不需要維護多個零散的光纜，減少光纜維護數量，降低維護難度。同時，匯聚設備集中在變電站側，維護較為方便。

4　結語

配電光纖通信網的網架建設是城市配電網規劃與改造工作中的一個重要環節，網絡的可靠性、穩定性、帶寬以及組網方案決定了所承載業務的實用化程度。隨著配電光纖通信網規模的快速增長，通過將本文的建設思路進一步推廣應用，對于配電光纖通信網建設具有一定的借鑒意義。

［參考文獻］

［1］許曉惠.智能電網導論［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］何光宇，孫英云.智能電網基礎［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［3］余南華，陳云瑞.通信技術［M］.北京：中國電力出版社，2013.

［4］劉麗榕，王玉東，辛培哲.EPON及工業以太網技術在配電通信網中的應用探討［J］.電力信息與通信技術，2015（4）：44-48.

［5］LIU Li-rong，WANG Yu-dong， XIN Pei-zhe. Discusshion on EPON and Industrial Ethernet Technology Applied in Distribution Communication Network［J］.Electric Power Information Communication Technology，2015（4）：44-48.

Research on a Type of Distribution Optical Fiber Communication Network Architecture

Hou Gonghua
(Information and Communication Branch, State Grid Fuzhou Power Supply Company, Fuzhou350009, China)

Abstract：Aiming at the diffculty in the construction of the distribution optical fber network， the problem of the network coverage， the blind area of the network coverage, and the proportion of the investment in the project, this paper proposes a new type of network architecture, which is based on the dual fber self-healing ring of industrial Ethernet， in accordance with the principle of "communication area synchronization，moderate advance layout"， establish a hierarchical point line combination model， optical fber network of regional layered assembly， and build a safe, reliable and economical and extended communication network architecture, can take the initiative to adapt to the requirements of information distribution services on communication access, provide strong support for the construction of smart distribution network.

Key words：distribution; communication; architecture model

作者簡介：侯功華（1983-），男，福建福州，碩士，工程師；研究方向：電力通信。