凯迪电力通信接入方式的选择策略分析

　目前，咸宁供电公司的偏远变电站及开闭所，基本没有远程通信手段。最近几年，随着公司对电力通信网的重视和投资，开始逐步采用租用公网通信方式作为数据传输的通道。虽然这种方式暂时满足了变电站自动化业务对通信的需求，但安全性和可靠性不高。
　　崇阳凯迪生物质能发电厂位于咸宁地区崇阳县工业园区内，是以谷壳、秸秆等为燃料进行生物质能发电的绿色能源，属地区直调电厂。该文在分析电力通信接入技术现状的基础上，结合咸宁通信网络的现有构架和缺陷，在解决凯迪生物电厂通信接入方式问题上提出了三种典型的通信接入方案，并通过网络性能与技术、经济性、维护管理等方面的综合比较分析，拟采用SDH+PCM作为凯迪电厂通信网的接入方案技术；最后，对提出的通信接入方案，进行了工程设计和施工，投用后运行结果表明所设计的网络能有效地用于电力营销数据、传输调度电话、会议电视、办公管理自动化系统等综合业务，对各电力企业改造通信网络、制订通信规划具有一定参考价值。
　　1 咸宁电力通信接入网现状
　　咸宁地区的电力光纤网络已经覆盖所有35kV 及以上的变电站，并在此基础上搭建了调度数据网、核心环网和传输速率达到10G 的高速城域光纤传输网。但是，通信接入网的建设基本属于空白。所有偏远站点及供电营业所都没有覆盖无线网络或光纤网络，而且变电站内也没有安装任何通信设备或通信电源设备。电力系统是一个非常复杂的系统，设备数量庞大﹑种类繁多，同时又与EMS﹑SCADA系统及 MIS 系统有着紧密的联系。因此，要实现电力自动化必须解决好通信的问题。只有选择可靠的通信系统，才能保证电力自动化系统的正常运行。
　　随着通信技术的发展，可供选择的通信手段很多，由于电力自动化远方终端数量非常庞大，因此在满足可靠性的基础上如何降低造价，形成最合理的配置，便于推广，也是非常重要的问题。加强通信接入网研究工作，建设适合咸宁地区通信接入方式成为当前的一项重要任务。
　　2 凯迪电力通信接入方式的选择
　　2.1 通信接入方案的提出
　　咸宁城区通信以光纤通信为主，现已形成了环网链的网架结构，采用SDH制式。通信网架包括地城网烽火 622M网、地城网中兴155M环、地中永华为622M链。地城网烽火622M网设备为烽火780B，投运时间为2013年；地城网中兴155M环设备为中兴ZXSM-150，投运时间为2002年；地中永华为622M链设备为华为Metro3000，投运时间为2008年。
　　目前，接入通信网尚未覆盖偏远站点、开闭所，但咸宁电力城网通信网络只需要对现有设备进行扩容和升级就具备从变电站通信网节点向下覆盖10kV及以下开闭所终端设备的条件。对于崇阳凯迪生物电厂通信接入方式，在选择通信接入网技术的基础上设计了下面三种通信接入方案：
　　①方案一：SDH+多方向PCM
　在通信接入站点安装SDH设备并配置多方向的PCM，SDH设备提供以太网数据接口和E1接口，PCM设备提供远动信号、话音接口，该通信接入方式是目前省（地区）网和市（县）网采用的方式，网络管理方便、功能强大，能很好地提供网络QOS服务。
　　②方案二：租用无线公网通道
　　在通信接入站点租用无线公网通道，这种方法曾在早期电力自动化建设中起到重要作用，甚至在目前各地市公司的自动化系统和营销系统中仍广泛存在。
　　③方案三：EPON+VOIP
　　采用EPON系统进行数据接入层的传输。OLT放置在现有的变电站内，（鉴于设备光功率和纤芯分配方案足够覆盖所有站点，暂不考虑OLT下放的方案），变电站均位于SDH/MSTP传输环上，ONU设置在变台区控制箱内（或ONU用单独箱体）。每台ONU配置4个以太网口和4个串口（可配置成232或485），通过以太网接口（或RS485/RS232接口）与数据采集终端设备的上行接口连接，传输数据。建议使用以太网接口。以手拉手网络保护结构为主，链型网络结构（双PON口主干保护方式）为辅的方式组网。考虑到光纤长度损耗与预留一定的光功率等因素，每条链路接入8个ONU设备，原则上不超过10个。分光器通常选择非均分1：2分光器（分光比为1：9）。
　　2.2 三种通信接入方案的分析比较
　　由上述分析可知，虽然三种通信接入方案均能满足本次工程业务的需求，但是各自具有不同的优缺点。权衡各方面的利弊，为选择一套最适合凯迪电厂通信接入的方案，应当进行综合分析比较。根据电力系统通信的基本要求，从技术可靠性、容量可扩展性、经济性等五个方面对上述三种方案进行综合比较。
　　1） 网络可靠性。电力系统通信安全是保证电力系统安全稳定运行的重要基础，保证电力系统通信安全的前提是网络可靠性。针对上述三种通信接入方案的网络可靠性，分别说明和评价如表1所示：
　　2） 安全性。SDH和EPON光网络均属于电力通信专网，所以两者的安全性可以说是基本相当。《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）对电力监控系统、电力通信及数据网络提出了明确的要求：各级电力调度专用广域数据网络、电力生产专用拨号网络等，应当在专用通道上使用独立的网络设备组网，在物理层面上实现与外部公共信息网的安全隔离，尤其是具有实时监控功能、纵向联接使用电力调度数据网的实时子网的各业务系统必须采用专网。因此，随着电力自动化系统建设逐渐专业化，无线公网通信方式虽然仍可能在一定时期内存在，但最终也必将逐渐淡出电力通信的舞台。
　　3） 传输速率。近年来，随着移动通信技术的发展，4G技术已经成为了无线通信的主流发展方向目前国内外4G技术制式较多，但大多支持100M左右的传输速率，其速率提升大致为前期3G技术的10倍左右。但是，虽然无线通信速率取得了重大进步，但是与SDH和EPON光网络传输动辄几G的传输速率相比，仍存在较大不足。
　　4） 运维成本。一旦电力通信网络投运之后，运维情况的好坏直接影响到通信服务总体质量，如表3所示。
　　5） 经济型比较。上述三种方案的网络成本主要就是光缆的投入，对于三种方案来说，基本上一致。经济差别主要体现在设备价格上，分别说明和评价如下：
　　2.3通信接入方案的选择
　　通过对上述三种通信接入方案的对比和分析，我们根据实际工程应用和运维经验，考虑到在电力系统中安全稳定 性占主要地位，且通信人员有多年的SDH传输设备运行维护经验，本次工程选择SDH+PCM作为通信接入方式。
　　3 凯迪电力通信接入网设计与实现
　　3.1 通信接入网的设计
　　经过上述分析和决定，凯迪电厂接入网设备选型采用SDH+PCM的平台，针对通信接入网的业务需求，考虑到多业务的支持能力和技术的先进性。根据现场实际情况，设计了如图1所示的通信接入方案。该方案具有多业务支持、应用灵活、可扩充性强等多重优势。
　　图1 凯迪电力通信接入方案
　　3.2 通信接入网的实现
　　系统组建调试完成后，对系统进行了测试和检查.测试方法：人为的在软件和硬件设置故障、检验单条光缆中断或光板故障时的业务能否切换，网管是否能对通信运行状况进行实时监控。
　　1）双光板双路由互为备用的实现，大大降低了变电站通信中断时间，提高了通信系统的安全性和可靠性，提高了电网安全运行水平。
　　2）利用集中网管监视实现了对通信运行状况实时监视，运行故障快速判断，无需派人留守变电站，节省了大量的人力、物力。
　　3）具有很好的推广价值。该通信接入方式已在嘉鱼葛洲坝余热电厂、咸安垃圾发电厂开始实施，并可以在下一步的农网通信接入方式改造中推广应用。
　　4 结束语
　　本文所提出的通信接入网方案有效的解决了凯迪电厂通信接入问题，对各电力企业制订通信规划、优化通信网络具有一定参考价值。
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