摘 要：隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)隨之發(fā)展，電力通信網(wǎng)發(fā)生著翻天覆地的變化。隨著智能電網(wǎng)的提出，電力通信網(wǎng)也隨著先進的信息技術(shù)共同發(fā)展，提升了各方面的作用，這對電網(wǎng)的安全可靠運行來說具有非常重要的意義。本研究通過對某地區(qū)電力通信網(wǎng)業(yè)務特點及需求，參考國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，使用最新的信息化技術(shù)，提出存在的問題，分析電力通信網(wǎng)相關(guān)業(yè)務需求和技術(shù)，進行了電力通信網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)劃，尤其針對骨干傳輸網(wǎng)和電力業(yè)務網(wǎng)，為今后該地區(qū)的電力通信網(wǎng)設計規(guī)劃提供參考與建議。

關(guān)鍵詞：電力通信網(wǎng);網(wǎng)絡規(guī)劃;骨干傳輸網(wǎng);電力業(yè)務網(wǎng)

1 緒論

電力通信網(wǎng)是電力系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡，對電力系統(tǒng)產(chǎn)生了重要的影響。電力通信網(wǎng)中主要傳輸電力調(diào)度數(shù)據(jù)和電力企業(yè)數(shù)據(jù)。電力通信網(wǎng)通過先進的管理服務，支撐了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)的運行。但是目前因為一些偏遠地區(qū)的種種實際客觀因素，電力通信網(wǎng)的現(xiàn)狀并沒有得到很好的發(fā)展，急需結(jié)合先進的通信技術(shù)，對電力通信網(wǎng)進行合理規(guī)劃，才能實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標。有力保障了電力市場運營商業(yè)化，為實現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化、現(xiàn)代化運營管理的。

因此，將先進的通信技術(shù)引入堅強智能電網(wǎng)的規(guī)劃，來提高電力通信網(wǎng)的傳輸能力和業(yè)務接入能力，具有重要意義。

本文對電力通信網(wǎng)規(guī)劃的基礎知識、電力系統(tǒng)的各業(yè)務及其需求量分析、電力通信網(wǎng)相關(guān)技術(shù)進行了論述，并結(jié)合我國北方某地電力公司現(xiàn)有電力通信網(wǎng)的急需改進的現(xiàn)狀，提出了電力通信網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)劃方案。最后給出了結(jié)論和展望。

2 電力通信網(wǎng)

2.1 電力通信網(wǎng)相關(guān)分析

電力公司兩個重要的實體網(wǎng)絡就是電網(wǎng)和電力通信網(wǎng)，是我國重點保護的“關(guān)鍵基礎設施”，影響著國民的生活質(zhì)量。電力通信網(wǎng)作為伴隨電網(wǎng)發(fā)展的實體網(wǎng)絡，其規(guī)劃也需要結(jié)合電網(wǎng)相關(guān)具體業(yè)務的要求，實現(xiàn)先進、可靠、安全的網(wǎng)絡體系。

2.1.1 電力業(yè)務分類

電力通信網(wǎng)是一種專用通信網(wǎng)，分為電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)。各業(yè)務的特點如下所述：

1）電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務。

（1）實時控制業(yè)務，主要是電網(wǎng)實時監(jiān)控、自動功率控制、自動電壓控制、同步向量測量、繼電保護及安全自動裝置數(shù)據(jù)、預警類信息。

顧名思義，電網(wǎng)實時監(jiān)控、自動功率控制、自動電壓控制等信號是調(diào)度自動化相關(guān)的數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)對電網(wǎng)的監(jiān)視、控制的重要手段，是要求具有高可靠性的實時數(shù)據(jù)業(yè)務。電網(wǎng)調(diào)度中心是通過遠動裝置對其所調(diào)管的單位實施監(jiān)視和控制。遠動裝置傳輸?shù)男畔⒑喎Q為“四遙”，即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)。而由于近年來由于大量新能源場站新并網(wǎng)發(fā)電，新能源場站有大量的風機、逆變器需要進行自動功率控制（AGC）和自動電壓控制（AVC），AGC/AVC系統(tǒng)的統(tǒng)一實時調(diào)節(jié)也對網(wǎng)絡時延等提出了新的要求。而對于調(diào)度機構(gòu)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來說，新一代的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)除了傳輸實時遠動信息和一些電力系統(tǒng)高級應用（PAS）以外，還傳輸綜合智能告警分析等預警信息。

實時控制業(yè)務對電力通信網(wǎng)的傳輸質(zhì)量要求很高，傳輸速率大部分為64kbit/s-2Mbit/s，最高的要求通道誤碼率在10-3至10-7之間，信號傳輸時間要求在5至10毫秒內(nèi)，誤碼率小于10-7，傳輸時延≤250ms，可靠性要求為99.9%。

（2）非實時控制業(yè)務。

此類業(yè)務主要為故障錄波器、保護及故障信息管理器、安全穩(wěn)定裝置控制系統(tǒng)、電能量計量信息、水庫調(diào)度自動化、新能源場站的功率預測業(yè)務以及安全校核類應用等非實時數(shù)據(jù)信息，用于進行故障分析、電能量計量、功率預測等，這部分數(shù)據(jù)要求傳輸速率要求不小于64kbit/s，傳輸時間在10分鐘到15分鐘之間。

2）電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務。

（1）調(diào)度生產(chǎn)管理業(yè)務。

調(diào)度生產(chǎn)管理業(yè)務主要包括一、二次設備檢修管理、設備權(quán)限管理、調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)、防雷檢測等多種業(yè)務，使用電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)的生產(chǎn)子網(wǎng)進行廣域網(wǎng)通信，并采用硬件防火墻與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)完全隔離。由于該系統(tǒng)業(yè)務與生產(chǎn)息息相關(guān)，屬于企業(yè)的敏感信息，對保密性要求相對較高。

（2）電力綜合信息業(yè)務

電力綜合信息業(yè)務主要有電力市場交易、辦公管理、基礎信息、統(tǒng)計分析評價、信息展示與發(fā)布、電廠上報系統(tǒng)等。

電力市場交易中的現(xiàn)貨交易申報時間相對較集中且又需要在幾分鐘完成交易，所以對傳輸網(wǎng)絡的可靠性及準確率有較高的要求。期貨交易數(shù)據(jù)和電力市場其他信息也都要求有較高的傳輸準確率及可靠性。其他如辦公管理、電廠上報系統(tǒng)等也都是涉及企業(yè)內(nèi)部的商業(yè)秘密，故也是對保密性有較高的要求。

（3）IP語音視頻等業(yè)務

此類業(yè)務主要有語音服務和視頻服務。

電力調(diào)度電話是各級電力調(diào)度中心、電站之間的重要溝通方式，對電網(wǎng)的安全運行影響大，業(yè)務安全要求極高。會議電話指電力公司各級生產(chǎn)部門之間的多方通信的電話，主要用于工作安排等方面，它的級別僅次于調(diào)度電話。

電視會議網(wǎng)絡是在數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡上使用IP協(xié)議的系統(tǒng)，也可以使用N×2Mbps連接，并進行時間復用的數(shù)字傳輸。視頻監(jiān)視服務用于監(jiān)視無人值守或無人值守變電站的某些重要區(qū)域，其傳輸速率為64kbit/s-2Mbit/s，傳輸時延≤250ms，可靠性要求為99.9%。

2.1.2 電力業(yè)務量分析

根據(jù)2.1.1中所描述的各電力業(yè)務需求，對電力通信網(wǎng)的要求除了滿足其需求外，還需根據(jù)《關(guān)于印發(fā)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護總體方案等安全防護方案和評估規(guī)范的通知》（國能安全〔2015〕36號文）的規(guī)定，嚴格執(zhí)行“安全分區(qū)，網(wǎng)絡專用，橫向隔離，縱向認證”十六字方針的總體戰(zhàn)略，具體分析如下：

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)在物理層面上完全隔離，嚴禁跨區(qū)互聯(lián)。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)因其承載的業(yè)務，在各信息點之間分別主要設置帶寬100Mb/s的數(shù)據(jù)通道。電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)中綜合信息數(shù)據(jù)主要承載信息化應用系統(tǒng)、辦公自動化、營銷等方面的應用，電力公司及各分公司、調(diào)度中心、變電站、營業(yè)網(wǎng)點之間分別為1*1000Mb/s的數(shù)據(jù)通道。調(diào)度電話是調(diào)度中心、變電站之間分別設置一個調(diào)度電話（直達）和行政電話。

3 電力通信網(wǎng)規(guī)劃方案

3.1 電力通信網(wǎng)規(guī)劃設計

根據(jù)上面的電力業(yè)務分析，電力通信網(wǎng)規(guī)劃由骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)組成。骨干網(wǎng)是指在省調(diào)側(cè)與所屬網(wǎng)調(diào)相連的網(wǎng)絡，包括一平面骨干網(wǎng)和二平面骨干網(wǎng)，用于省內(nèi)站點業(yè)務與國網(wǎng)相關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸，接入網(wǎng)包括省調(diào)接入網(wǎng)和地調(diào)接入網(wǎng)（三級網(wǎng)），主要承載著各區(qū)域廠站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務的接入。

省調(diào)接入網(wǎng)由省調(diào)核心一個結(jié)點下連各地區(qū)的匯聚節(jié)點設備組成，地調(diào)接入網(wǎng)由各地調(diào)組成，每個地調(diào)包含有2個核心設備組成主、備節(jié)點，上連分別接入地調(diào)的一平面骨干結(jié)點和二平面骨干結(jié)點組成雙冗余性平面。

電力通信網(wǎng)絡采用IP over SDH技術(shù)體系，要求網(wǎng)絡根據(jù)安全級別劃分VPN，以實現(xiàn)傳輸業(yè)務的劃分。 骨干網(wǎng)分為3個VPN，分別是安全I區(qū)中的實時服務VPN，安全II區(qū)中的非實時服務VPN和緊急VPN，要求網(wǎng)絡中所有路由設備均具有MPLS PE的功能。

通過對該地區(qū)的調(diào)度中心、變電站、發(fā)電廠站進行了解，該地區(qū)目前新能源發(fā)電廠站較多，新增了許多接入的變電站，且地理分布廣泛，故適合使用具有核心層、匯聚層和接入層的三層分層模型。

核心層是電力通信網(wǎng)的骨干和核心，主要由核心路由器、交換機和服務器組成。匯聚層確保了核心層的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，同時是接入層的匯聚點。接入層是網(wǎng)絡系統(tǒng)的最外層，為變電站、發(fā)電廠提供接入點。

3.2 骨干傳輸網(wǎng)規(guī)劃方案

根據(jù)變電站分布情況和該地區(qū)光纜資源的狀況，合理規(guī)劃網(wǎng)絡，采用A/B網(wǎng)絡分層串聯(lián)進行數(shù)據(jù)傳輸。為了構(gòu)建三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，將電力公司和重要的變電站作為核心層，將330kV變電站作為匯聚層，并將110kV及以下的變電站作為接入層。匯聚層和接入層都使用雙節(jié)點訪問上一層網(wǎng)絡。

供電公司、調(diào)度中心和330kV變電站將形成兩個環(huán)形網(wǎng)絡，以構(gòu)建骨干傳輸網(wǎng)絡的核心層。其他變電站建在三個環(huán)網(wǎng)中，這兩個網(wǎng)將雙上行鏈路連接到核心環(huán)，以構(gòu)建骨干傳輸網(wǎng)絡匯聚層。110kV及以下變電站形成一個接入環(huán)，并與匯聚層的環(huán)進行雙上行鏈路，以構(gòu)建骨干傳輸網(wǎng)絡的接入層。

3.3 電力業(yè)務網(wǎng)規(guī)劃方案

根據(jù)該區(qū)域的輸電骨干傳輸網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)運行的特點，該網(wǎng)絡采用分層串聯(lián)的連接方式。利用光纖干線將供電公司和調(diào)度中心設置為第一級串聯(lián)中心，并將各地調(diào)設置為第二級串聯(lián)中心，以110kV變電站為交換站，以形成特殊的電力調(diào)度星形網(wǎng)絡與光纖骨干網(wǎng)相結(jié)合的交換網(wǎng)絡。

核心交換機用作雙串聯(lián)連接中心，各地調(diào)的程控交換機的遠程模塊是串聯(lián)點，變電站是接入點，形成了電力程控交換網(wǎng)絡。它通過數(shù)字中繼連接到上級單位的程控交換機，以實現(xiàn)全方位的聯(lián)網(wǎng)。

電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)需按照 “安全分區(qū)，網(wǎng)絡專用，橫向隔離，縱向認證”的原則，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)之間徹底物理隔離。

4 結(jié)論與展望

本文結(jié)合了現(xiàn)有電力通信網(wǎng)的情況，提出了電力通信網(wǎng)規(guī)劃方案。該方案從實際出發(fā)，使得設計方案更具實用性。

本文雖有提到網(wǎng)絡安全，但未過多涉及此方面的內(nèi)容。隨著智能電網(wǎng)建設的推進，且目前網(wǎng)絡安全形勢愈發(fā)嚴峻，作為國家關(guān)鍵基礎設施，電力通信網(wǎng)的網(wǎng)絡安全也更為重要，目前依據(jù)“安全分區(qū)，網(wǎng)絡專用，橫向隔離，縱向認證”的十六字方針正在逐步完善網(wǎng)絡架構(gòu)，今后也將作為本人的一個重點研究方向。

參考文獻

[1]唐飛.電力系統(tǒng)通信工程[M].武漢：武漢大學出版社，2017.

[2]鐘西炎.電力系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3]張典謨.電力系統(tǒng)通信基礎[M].北京：水利電力出版社，1987.

[4]湖北省電力公司信息通信分公司.電力信息通信實用技術(shù) 電力通信部分[M].北京：中國電力出版社，2013.

[5]殷小貢，劉滌塵.電力系統(tǒng)通信工程[M].武漢：武漢水利電力大學出版社，2000.

[6]林慰觀.電力通信網(wǎng)在配電建設中的組網(wǎng)規(guī)劃研究[J].大科技，2019，（15）：227.

[7]陳凌.基于電力通信網(wǎng)網(wǎng)絡管理及規(guī)劃的分析[J].中國新通信，2013，（21）：6.

[8]周靜.智能電網(wǎng)信息通信架構(gòu)演進探討[J].中國電力，2018，（3）：131-135.

[9]鄧雪波，王小強，陳犧等.基于效能模型的電力通信網(wǎng)可靠性研究[J].重慶郵電大學學報（自然科學版），2012，24（3）：378-382.

[10]高會生.電力通信網(wǎng)可靠性研究[D].保定：華北電力大學，2009[64].

[11]金蠢.電力通信傳輸網(wǎng)業(yè)務可靠性分析方法研究[D].保定：華北電為大學，2011.

[12]趙子巖，陳希，劉建明.建立電力系統(tǒng)通信網(wǎng)可靠性管理體系相關(guān)問題的探討[J].電力系統(tǒng)通信，2006，27（10）：58-61.

[13]張程.面向職能電網(wǎng)的錦州地區(qū)電力通信網(wǎng)規(guī)劃[D].北京：華北電力大學，2013.

[14]曾慧玲，陳杰義.網(wǎng)絡規(guī)劃與設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005，75-86.

[15]馬力等.通信規(guī)劃方法[M].北京：北京郵電大學出版社，2001，168-190.

[16]楊德昌，李勇，劉澤洪等.中國式智能電網(wǎng)的構(gòu)成和發(fā)展規(guī)劃研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009（20）：13-20.

作者簡介

蔡杰（1986-），男，漢族，寧夏銀川人，本科，工程師，三峽新能源昂立（靈武）發(fā)電有限公司，研究方向：電力系統(tǒng)通信。