（通信与信息系统专业论文）ason在边远地区电力通信网中的应用设计.pdf

摘要 随着电网规模日益扩大，边远地区电力公司大力发展电力通信业务势在必 行。然而，边远地区现有的电力光传输网大多采用环网，易受天气及环境状况影 响，出现故障概率较大，因此，研究一种适用于边远地区地区电力传输网络的组 网方式，提高电力传输网络的稳定性能和调度能力，具有重要的意义。 本文针对现有的环网型电力传输网络环路较长、出现两点故障或多点故障概 率较大的问题，提出引入a s o n ( 智能光网络) 技术的方案。a s o n 具有强大的保 护能力和故障恢复能力，可以显著地改善网络生存性，提高抵抗极端的恶劣气候 或事故的能力，增强端到端的调度能力，环保护倒换、线路保护倒换的时间小于 5 0 m s ，可以抵御多点同时故障，万一所有的环保护、线路保护均失效时，智能光 网络也可以通过信令建立恢复路由并执行网状网恢复，可最大限度地提高网络的 带宽利用率及可用性，使电力通信传输网的质量和性能获得显著提升。 根据实际调研情况，本论文对边远地区电力通信网的功能、特殊要求、发展 定位进行了探讨；对a s o n 的接口协议及标准、总体架构、连接类型和业务种类 等主要问题进行了深入研究，在此基础上论证了边远地区电力通信发展规划引入 a s o n 技术的可行性。论文以日喀则电力通信网为例进行了a s o n 网络应用设计， 采用o p t i xm d s6 6 0 0 设计仿真软件进行网络规划设计，通过大量数据计算结果 的分析比对，选择了网络参数。论文中提出的电力通信网的a s o n 规划、设计原 则、流程和网络结构符合实际工程需要，为边远地区电力公司电力通信升级提供 了实现方案，奠定了研究基础，有较大的实用价值。论文在最后展望了a s o n 技 术未来在边远地区电力通信网的应用前景。 关键词：a s o n 电力通信网保护恢复控制平面 a b s t r a c t w i 也也es i z ei n c r e 弱i n go ft h ee l 洲c i 哆p o w e rn e t w o f l 【i ti si m p e r a t i v et 0d e v e l o p v i 9 0 r o u s l yp o w 盯c o 珊叫m i c a t i o ns e i c 懿f o r 也ee l e c t r i c i 哆p o w c rc o m p 吼i e si n r e m o t ea 佗弱h o w c v 瑚两n i m a t e l ym o s to ft h ee x i s 血ge l e c t r i c i t y 仃a n s m i s s i o n n e t w o r l 蹬a r eu s i n gt l l e 血gn e t 、o f k w l l i c hi sv u l n e r a _ b l et 0w e a m e ra n d e n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n sa n ds oi ti sp r o n et 0n 烈w o r kf 撕l 广e t h e r e f o r e ，i th 勰g r e a t s i 鲥f i c 锄c et 0 丘n d0 u tan e wn e 铆o r kf o m a t i o nw h i c ha p p l 斌t 0t 1 1 ee l e c t r i c i t ) r p o w e r 仃a n s m i s s i o ni n 咒m o t ea r e 硒，锄dc a ni i i l p r 0 v e 也es 协b i l i t yp e r f o 珊a n c eo ft h e e i c c t r i c 时p o w e r 咖i s s i o nn e 帆。呔锄dt h es c h e d u l i i l gc 印a b i l i t i e s 1 1 1 恤sp a p 盯，w ef o c 璐e d t h e 甑i s t i n ge l e c t r i c 时t r a 幽m i s s i o nn e 附o r k 血g l o n g 1 0 0 p ，锄dh i g h 僦l u r cp r o b a b i l 时a p p e 盯e di n 铆o0 rm o 他p o i l l t s ，锄dp r o p o s c d 也e i n 廿d d u 嘶o no fa s o n ( i n t e l l i g 饥to p t i c a ln 咖。埘t e c h n o l o g ) ，p r 0 伊锄a s o n t i o c h n o l o g y n e 知。出h a d舳n gp r o t c c t i o n 锄d c 0 v e 巧c 印a b i l i t i 懿， c o u l d s i 蛐f i c 锄t l yi m p r o v et h en e t 、o r k 叭i v a b i l i 以i m p r 0 v e dr 骼i s t 锄c et 0 懿讹m e w e a t l l e ro ri i l c i d e n t s ，锄de n h a n c c dt h ee n d - t 0 - d h e d u l i n gc a p a b i l i t i e s a s o n t c d m o l o g yp r 0 v i d c d 血gp r o t e c t i o ns w i t c l l j h ga n dl i n ep r o t e c t i o ns w i 蛐g ，w h o s e s w i t c h i l l gt i m ew 雒l 骼st l l 跹5 0 m s ，m u l 廿- p 0 缸sp m 慨6 0 nc o u l db ep r 0 v i d e dt 0 p l a yas p e c i a lr o l ei ne x 仃锄eb a dw e a t h e ro ra c c i d e n ls 协t e w h 饥a l lt l l e 血g p r o t e c t i o n ，l i n ep t t i o nw e r ei n v a l i d ，t 1 1 ei n t e l l i g e n to p 廿c a ln 酣o r kc o u l dr e s m n e r o u t e 锄di l n p l e m e mm e s hr o u t m gr e c o v e r yb ys i 印a l i i l g ，w l l i c hc o u l dr a i s en e t 、) l ，o r k b 锄d w i d t hu t i l 娩a t i 趾da v a i l a b i l i 吼髓di m p r 0 v ep o w e r0 p t i c a l 口趾s m i s s i o n n e 附o r kq u a l 时锄dp e 响m 锄c es i 叫f i c 锄t l y n u g hp m c t i c a l 鹊e 眦h 锄dd a t ac o l i e c t i o n 髓a l y s i s ，w em a d ead e 印l ys t u d y o n 如n c t i o n so fe l c c t r i cp o w 凹c o m m 嘶c a t i o nn c t w o r ki n 阳m o t ea r c 弱，s p c c i a l r e q u i 他m t s ，d e v e l o p m e mo r i c n t a t i o n ，d e v e l o p m 锄t 臼c n d s ，a s o ni nt h ei i l t e 吨a c e p r o t o c o l 髓ds t a n d a r d s ，a r c h i t e c m r e ，c o n n e c t i o nt ) ，p e 觚db u s i n 鹋st y p e s o nt h eb 鹪i s 0 fa b o v e 锄a l y s i sa n db y 锄a l y z i n gc h a r t e r i s t i c so fa s o nt e c l l i l o l o g y n e 咐o r k a r c t l i t c c t i l r c ，e v o l u t i o nm o d e la n d 他l a t e dt e c h l l o l o g i e s ，w es w n m c du pt h e 慨h n o l o g y a d v 雒t a g e si ni n 们d u c t i o no fe i c c 埘cp o w e r c o m m u n j c a t i o nn e t 、) i r o d 【a s o ni n 弼m o t e a r c 鹪， d e m o n s t r 砷e dt 1 1 e f c 龉i b i l i 哆 o fi n 廿0 d u c t i o no fa s o nt e c h n o l o g yi i l d e v e l o p m 铋tp l 锄f i n a l l y o nt l l eb a s i so fo p t i xm d s6 6 0 0d e s i 弘s o 脚呲，w e m a d et l l en e 似o r kd e s i 弘f 0 rr i l 【北e 锄dl o o k e da h e a dt h em t i h ep r o s p e c t so f 也e 印p l i c a t i o no f a s o nt e c h n o l o g y0 np o w e rc o m m u n i c a t i o nn e m o r k 洫埘n o t ea r e 勰 1 皿yw o i m s： a s o n ， e l e c t r i c p o w 盯 c o n 盥l l n i c a t i o n n e 细。咄 p m t c c t i o 州r e s t o 瑚r t i o 玑c 0 l 加r o lp l 锄e 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文研究背景及意义 在加快建设数字化电网、信息化企业的今天，电网通信已经成为电网安全稳 定运行的基础、电力信息化建设的基础平台以及电力市场运行的保障，因此，加 快电网通信系统的建设，是建设“一强三优”电网、满足现代化管理的需要。 边远地区电力通信网建设不断发展，得到国家电网公司各单位的大力帮扶，信息 化实现跨越式发展，接近内地网省公司水平。按照巩固基础、深化应用、完善提 升的原则，2 0 0 8 年以来边远地区电力通信网一体化平台建设取得突破性进展， 信息网络能力全面提升，数据中心建设顺利，企业门户建设初见成效，数据交换 应用稳定，机房扩建完工投运，内外网隔离安全改造完成；信息化整体应用水平 显著进步，财务管控系统、营销管理系统以及生产管理应用逐步深化，调度系统 ( o m s ) 投入试运行，协同办公深化应用，人力资源应用完成升级。2 0 1 0 年信息 化建设项目重点是继续开展一体化平台建设，全面推进业务系统完善提升和深化 应用，加快开展保障体系建设，切实发挥信息系统对电网发展的支撑作用。 近年来随着国家电网公司对边远地区电网发展的支持，作为电网运行不可分 割的重要组成部分电力通信网的发展也是非常迅速。电力通信网安全、稳 定运行直接影响电网的安全运行。目前边远地区由于特殊的地理位置和自然环 境，通信设备的种类和数量繁多、承载的业务日趋丰富、网络资源分散且繁杂， 网络的运行维护特别困难，难以保证电网的安全稳定运行，所以，电力通信网在 建设中将提高网络的生存能力作为最重要的建设目标。光纤通信为边远地区电网 提供了传送调度自动化信息和综合信息的平台，已成为边远地区电力通信网主要 的传输方式。 引入a s o n 的好处是可以将网络资源动态地分配给路由、快速的业务提供和 拓展、降低维护、管理、运营成本、更强的业务恢复能力、可以增加新的业务类 型。边远地区电力公司现有的电力传输网络采用环网，环路较长，出现两点故障 或多点故障概率较大的问题，提出引入a s o n ( 智能光网络) 技术的方案。a s o n 技术对网络具有强大的保护能力和故障恢复能力，可以显著地改善网络生存性， 提高抵抗极端的恶劣气候或事故的能力，增强端到端的调度能力。a s o n 技术提 供的环保护倒换、线路保护倒换的倒换时间小于5 0 m s ，可以抵御多点同时故障， 从而在极端的恶劣气候或事故状态下，发挥特有作用；当所有的环保护、线路保 第一章绪论 护均失效时，智能光网络可以通过信令建立恢复路由并执行网状网恢复，可最大 限度地提高网络的带宽利用率及可用性，保证电力通信网带来质量和性能。 1 2 边远地区电力通信网现状 目前，边远地区电力通信网在以光通信为主，数字、模拟载波为辅的基础上， 开展数据网、时钟同步网、语音交换网、视频电视电话会议系统和电力系统独有 的电力线载波等。由于网内使用大量不同厂家的通信设备，随着边远地区电网的 扩容，对网管的监控、维护和操作都是各自为政，严重影响了运行维护的效率。 边远地区电力通信网主要支持边远地区电网中继电保护、i 稍等控制类信号 的传输，由于电网运行的特殊要求，控制类信号的可靠传输是电力通信保证电网 安全的根本。对涉及实时控制业务：通信设备检修，或者故障处理、业务切割等 需提前做好n l 、n 一2 准确的分析。随着各县小水电、电网接入骨干网，如果继 续采用的图表方式和纸质管理手段，就会使得资料不完整、不准确、不统一、不 相关，从而造成工作效率低下、业务无法开展，将给日常的运行维护及电网的安 全稳定运行带来了很大的隐患。 边远地区电网处理故障的流程：用户投诉、调度值班人员电话通知维护人员， 耗时长，不便管理、记录和统计，难以满足边远地区电力通信网发展的需要。 应急通信网( 重要政府机关、军队紧急用电) 在应对突发事故时将承担传送 电网实时控制信号的重责，边远地区电力通信网使用光纤、电力线载波等各种不 同的通信方式，由于地域辽阔，每个变电站之间的距离动辄几十公里，长则几百 公里，技术性能、指标情况、通断情况都各不相同，电力通信维护部门也没有完 全具备相关的手段或设施针对种种现状去进行监控。在国家电网要求电力通信网 实现电子化、信息化的前提下，提高边远地区电力通信网的管理、运维水平、资 源管理系统及集中运维管理系统迫在眉睫，而这些都需要有先进的平台进行支 撑。 1 3a s o n 技术在国内外的发展与现状 智能光网络a s o n ( a u t o 舱t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ) 的主要特点 是将控制平面与传送平面分离，对传送光网络的智能管理通过控制平面上信令协 议的交互实现，自动完成网络连接，形成自动交换光网络，网络资源拓扑自动 发现、业务调度灵活、网络负载自动均衡和优化、带宽动态申请与释放。可以提 供新的增值业务( 比如：业务等级协定s l a 、光虚拟专用网o v p n 等) ，使得传统 2 第一章绪论 的传送网可以向业务网演进，由此作为下一代网络的基础，为运营商提供了一个 可扩展的、可伸缩的、弹性的光网络。a s o n 的应用前景良好，在智能化、高资 源使用效率以及提高传送网的多业务承载能力应用方面具有突出优势。 a s o n 现已进入实用化段：国内的华为、中兴及烽火厂家，国外的a 1 c a t e l 、 l u c e n t ，s i e m e n s 等光网络设备厂商在二十世纪初已推出商用化的a s o n 产品， 不少a s o n 网络国内外已经投入商用。电力通信技术紧跟世界各通信领域新技术 的发展，将充分利用更安全、更完善的通信手段为电力企业发展服务。 英国b t 2 1c n 网络面向p a c k e t 业务服务，对o t n a s o n m p l s 以及端到端 q o s 、全网带宽管理的规划提出需求，于2 0 0 3 年5 月采用智能光网络设备升级其 泛欧光网络，巴黎和法兰克福的核心枢纽节点实现了大容量和灵活的调度。 美国a t t 城域传送网具有超大容量的电路和分组调度能力，接入网平台到 用户，城域传送网适应多种业务发展、并根据用户要求快速变化为核心网 ( m p l s + a s o n ) ) 。2 0 0 3 年，a t t 在美国建立起覆盖4 4 个城市的智能光网络，增加 了网络容量，减少了配置差错率，简化了网络结构层次，缩短了新业务配置时间， 使得快速恢复业务时间仅为数百毫秒。 拉美第一大固网运营商t e l e 腿r2 0 0 3 年底在东部国干中采用d w d m + a s o n 的 模式构建，在二、三期网络扩容中扩大a s o n 的规模，向西部延伸。为航空电子 等v i p 大客户提供永久1 + l 保护的钻石级业务，提升了干线的安全性，真正实现 了光网络向业务运营网的转变。 德国d t 的全球无缝网络( g s n ) 研究和发展计划的智能核心采用智能光网络 设备，。2 0 0 3 年在核心城市部署d w 删+ a s o n 设备，为德国电信建设了一个灵活、 智能、经济的光网络，该网络具有强大的网络恢复和自动带宽配置的能力。 国内各大运营商如移动、联通、电信都高度重视智能光网络，目前已投入到 智能光网络的标准化、测试和商用的进程中。从2 0 0 4 年开始，c i e n a 在吉林铁 通、l u c e n t 在江苏电信、a l c a t e l 在北京通信城域传送心层采用了a s o n 技术； 中国联通选用华为的a s o n 设备组建a s o n 骨干网络：中国电信在省际干线网中采 用了a s o n 技术。国内厂家华为、中兴和烽火目前可以提供从骨干层到接入层全 系列智能光网络设备。除国内各大运营商引用a s o n 技术外，国家的许多科研项 目也在研究a s o n 标准、测试、仿真，国家“8 6 3 ”重大项目“3 t n e t ”侧重于a s o n 技术的研发和示范网的建设。 电力通信网络的发展紧跟公众网的发展轨迹，随着智能光网络技术( a s o n ) 的成熟应用，在电力通信网中建议采用a s o n 技术建设、完善光纤传输网：在重 要传输节点上配置智能化节点设备，构建光层面的网络结构，实现物理光层面的 快速保护、恢复，网络调度的人工介入减少，实现电路之间简单和智能化的调配 3 第一章绪论 和转接，提高网络运行效率。网络控制和管理的智能化，将降低整个网络的运行、 维护成本，为各种不同要求的业务将来可能出现的要求提供快速、有效的支撑， 从而满足不同客户的不同需求。 1 4 论文内容及结构安排 本论文首先对a s o n 全光网络进行简单的介绍，针对目前边远地区电力通信 网的现状和存在的问题进行分析，重点阐述引入a s o n 的策略及优势，并且结合 边远地区电力通信网的实际情况重点论述了基于a s o n 技术的组网思路。 本论文的结构安排如下： 第一章：阐述本论文的研究背景及意义，分析了边远地区电力通信网的现状 及a s o n 技术在国内外的发展与现状，然后对论文的主要内容及结构作了安排。 第二章：对电力通信网的功能、特殊要求进行了详细分析，对电力系统通信 的未来发展做了定位。 第三章：对a s o n 的技术特点、接口协议及标准、总体架构、连接类型和业 务种类、保护与恢复机制等基本概念进行分析、比对，分析了引入智能光网络的 优势，比如：可以提高网络的生存性、带宽利用率、可扩展性，简化了网络结构， 节省了运维成本。 第四章：对a s o n 在边远电力通信网的应用进行研究，主要工作是对边远 地区电力通信网的业务进行了分析；对未来可持续发展的业务进行了预测，最后 对a s o n 在边远地区电力通信网应用的可行性进行了分析。 第五章：a s o n 在边远地区电力通信网的设计方案，主要设计内容包括：设 计方案的意义：电力通信网引入a s o n 的两种策略比较；a s o n 的组网方式； 基于a s o n 的电力通信设备的要求；以日喀则电力通信网为例，基于o p t i xm s 6 6 0 0 网络仿真设计软件，设计了可应用与实际工程的电力通信网络方案。 第六章：展望与总结边远地区电力通信网引入a s o n 网络技术的发展情况。 4 第二章电力通信网络简介 第二章电力通信网络简介 电力通信系统同电力系统的安全稳定控制系统以及调度自动化系统被人们 合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱，它是为了保证电力系统的安全稳定 运行而应运而生、是为保障电力安全生产而建设的。电力调度、继电保护及安全 自动装置、调度自动化、计算机通信、市场交易、生产管理等提供多种信息通道 并进行信息交换，是电力通信网络运营市场化、电网调度自动化和电力企业管理 现代化的基础；是电力系统的重要基础设施：是确保电网安全、稳定、经济运行 的重要手段，也就是说它所承载的业务也必将紧跟电力系统的发展。边远地区公 司高压电网线路( 2 2 0k v 、1 1 0 k v 、3 5k v 等) 传输距离长、控制范围广，需要长 距离、自动化数据业务、大范围的继电保护的传输，基于i e c6 18 5 0 标准运行 的综合自动化变电站，依靠电力通信网络进行变电站与调度、电厂与调度、电厂 与变电站之间的数据传输、故障录波数据的实时传输，和传统的实时、准实时和 非实时业务一起，共同影响了电力通信网络的建设、发展及技术改革。 电力系统的通信具有如下特剧1 】： ( 1 ) 可靠性及可用性的要求很高，电力系统需要非常可靠、随时可以使用的 通信网络。可靠性及可用性的要求并不能简单地通过第二通道或冗余路由实现， 而应使每一条通路都具有很高的可靠性及可用性。 ( 2 ) 具有一定的灵活性，即使电力系统的参数和结构发生变化，通信系统也 能随着改变而适应新的情况。因此，电力系统通信具有超前容量、备用带宽和备 用通道。 ( 3 ) 电力通信可利用电力系统的特有资源，如利用高压输电电力线路资源开 通电力线载波通信业务，利用高压输电线路或杆塔资源，架设o p g w ( 架空地线复 合光缆) 或a d s s 光缆( 全介质自承式光缆) 进行光通信等。 ( 4 ) 电力系统通信传输网和接入网的界限模糊，电力生产供应流程的特点决 定了电力系统通信的覆盖面广、容量小的特点，电力系统通信的业务以汇聚型为 主兼有相邻型( 如线路继电保护信号、信息业务等) ，没有单独的接入网，传输网 和接入网合为一个网。 ( 5 ) 电力通信网的拓扑结构变化相对较大，由于受电网接线变化的影响很大， 因此电力通信网结构经常变化。这就要求在电力通信网网络规划和设备功能选择 上考虑到对未来变化的适应能力。 第二章电力通信网络简介 2 1 电力通信网的功能 电力通信网是电力系统不可缺少的重要组成部分，为电力调度、继电保护及 安全自动装置、调度自动化、计算机通信、市场交易、生产管理等提供多种信息 通道并进行信息交换。根据国家电网公司电力通信“十一五”规划的要求： 通信专业主要负责向调度和信息等各业务部门提供传输和交换服务，负责光纤、 载波传输通道和综合数据平台等通信系统的规划、建设、运行和管理，为电网系 统提供统一的通信网络平台。调度专业和信息专业主要侧重于应用系统和业务系 统的规划，通信专业侧重于传输基础平台和公共交换平台。调度规划、信息规划、 通信规划三者之间有着内在的密切联系，同时又各有分工。通信规划将根据信息 规划、调度规划提供的信息流量需求，提供有效的网络承载平台【2 】 2 1 1 电力调度数据网 电力调度数据网是电力通信系统最重要的专用网络，承载的e m s s c a d a 系 统业务是边远地区电力调度的基础也是关键的业务，该系统将使用专用通道传输 的电网事故信息和继电保护信息向数据网络转移。此外，调度生产管理系统、调 度自动化系统、电力市场技术支持系统对调度数据网络提出更高要求，都需要电 力数据网承载。在调度骨干网中采用m p l sv p n 技术，使不同业务系统运行于不 同的虚拟专用网中，从而保证了在同一数据网络承载的多个关键系统、不同业务 之间可以有效隔离，服务质量得到保证，业务系统的安全和可靠运行。调度数据 网承载的主要业务见表2 1 所列旧1 。 表2 一l 调度数据网承载的主要业务 业务类型业务内容 调度自动化信息( 调度) 远动信息( 调度变电站) e m s 系统之间交换用于网络分析的准实时数据( 调度) 实时监控业务相角监测信息( 直流系统) ( 变电站一一调度) 霄电定位监测信息( 主站之间) ( 变电站调度) 霄电定化监测信息( 变电站) 电力市场实时信息交换( 电力营销部) 电能计鼍数据( 电力营销部) 调度生产直接相关业务 电力t f i 场数据( 电力营销部) 6 第二章电力通信网络简介 故障录波系统( 调度一变电站) 继电保护类信息( 调度一变电站) 保护管理信息系统( 调度一变电站) 远方类信息( 设备的停服役、主变、线路参数) ( 变电站 调度) 安全稳定控制系统数据( 变电站一调度) 电力调度数据网特点如下【4 】： ( 1 ) 高可靠性 高可靠性是对电力调度数据网的首要要求，调度网络传送调度指挥指令、电 网自动化信息、继电保护与安全自动装置控制信息等重要数据，采用高可靠结构， 发电厂和各变电站节点采用双归方式就近接入2 个调度节点，溅节点用独立链 路分别接入主调和备调，提供拓扑可靠性，形成链路备份，是电力安全、稳定、 运行的神经网络。 ( 2 ) 实时性 电力调度数据网配合肝l sv p n 技术和q o s 技术，。保证关键业务实时传送从 而满足通信的可靠性、保护控制信息传送的实时性和准确性的严格要求。 ( 3 ) 高安全性 电力调度数据网由于其特殊要求，系统需要安全防护，不同业务系统之间必 须进行安全、有效的隔离，控制生产类实时业务与非控制生产业务隔离，实行安 全分区，从而实现网络的有效安全防护和管理。 2 1 2 电力调度数据网 除了最高安全级别的调度数据专网以外，其他电力数据通信以通用广域网和 电力数据通信网的形式出现的。按照国家电网“十一五”电力通信网络的规 划的整体要求，增加的各电力信息业务对通信带宽、容量提出了更高的要求，不 同业务对传输带宽的要求不同。如表2 2 所示； 表2 2 不同业务对传输带宽的要求 业务类型安全级别对传输带宽的要求 语音调度电话及行政电话高 6 4 k b it s 业务 行政、调度的p a b x 联网 高e i 数据 变电站综合自动化 高6 4 k b i t s 或e i 或1 0 1 0 0 m b i t sl a n 7 第二章电力通信网络简介 业务电能计量监测系统中6 4 k b i t s 或1 0 1 0 0 m b i t sl a n 调度数据网业务 由 2 e i 或l o 1 0 0 m b i t su 蛾 生产m i s 及办公自动化o a 中3 0 1 0 0m b i t sl a n 用电营销跚i s 由 3 0 一1 0 0m b i t sl a n 变电站视频监视 中 e i 或1 0 一1 0 0 m b i t sl a n 视频 视频会议 由 上、下行带宽：1 8 0 m b i t s 业务 可视电话低 上、下行带宽：l 一8 0 m b i t s 多媒上行带宽：0 5 一l 肋i t s 视频点播 低 体业下行带宽：1 5 3 m b i t s 务上行带宽：o 5 1 帅i t s 宽带上网低 下行带宽：1 5 3 m b i t s v o i p 低 8 0 k b it s 根据表2 2 和目前电力通信发展的实际情况来看电力通信正在由以话音通 信为主逐步向以数据通信为主转变。数据通信的业务量已达到总带宽需求的9 0 左右。在各种数据通信业中，i p 业务占据了主导地位，例如调度数据网业务、 生产m i s a 信息以及电力营销应用等均采用i p 协议传输。 随着边远地区经济的发展和人民生活水平的日益提高，人们对电力的需求日 益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配网馈线自动化是 配网系统提高供电可靠性最直接有效的技术手段之一。在近几年国家电网公司加 大了对城网和农网的改造与建设，户户通工程让祖国边疆摧残如星，边远地区电 力公司对配电网自动化的投入也在加大，在配网自动化实现的过程中，我们发现 电力通信的安全稳定运行是一个非常大的难点问题。 2 2 电力通信网的特殊要求 边远地区电力通信网络为电力系统生产、调度服务，传送远动信号、办公 自动化信号、继电保护信号等，对电力通信网络传输技术的可靠性、可扩展性等 性能有较高的要求，具体要求体现如下： ( 1 ) 高可靠性 电力通信的主要特点是电力系统的行业特点决定的，耳旺任何情况下哪怕是 电网发生大面积垮网的情况下都不允许中断，要求保证电力通信畅通、数据传输 可靠，传输线路具有抗沙尘、大雨、大风、大雪等任何各种恶劣的气候条件或外 力破坏的能力。 第二章电力通信网络简介 电力系统所特有的高电压、高电磁场环境要求电力通信所使用的光纤具有的 很强的抗电磁干扰性能、传输质量高，传输信号在光芯内部传输，不受外部自然 环境变化的影响，性能稳定。通信光纤万一发生故障，a s o n 的自愈功能能够在 无人为干预下自动从故障状态恢复通信，从根本上保证了电力通信传输的可靠 性。 ( 2 ) 扩展性和投资效益性 随着边远地区电网业务的不断发展，运营成本经济化的要求越来越高，电力 通信系统扩容配置需要考虑原网络的扩容性、系统复用性、设备的可承接性等扩 展性能。尽量采用简单易行的扩容方案以便尽量减少电力通信基础设施的重复投 资，降低传输网络后期的维护开销：考虑扩容方案所采用的设备技术的可承接性 从而减少升级中的设备废弃率。建议采用主流技术、标准协议，使其方便的互操 作性，减少设备互联的问题、网络维护的费用，使企业的投资得到有效的利用。 ( 3 ) 高清晰度 电网调度操作指挥关乎电网安全命脉，为保证调度操作命令在故障发生的第 一时间内下达的正确无误，必须严格保证通话质量，在音质、音量上达到“舒 适通话”。 2 3 电力系统通信发展定位 电力通信网是电网调度自动化、网络运营市场化和企业管理现代化的基础； 是电力系统的重要基础设施；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。 随着国家电网户户通工程的实施，以自建为主的方式建立了电力系统专用通信 网，国内三大运营商服务区外的边远地区电网也延展存在，使得电力系统拥有发 展通信的特殊资源优势。随着电网的发展与改革，电力通信发展的定位也随之发 生变化，边远地区电力通信处于结构调整、资源优化、提高效益的发展阶段，从 单一为电力生产服务，转向确保电网安全经济运行的同时为电力生产提供优质服 务，积极进行通信体制改革的探索，逐步面向市场化，以期成为电力系统新的经 济增长点。 边远地区电力通信系统如果可以利用目前已经形成的资源优势和人才优势， 结合输配电网建设、户户通工程、西电东送供电服务，建设电力市场技术支持系 统，加快信息、网络技术开发，应用信息新技术，确立电力通信战略发展决策， 这对边远地区电力通信的变革，将产生深远的指导意义。 电力通信网是电力系统不可缺少的重要组成部分，为电力调度、继电保护及 安全自动装置、调度自动化、计算机通信、市场交易、生产管理等提供多种信息 j 9 第二章电力通信网络简介 通道并进行信息交换。根据国家电网公司电力通信“十一五”规划的要求： 通信专业主要负责向调度和信息等各业务部门提供传输和交换服务，负责光纤、 微波传输通道和综合数据平台等通信系统的规划、建设、运行和管理，为电网系 统提供统一的通信网络平台。调度专业和信息专业主要侧重于应用系统和业务系 统的规划，通信专业侧重于传输基础平台和公共交换平台。调度规划、信息规划、 通信规划三者之间有着内在的密切联系，同时又各有分工，通信规划将根据信息 规划、调度规划提供的信息流量需求，提供有效的网络承载平台。 结合边远地区电力业务的特点，通信与调度、信息三者之间的层次与接口如 图2 1 所示： 图2 一l 通信与调度、信息三者之间的层次与接口 l o 第三章a s o i n 技术简介 第三章a s o n 技术简介 随着信息时代的发展，新一代光网络技术从以前超高速、超大容量的组网 方式，向构建更经济、更高效的新一代智能光网络一自动交换光网络( a s o n ) 逐步转变。a s o n 技术结合了i p 网的智能化特点，在现有的光传送网上增加控制 平面，从而使得光传送网的网络指配更灵活，网络使用效率增大，网络保护恢复 能力加速，满足了i p 业务对带宽的爆炸式增长的需求，解决了用户对带宽的多 种多样的业务需求，是光传送技术的重要创新旧。光网络发展的新趋势是自动交 换光网络技术的出现和快速发展，是下一代网络( n g n ) 的重要组成部分。目前a s o n 技术在国内电力系统通信网络上的应用也已逐步展开，结合电力通信业务类型的 日益丰富、特高压电网的大规模发展，具有良好的发展前景。光传送网向智能化 发展是电力通信发展的必然要求，传输网技术发展的重大突破是提出了a s o n 控 制平面及动态交换，使传输网具备了管理的更高智能和自动路由。与现行的光传 送网技术相比，a s o n 具有以下特点 1 ： ( 1 ) 控制平面与传送平台的独立运行： ：( 2 ) 面向业务的网络，可以支持适应性的流量工程即根据业务需要提供带 宽，实现网络资源动态业务分配： ( 3 ) 控制平面协议已标准化，实现网络监控保护恢复能力端对端； ( 4 ) 依靠路由和信令协议使a s o n 具有智能分布式处理功能，使得网络拓扑自 动发现，电路可以自动配置； ( 5 ) 结合不同层面上的不同业务等级提供不同业务等级协定( s l a ) 的电路， 确定客户层信号的业务等级( c o s ) 从而迅速决定所需要的保护等级，业务提供时 间短，网络资源的利用率高，还能提供新的带宽业务，如光虚拟专用网( o v p n ) ， 带宽按需分配( b o d ) 等。 ( 6 ) 光层网元和数据网元可协调控制，光网络资料和数据业务的分布自动地 联系； ( 7 ) a s o n 与所传送客户层信号的比特率和协议相独立，从而支持多种客户层 信号： 第三章a s o n 技术简介 3 1 引入智能光网络的优势 3 1 1 提高网络生存性 网络保护是指预留冗余资源在工作路径失效时提供业务的备用路径事先已 准备好，实时性高；网络恢复是指业务路径失效后网管系统实时计算并寻找用于 使业务得以重新连通的代替路径，其代替路径是在原业务路径失效后临时找到 的，所以实时性不是很高哺1 。a s o n 网络的目标是具有高效的保护恢复，a s o n 的 保护恢复是s d h 0 t n 网络保护的延续发展，支持的网络拓扑不在局限于环网。 i e t fg m p l s 在g m p l s 的格状网( m e s h ) 保护恢复方面的标准方面已经取得很大进 展。现行边远地区电力通信网的保护方式主要是s d h 的环网，电力行业各种业务 的快速发展使得网络的容量越来越大，安全成为网络特别是骨干层最重要的考虑 因素，在多处断纤的情况下，s d h 环网无能为力，而智能光网络具有多路径保护 和恢复能力，可以组建网格网，在多条链路失效的情况下业务不受影响，网络的 生存性大大提高。以一个模拟的肛s h 网络组网为例：如图3 一l 所示，从c 点到 a 点的通信传输，若c 点在图示的3 个方向网络中断的情况下：c 点到a 点的业 务可以即时( 小于5 0 m s ) 从图中所示箭头方向实现从c 点到a 点的通信业务的 传输。 a 图3 一l 智能m e s h 组网 3 1 2 提高网络带宽利用率 ( 1 ) 如图3 2 左图所示，传统s d h 网络为了实现保护，节点之间的业务采用 环网的拓扑实现业务的传送，无法实现直达业务，环网的带宽浪费严重，跨环业 务容易形成网络瓶颈。而图3 2 右图中，经过优化之后，网格两点问由直达路由 疏通，不再受环9 c ) 9 限制，业务传送安全、高效。 1 2 第三章a s o n 技术简介 ( 2 ) 传统的s d h 环网预留5 0 的带宽资源作保护之用，智能光网络利用动态 的恢复机制实现共享保护带宽，特别是对于骨干层的数据业务不需要固定的预 留带宽来保护，业务层本身就可以实现双归属，不需要和话音业务一样预留1 0 0 的保护资源，大大提升了资源利用率。 _ _ 图3 2 直达路由优化网络结构 3 1 3 提高网络的可扩展性 根据业务预测安排电路组建环网时，如果业务发生增加和调整，网络需要新 增节点设备的工程量和运行成本随之增大。智能光网络在业务网的扩展新增节点 时，只需根据本站点的实际业务量需求选择设备，对原环网进行增加节点的调整， 不要求新增的节点在线路速率上与原有的网络相同，。 3 1 4 简化网络结构和节省运维成本 0 c s 设备在骨干节点通过2 5 g 的p o s 和g e 的调度，使得大容量调度控制各 个方向的业务调度得以实现，不用0 d f d d f 转接，使得日常的运行维护更方便。 干线的波分从1 6 波、3 2 波到的4 0 波，要求调度容量大于4 0 0 g 以上，现行的多 套a d m 系统累计叠加，维护人员和机房面积的需求大大增加，大容量的o c s 设备 可以简化网络结构，动态的网络特性也减少了人工的操作，节省了维护成本。 3 2a s o n 的接口协议及标准 智能光网络的核心在于明确的提出了光传送网的控制平面。通过控制平面的 方式并引入信令控制的交换能力，来实现连接配置的管理。因此控制平面的信令 协议对于智能光网络尤为重要。智能光网络包括三种接口协议，u n i ( u s e r 第三章a s o n 技术简介 n e t w o r ki n t e r f a c e ) 、i n n i ( i n t e r n a ln e t w o r kt on e t w o r ki n t e r f a c e ) 、e n n i ( e x t e r n a ln e t w o r kt on e t w o r ki n t e r f a c e ) 。 ( 1 ) 运营商与运营商之间的接口：称为e n n i ，目前一般采用r s v p t e 信令 协议和b g p 路由协议； ( 2 ) 运营商内部不同域之间的接口，定义了光网络侧不同厂家设备互通的协 议，也称为e n n i 接口，目前一般采用r s v p t e 信令协议和d d r p 域间协议； ( 3 ) 运营商内部单个域内的接口，由厂家自定义的内部协议，尽管可以自定 义，称为i n n i ，一般采用r s v p t e 信令协议和o s p f t e 路由协议，为以后的升 级、对接提供方便；， ( 4 ) 运营商和用户之间的接口也即用户到智能光网络设备的接口协议，称为 u n i ，一般采用r s v p t e 信令协议。 2 0 0 0 年前后，许多国际标准化组织和论坛( 如国际电信联盟一电信标准部 ( i t u t ) 、i n t e r n e t 工程任务组( i e t f ) 、光互联论坛( o i f ) 和电信管理论坛( t m f ) 等) 纷纷着手a s o n 标准化的研究。截至目前，已有大垦的有关a s o n 的标准草案 面世，如i t u - t 的g 8 0 8 0 、g 8 0 8 i 和( 3 7 7 l x 系列 1 4 1 5 ：i e t f 的g m p l s 协议族：o i f 的u n i1 o 、u n l 2 0 和e n n i 信令和路由等。这些标准化组织的 目标是制定一个开放式的通用智能化光网络模型以及相关的标准接口、自动交换 和动态配置控制协议，便于不同厂商的设备在光刚络中互联巨通。其中，i t u t 、 i e t f 和o i f 之间工作具有很强的互补性。 ( 1 ) i t u - t i t u - - t 采用自上而下的方式对智能光网络的整体架构和总体要求进行规划， 还包括信令、路由、自动发现等建议。 ( 2 ) i e t f 基于现有卿l s 信令协议对光网络进行n n i 扩展，推出了g m p l s 协议族、包 括信令协议、路由协议及链路管理协议l m p 。i e t f 协议不仅支持对等模型，也支 持重叠模型。 ( 3 ) 0 i f 0 i f 主要关心的是客户端的标准化连接，分为u n i 和n n i 两部分，目前已经 通过o u n i1 0 信令规范，u n i1 0 信令规范r 2 。到2 0 0 4 年均已完成测试。 u n l 2 0 规范目前正在制定中，主要增加了以下功能：对以太网业务的支持，呼 叫和连接控制的分离和无中断连接修改等，在2 0 0 5 年6 月的s u p e rc o m 测试中 实现了以太网业务的互通演示。0 i f 的e n n i1 0 信令规范已正式发布，现在制 定e n n i2 0 的信令规范。基于o s p f _ t e 的域问路由协议e n n i1 o 已接近制 定完成，在2 0 0 6 年正式发布。在2 0 0 5 年的s u p e rc o m 测试中已成功实现跨越多 1 4 第三章a s o n 技术简介 运营商多厂商的e n n i 信令和路由互通演示。 3 3a s o n 总体架构 a s o n 的总体架构由i t u t 0 8 0 8 0 规定，传送平面( t p ) 、控制平面( c p ) 、管 理平面( m p ) 及数据通信网( d c n ) 组成了a s o n 的体系结构。上述三个平面协调工 作，又相对独立。