基于工業以太網交換機的配電通信系統　在龍巖地區的應用

2016-06-15 06:45:12徐智堅高藝聰

中國新通信 2016年9期

徐智堅高藝聰

【摘要】本文以面向配電生產及調度管理需求的建設思路，結合國網龍巖供電公司配電自動化改造工程，提出基于工業以太網交換機技術的配電自動化通信方案，并對其組網需求、技術方案及目標成效進行分析探討。

【關鍵詞】配電工業以太網交換機

配電通信系統是建設智能配電網的重要組成部分，結合先進的現代管理理念，構建集成與優化的配電資產運維與管理系統，有助于提高供電可靠性、系統運行效率。為滿足龍巖山區配電自動化發展對電力通信的需求，龍巖供電公司提出基于工業以太網交換機，建設一個高安全性、高可靠性和高實時性的信息通信網絡，同時支持不同業務，不同類型設備的靈活接入，為配電自動化運行提供安全穩定的保障。

一、龍巖地區配電通信組網需求分析

1.1通信設備需求

配網自動化系統站點分為：調度中心站，變電站，環網柜、柱上開關等配網終端，由于整個網絡系統站點多、數據信息量集中，其規模、復雜程度和通信程度決定了對通信系統的要求，主要有：

1、可靠性

配電自動化終端分布在城市的各個角落，地理位置復雜，應用環境惡劣（如室外的高溫、高濕、多塵、電磁干擾等），配電自動化網絡要求具有故障自愈的功能，所以配電自動化系統的通信設備應滿足具有環形自愈功能的可靠性要求，自愈時間小于50ms，在地質災害偏多的龍巖山區，要求通信系統在上述條件下能可靠地工作。

2、經濟性

考慮到配電網系統的總體經濟效益，通信設備應充分利用現有的通信資源，要求通信設備能夠進行整體規劃，合理組網，避免重復投資，

3、擴展性

配電自動化站點后期隨著城市的擴展，其規模不斷變大，這就要求通信設備不僅要滿足目前及未來的數據傳輸的需要，還要考慮系統功能升級的要求，能夠兼容多種設備，不同業務的接入，通信設備組成單個環網能力應不小于40個節點，便于未來業務和節點的不斷擴展。

4、雙向性

配電自動化系統要實現遙測、遙信、遙控功能，就必須要求其通信設備要具有雙向通信能力。

5、易操作與維護性

配電通信設備，應充分考慮維護和操作的方便性，要求通信網絡中的每個節點設備采用相似功能和封裝的設備，便于未來設備的維護、更換和檢修來業務和節點的不斷擴展。

1.2 通信業務需求

根據配電自動化系統的功能要求，本通信系統承載的業務如下所示：

配電自動化業務：包括三遙信號（遙信、遙測、遙控）等雙向實時業務。

網管業務包括：包含配電自動化系統與通信網絡間的數據交換，不同通信網絡之間的數據傳輸、管控。

未來擴展業務：包括用電信息采集系統等生產III區、IV區的數據。

1.3通信管理需求

隨著通信網絡的不斷發展壯大，考慮到其他類型設備接入及管理需求，通信網管的管理功能應包括配置管理、故障管理、性能管理、維護管理和安全管理等，同時針對接入網的特點，允許開放通信協議，來實現統一的管理平臺對交換機監控數據的調用，實現全網設備的統一管理。

綜上所述，工業以太網交換機具有散熱性能好，外形小巧容易安裝，能夠承受惡劣的環境之外，還有EMI電磁兼容、溫度、濕度，防塵、安全集成系統穩定性高等特點，且其業務管理符合配電自動化系統需求。因此通信網絡的接入部分選用高性能的工業以太網交換機組網，以實現調度中心和終端之間的數據通信。

二、基于工業以太網交換機的龍巖配電自動化通信網建設方案

龍巖配電通信系統采用工業以太網交換機組建光纖通信網，整體網絡分為骨干網層和接入網層，網絡整體框圖如下，以城區的9個變電站（通信子站）和2個中心主站（地調、配調）為主干節點形成主干環網；以配電室、開閉所、柱上開關、環網柜等構成接入節點形成接入環網，拓撲圖如圖1。

2.1骨干網絡設計方案

骨干網絡設計采用中端路由器，通過千兆光纖接口形成環形網絡，在環形網絡中啟用鏈路狀態路由協議——IS-IS協議，實現數據路由轉發，便于后期兼容其它協議。

從系統安全性原則出發，主站系統、接入網絡各劃分一個單獨的VLAN，所有工業以太網交換機的管理IP根據變電站轄區（匯聚層）劃分為多個VLAN。

2.2接入網絡設計方案

接入網絡部分由二層工業以太網交換機組成，根據配電自動化設備所處的區域范圍不同劃分相應的子網，每個子網內的二層工業以太網交換機和匯聚層的三層工業以太網交換機通過百兆光口組成環網。二層接入網工作示意圖如圖2所示。

各個子環網之間采用物理隔離提高網絡的安全性，環網內二層交換機啟用快速環網冗余協議，保障了網絡的無擾切換，網絡自愈時間小于50ms，整個系統的交換機按照業務通信的邏輯關系開啟VLAN虛擬局域網絡功能，把各種不同的業務相互隔離，防止某種業務的廣播風暴產生影響其他業務，并根據現場的實際情況對網絡內的交換機開啟廣播風暴抑制功能，可以實現網絡中“有效數據傳輸，無效數據隔離”。提高網絡數據傳輸的安全性。同時可采用QOS服務質量功能，根據不同的業務級別對交換機的接入端口進行帶寬分配，提高網絡數據傳輸的高效性。環網自愈功能如圖三所示：

若環中有一條光纖線路或者通信終端出現故障，數據傳輸會自動切換，如下圖，而且倒換時間<50ms，保證數據傳輸的實時性。