基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的配電通信網(wǎng)規(guī)劃研究

吳崇禧

（中國(guó)電建集團(tuán)福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，福州 350003）

現(xiàn)如今主干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已日趨完善，作為電力輸送“最后一公里”的配電網(wǎng)由于投入相對(duì)不足，自動(dòng)化和智能化水平程度遠(yuǎn)低主干網(wǎng)，逐漸成為制約電力系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。隨著政府政策扶持、持續(xù)穩(wěn)定的資金投入，配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)得到極大了改善。

現(xiàn)配電通信接入網(wǎng)有線光纖通信技術(shù)主要采用工業(yè)以太網(wǎng)及EPON 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。工業(yè)以太網(wǎng)是應(yīng)用于復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；而EPON是一種單點(diǎn)至多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖雙向光纖通信技術(shù)。

1 配網(wǎng)通信光纖組網(wǎng)規(guī)劃方案

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃

為確保各種業(yè)務(wù)負(fù)載能達(dá)到均衡傳輸，將配網(wǎng)光纖通信專網(wǎng)規(guī)劃按照分層原則劃分為核心層、匯聚層、接入層三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；按照行政分區(qū)原則劃分若干個(gè)通信網(wǎng)分區(qū)；按照分片原則，根據(jù)供電片區(qū)、路網(wǎng)密度，將配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所按片劃分到匯聚層變電站下轄子環(huán)中。

（1）核心層建設(shè)：核心層節(jié)點(diǎn)部署在各地市公司大樓內(nèi)，安裝二臺(tái)路由器，負(fù)責(zé)接入通信子站傳送的信息送配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)。兩臺(tái)骨干路由器采用VRRP 協(xié)議構(gòu)成1臺(tái)虛擬路由器，為終端設(shè)備提供冗余的路由交換功能。

（2）匯聚層建設(shè)：在各電壓等級(jí)變電站內(nèi)，安裝匯聚層路由器，作為通信中繼，負(fù)責(zé)匯聚接入層的各個(gè)通信終端數(shù)據(jù)信息。匯聚層路由器組成千兆光纖環(huán)網(wǎng)或網(wǎng)格網(wǎng)，以縣公司及第二匯聚點(diǎn)為上聯(lián)節(jié)點(diǎn)，地市市轄區(qū)以變電站匯聚點(diǎn)為上聯(lián)節(jié)點(diǎn)，分別采用GE 光纖或SDH MSTP 口字型上聯(lián)至核心層網(wǎng)絡(luò)。

（3）接入層建設(shè)：在環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)關(guān)站、配電站等配電終端內(nèi)部署二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)百兆光口以手拉手方式采用環(huán)狀或鏈狀組網(wǎng)接入?yún)R聚層節(jié)點(diǎn)。在接入層網(wǎng)絡(luò)中，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)分片組網(wǎng)原則和所屬轄區(qū)劃分到相互獨(dú)立的環(huán)網(wǎng)中，可以將風(fēng)險(xiǎn)隔離，任意節(jié)點(diǎn)設(shè)備或鏈路出現(xiàn)故障，不會(huì)影響到其他部分。

1.2 光纜網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃

1.2.1 規(guī)劃原則

（1）根據(jù)地區(qū)信息點(diǎn)的分布密度，對(duì)10kV 通信接入網(wǎng)進(jìn)行分層規(guī)劃，劃分為骨干光纜及接入光纜。

（2）光纜的建設(shè)應(yīng)遵循“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施”的原則。

1.2.2 骨干層光纜規(guī)劃

考慮到接入層網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)設(shè)備拓?fù)渥泳W(wǎng)組成，按照光纜冗余50%，子網(wǎng)站點(diǎn)數(shù)10-20個(gè)計(jì)算，一條24芯光纜能滿足6個(gè)子網(wǎng)，60-120個(gè)配電站點(diǎn)接入，另考慮骨干信息傳輸、用電信息采集、分布式能源監(jiān)控及其他終端通信業(yè)務(wù)的接入，骨干光纜芯數(shù)宜采用48芯。同時(shí)在規(guī)劃接入超過(guò)120個(gè)站點(diǎn)的的高密度區(qū)域骨干光纜可采用60芯及以上光纜。

1.2.3 接入層光纜規(guī)劃

接入光纜由分纖點(diǎn)至開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜等配電終端接入點(diǎn)的光纜資源構(gòu)成，一般從匯聚點(diǎn)、骨干光纜或接入光纜上的分纖點(diǎn)接入接出，樹(shù)型或鏈型敷設(shè)方式，最終形成環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)，完成區(qū)域內(nèi)配電站點(diǎn)全覆蓋。考慮接入層子網(wǎng)配電業(yè)務(wù)接入、靈活可靠組網(wǎng)及未來(lái)環(huán)網(wǎng)演進(jìn)，接入層應(yīng)采用24芯光纜。

1.2.4 光纜網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

另一方面隨著配電終端數(shù)目和接入光纜的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，當(dāng)現(xiàn)有區(qū)域內(nèi)新增變電站匯聚點(diǎn)或所轄配電端站過(guò)多需向其他變電站匯聚點(diǎn)轉(zhuǎn)移，以減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載壓力。此時(shí)可解開(kāi)現(xiàn)有子環(huán)上聯(lián)的一端變電站匯聚點(diǎn)，結(jié)合骨干光纜、接入光纜及就近新增配電終端節(jié)點(diǎn)建設(shè)，將該子環(huán)整體劃轉(zhuǎn)到新增匯聚點(diǎn)下，演進(jìn)形式如圖1所示。

1.3 通信終端接入方式規(guī)劃

1.3.1 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)手拉手接入方式

圖1 新增變電站匯聚變后配網(wǎng)光纜網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)圖

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)手拉手光纜敷設(shè)即把接入層子環(huán)內(nèi)所有配電終端通過(guò)串聯(lián)的方式接入配電通信網(wǎng)。接入層以太網(wǎng)交換機(jī)兩頭分別串接接入層光纜，環(huán)網(wǎng)兩端通過(guò)千兆電口分別上聯(lián)至兩個(gè)變電站匯聚層路由器，接入到通信子環(huán)中，實(shí)現(xiàn)子環(huán)雙歸組網(wǎng)（雙接入點(diǎn)上聯(lián)匯聚層，啟用VRRP 協(xié)議）。為確保網(wǎng)絡(luò)性能，方便未來(lái)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，單個(gè)子環(huán)中手拉手光纜串接的終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量上不超過(guò)20個(gè)。

1.3.2 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)鏈型接入方式

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采用單鏈接入變電站通信光纖配線箱，單鏈接入一頭應(yīng)接入骨干光纜中，骨干光纜分纖2芯供其接入使用。為確保網(wǎng)絡(luò)性能，方便未來(lái)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，建議鏈型光纜串接的配電光纖通信設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)量上不超過(guò)10個(gè)。對(duì)于配電終端采用鏈型接入方式接入的配電通信子網(wǎng)，為提高傳輸可靠性避免出現(xiàn)單設(shè)備故障引發(fā)的群體掉線現(xiàn)象，并充分利用接入層光纜資源，可搭建聯(lián)絡(luò)相交光纜就近順勢(shì)接入臨近另一變電站匯聚點(diǎn)所轄的鏈型子網(wǎng)，通過(guò)相交光纜及另一變電站子網(wǎng)所在接入層光纜，上聯(lián)至另一變電站匯聚層路由器，實(shí)現(xiàn)子環(huán)雙歸組網(wǎng)（雙接入點(diǎn)上聯(lián)匯聚層）。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文深度討論了光纖工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)在配電通信網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、光纜網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、終端設(shè)備組網(wǎng)及接入等三個(gè)方面提出了有效的光纖組網(wǎng)規(guī)劃解決方案，兼具網(wǎng)絡(luò)安全性、技術(shù)實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性，為未來(lái)各地區(qū)配電通信網(wǎng)光纖組網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)提供了一種有效的參考模型。