智能電子配線系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用

王輝++王磊++胡俊鵬++朱毅++于月平

摘 要

隨著通信技術及設備發(fā)展變化日新月異，電力通信配線技術卻一直停步不前，電力通信配線技術（光配、數(shù)配、音配）自上個世紀九十年代至今幾乎沒有大的變化。幾乎仍以傳統(tǒng)配線施工方式為主。

【關鍵詞】智能 網(wǎng)絡 光纖 配線

1 電力系統(tǒng)通信配線發(fā)展需求

行政交換網(wǎng)發(fā)展：根據(jù)《國家電網(wǎng)公司IMS行政交換網(wǎng)建設指導意見》（信通通信[2015]7號），國家電網(wǎng)公司將統(tǒng)一建設IMS行政交換網(wǎng)，在建設及過渡階段行政電話業(yè)務仍將由現(xiàn)有承載方式（PCM/軟交換）承載，在保證現(xiàn)有業(yè)務的安全穩(wěn)定運行的前提下，平穩(wěn)過渡到IMS行政交換網(wǎng)。

調(diào)度交換網(wǎng)發(fā)展：根據(jù)《十三五通信網(wǎng)規(guī)劃專業(yè)指導意見》（信通通信[2015]31號），調(diào)度交換網(wǎng)“按照漸進、共存、互補的原則，試點開展調(diào)度交換網(wǎng)分組交換技術，并研究網(wǎng)絡演進、承載以及與現(xiàn)網(wǎng)的互聯(lián)互通策略”。電力調(diào)度業(yè)務對網(wǎng)絡的接通率、安全性等要求更高，那么在新的調(diào)度分組交換網(wǎng)的建設、過渡期尤其需要保證調(diào)度業(yè)務的安全穩(wěn)定性。

通信配線發(fā)展：由上可知，今后PCM設備及程控交換設備也將會逐步退出電力通信主流設備行列，今后網(wǎng)絡配線在電力通信中將會大規(guī)模應用。同時隨著配網(wǎng)自動化的發(fā)展，光纖配線的維護工作量也將成倍增長。

國網(wǎng)公司要求：根據(jù)公司三屆一次職代會暨2016年工作會議精神，在“十三五”規(guī)劃建設中，劉振亞強調(diào)要將創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色的發(fā)展理念融入到電力系統(tǒng)開發(fā)建設環(huán)節(jié)之中，以此實現(xiàn)配電網(wǎng)絡的升級與優(yōu)化，推動我國電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化進程，全面促進電力企業(yè)現(xiàn)代化機制的構建，實現(xiàn)其健康快速發(fā)展。相關負責人要深刻認識新形勢，以新思路、新舉措、新本領引領新常態(tài)，進一步增強責任感和主動性推動協(xié)同高效發(fā)展，大力推進提質(zhì)增效，立足做大做強做優(yōu)，不斷進行電力企業(yè)創(chuàng)新機制改革，提升企業(yè)員工改革創(chuàng)新的意識與能力，在企業(yè)內(nèi)部形成致力創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)的新風尚，全面提升核心競爭力。到2020年要全面建成“一強三優(yōu)”現(xiàn)代公司，把公司建成創(chuàng)新引領、管理科學、實力強大的現(xiàn)代企業(yè)集團，核心競爭力、價值創(chuàng)造力、品牌影響力達到國際先進水平。

2 智能電子配線系統(tǒng)簡介

智能電子配線系統(tǒng)系統(tǒng)由硬件和軟件兩個部分組成，組成原理如圖1所示。系統(tǒng)前端通過在電力系統(tǒng)配電站線路終端設置傳感器的方式，將變電站運行過程中的主要信息通過傳感器傳輸?shù)奖O(jiān)控單元之中，并以監(jiān)控單元為媒介，將運行數(shù)據(jù)與相關信息進行必要的分析，從而使得監(jiān)控單元能夠?qū)^(qū)域內(nèi)變電站的運行情況進行監(jiān)控。管理中心則可以根據(jù)監(jiān)控單元所提供的IP網(wǎng)絡信息，對變電站的運行狀況進行圖形化展示，通過用戶界面完整的展示出來，為相關管理工作的開展提供了便捷。

上述信息管理評估以硬件構成與軟件驅(qū)動為基礎，在實現(xiàn)電力網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)實時采集、匯總與分析的同時，還能夠在一定程度上保證系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫與傳感器之間的良性互動，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時更新，進而降低了系統(tǒng)管理者自身的管理壓力與工作內(nèi)容，簡化了系統(tǒng)管理的工作流程。同時以軟件平臺為媒介，可以實現(xiàn)平臺的遠距離操控，以此來提升管理的流暢性與高效性。

以智能基礎設施為主要框架，不斷進行配電系統(tǒng)的規(guī)劃與建設，將硬件組成、軟件平臺、信息網(wǎng)絡等有機的結合起來，提升配電網(wǎng)絡自身運作的便捷性與準確性。在進行智能配電線路規(guī)劃設計的過程中，要明確區(qū)別其與網(wǎng)管網(wǎng)絡之間的差異，要深化對智能配電網(wǎng)絡功能的認識，既保證其能夠在故障發(fā)生時，快速準確的反應故障發(fā)生的地點，又能夠終端鏈接情況進行及時反饋以及實時監(jiān)控，從而有效降低了配電線路系統(tǒng)維護與保養(yǎng)工作的成本投入，提升了相關工作效率與質(zhì)量。

3 智能電子配線系統(tǒng)與傳統(tǒng)配線的對比分析

3.1 傳統(tǒng)基礎設施管理和智能電子配線系統(tǒng)的對比情況

如表1所示。

通過對比智能電子配線系統(tǒng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)基礎設施管理在功能上改進，顯示出在基礎設施系統(tǒng)中部署該系統(tǒng)，將可有效改進運維管理的效能。

3.2 智能電子配線系統(tǒng)

系統(tǒng)可以做到的主要功能：

檢測——標準的光和銅纜跳線——實時跳線歸檔管理；

實時更新——所有的基礎設施記錄——實時整體配線設施管理；

自動發(fā)現(xiàn)——網(wǎng)絡上端到端的連接——集成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡；

物理位置定位——跟蹤所有具有網(wǎng)絡連接的設備——集成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡追蹤；

告警——所有未授權和非計劃的行為——集成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡監(jiān)測；

事件通告——具有先進的處理過程——實時網(wǎng)絡處理能力；

自動化——變更和故障管理的流程——內(nèi)嵌先進的工作流程。

3.3 康普智能電子配線系統(tǒng)

系統(tǒng)的主要特點：

易于管理和維護——提高管理效能；

提供工作流程和電子任務單——對于跳線移動、添加和變更提供流程化管理方式；

符合相關標準——ITIL，ISO17799，BS7799，ISO 27000Security。

4 變電站智能電子配線系統(tǒng)的設計實現(xiàn)

對變電站網(wǎng)絡和光纖配線進行規(guī)范化管理，自動記錄端口的移動、增加、變化，將交換機端口與配線架端口綁定，能綁定鏈路上的所有設備，而且把物理地址綁定到IP和MAC地址上，當你的IP遭受攻擊時，你能及時找到受攻擊的電腦的位置；能夠及時發(fā)現(xiàn)非授權接入，能夠發(fā)現(xiàn)端口或跳線的意外脫落和斷裂. 能夠在電子地圖上標出信息口位置，當此鏈路發(fā)生故障，端口馬上閃爍.實現(xiàn)配線系統(tǒng)遠程管理，能夠通過軟件、配線架指示燈和掃描儀顯示屏來指示出端口，可以統(tǒng)計、搜索接入網(wǎng)絡的設備，按照種類、廠家、位置、管理部門等，如圖2所示。

4.1 設計理念

本設計的核心理念是實現(xiàn)資源管理的準確性、在線監(jiān)測的實時性、故障定位的精確性。每個網(wǎng)絡端口、鏈接點均增加RFID電子標簽，據(jù)此進行數(shù)據(jù)自動識別、采集。由此可幫助客戶對大規(guī)模光網(wǎng)絡進行合理的規(guī)劃、對海量網(wǎng)絡端口進行準確的管理、并根據(jù)用戶信息實現(xiàn)業(yè)務的自動開通、發(fā)放。通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，獲知光路故障情況，在GIS地理位置信息系統(tǒng)上精確定位光路故障點，運行網(wǎng)絡網(wǎng)絡的自檢流程，為整個網(wǎng)絡網(wǎng)絡的健康狀況實施診斷，實現(xiàn)建設階段的集中遠程驗收和使用階段的提前預警，主動維護。此項目的核心思想是準確管理網(wǎng)絡資源，對客戶最直接的意義是海量網(wǎng)絡端口的信息管理及故障定位，從而做到用戶開通業(yè)務的100%準確、故障快速定位。由此我們可以實現(xiàn)：100%的信息自動化管理；100%的端口、網(wǎng)絡路由信息準確；100%的網(wǎng)絡鏈路可開通、鏈路質(zhì)量可保證，如圖3所示。

4.2 設計方案

在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡實時監(jiān)測和地理信息的精確查找；實現(xiàn)網(wǎng)絡自動化查找，精確操作，提高運維效率；在存量系統(tǒng)基礎上可以開發(fā)出多種增值應用，實現(xiàn)施工，運維全程無紙化，自動化；鏈路故障實時監(jiān)測，對業(yè)務故障類型進行定性，對光纜故障的位置進行定位；全程信息自動傳遞，開通更快速。

智能網(wǎng)絡配線系統(tǒng)可以有效支撐光網(wǎng)絡周期中各階段的需求，為前期規(guī)劃、中期建設以及后期維護建立有效的協(xié)同工作機制，提高投資預算的合理性，并提供網(wǎng)絡發(fā)展預測的基礎支撐，而且利用智能電子標識系統(tǒng)提高網(wǎng)絡管理效率，實現(xiàn)各個業(yè)務部門對于網(wǎng)絡資源信息的共享與無縫傳遞，讓網(wǎng)絡網(wǎng)絡建設和維護成為一個動態(tài)的良性循環(huán)系統(tǒng)，保證網(wǎng)絡網(wǎng)絡的可持續(xù)發(fā)展，使運營商輕松應對網(wǎng)絡的大規(guī)模建設和發(fā)展。

智能配線系統(tǒng)的跳線的管理只在兩側配線架內(nèi)實施。

智能配線系統(tǒng)采用智能型配線架和智能型跳線，每個端口都包含電子信息。

智能型光纜配線架只在傳統(tǒng)型光纜配線架端口上增加獨立的一幀位則用于智能管理，光纜跳線也同樣增加獨立的一幀位則用于智能管理因此智能型光纜配線架和傳統(tǒng)型光纜配線架也可以互相通用，智能型光纜跳線和傳統(tǒng)型光纜跳線也可以互相通用。當智能型跳線插入或拔出智能型配線架的端口時候，端口的電子信息及其連接或斷開的信息就可以即時地通過管理設備傳達到管理軟件，運維人員就也及時知道連接的變化，對其進行報警處理。

操作人員可以通過軟件將需要執(zhí)行的任務（比如跳線等）下達到每個管理設備，繼而下達到配線架。施工人員到達現(xiàn)場后，只需要根據(jù)LED指示燈的示意操作，就可以保證其準確率，節(jié)省大量的工時，如圖4、5所示。

5 智能電子配線系統(tǒng)在電力系統(tǒng)應用的技術經(jīng)濟分析

5.1 提升管理效率

相較于電力系統(tǒng)配電傳輸以及網(wǎng)絡建設工作來說，變電站配電線路的管理方式與管理技術更新速度較慢，在很大程度上仍舊依賴人工進行管理。因此這就是變電站配電線路管理工作的自動化、科學化進程較為緩慢，難以真正滿足社會經(jīng)濟發(fā)展以及電力系統(tǒng)更新的要求。而智能電子配電系統(tǒng)在管理工作的應用，能夠降低相關管理工作對人力的依賴，改變傳統(tǒng)的管理方式，管理人員通過編寫電子工單，對跳線等操作進行自動化處理，從而大大節(jié)約了人力資源，有效提升管理工作的準確性。智能電子配電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用，從長遠來看有助于我國電力企業(yè)管理機制的調(diào)整與優(yōu)化，使其更加適應市場經(jīng)濟條件下的各類經(jīng)濟活動，進而提升自身的競爭優(yōu)勢，推動電力企業(yè)的健康快速發(fā)展。

5.2 實現(xiàn)主動維護

可以實現(xiàn)全程全網(wǎng)的故障診斷和故障處理；能夠快速獲知網(wǎng)/光路故障情況，精確定位光路故障點，自動運行光纖網(wǎng)絡的自檢流程，為整個光纖網(wǎng)絡的健康狀況實施診斷，實現(xiàn)建設階段的集中遠程驗收和使用階段的提前預警，主動維護。智能型配電線路管理系統(tǒng)以主干鏈接以及物理鏈接的方式，實現(xiàn)了對配電線路重要組成部分的實時監(jiān)控，從而能夠有效減少信息網(wǎng)絡系統(tǒng)在運行過程中，因外界因素導致的系統(tǒng)故障。并且借助于這一系統(tǒng)，管理人員能夠?qū)τ诰W(wǎng)絡中存在的問題進行及時發(fā)現(xiàn)與高效處理，并且可以將其作為網(wǎng)管軟件的變體，對電力網(wǎng)絡進行優(yōu)化，從而進一步提升了電力網(wǎng)絡的整體管理水平。

5.3 實現(xiàn)全過程檢測

智能電子配線系統(tǒng)的廣泛應用使光纖網(wǎng)絡的建設、施工、運維更加方便、快捷、高效，提高通信基礎設施的利用率和可用率，促進網(wǎng)/光纖到戶信息化進程中配線設備的智能化管理與檢測。每一次改變的數(shù)據(jù)都能得到實時響應，及時修正目前的端口連接方式和網(wǎng)絡拓撲接口；智能型實時配線管理系統(tǒng)隨時可以回溯以往歷史事件，并且可以對其恢復重建，使每一次的故障發(fā)生和維護節(jié)點都可以追根溯源，在不斷改進中企業(yè)經(jīng)濟效益才可能不斷提高效能。

5.4 提高經(jīng)濟效益

此產(chǎn)品可使網(wǎng)/光纖資源利用率提升，將減少建設規(guī)模，避免錯誤的重復建設，使運投資成本大大降低；輔之故障定位GIS系統(tǒng)，將使OPEX人工成本大大降低，平均每人管理配線數(shù)提高100%；

當前我國的通信產(chǎn)業(yè)正面臨原材料、動力、運行費用、人工成本的飛速上漲，而資費價格卻在直線下降，基于RFID智能光纖配線系統(tǒng)的運用將從建設成本和運維成本兩個方面降低客戶成本，如圖6所示。

作者簡介

王輝（1981-），女，大學本科學歷?，F(xiàn)為國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術研究院工程師。研究方向為電力通信。

王磊（1982-），男，大學本科學歷?，F(xiàn)為國網(wǎng)山東省電力公司信息通信公司工程師。研究方向為電力通信。

胡俊鵬（1974-），男，大學本科學歷?，F(xiàn)為國網(wǎng)山東省電力公司高級工程師。研究方向為電網(wǎng)設計及技術管。

朱毅（1978-），男，研究生學歷?，F(xiàn)為國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術研究院工程師。研究方向為電力系統(tǒng)。

于月平（1970-），男，大學本科學歷?，F(xiàn)為國網(wǎng)山東省電力公司德州供電公司高級工程師。研究方向為調(diào)度自動化。

作者單位

1.國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術研究院 山東省濟南市 250021

2.國網(wǎng)山東省電力公司信息通信公司 山東省濟南市 250021

3.國網(wǎng)山東省電力公司 山東省濟南市 250000

4.國網(wǎng)山東省電力公司德州供電公司 山東省德州市 253008