基于工業(yè)以太網技術的配電通信網規(guī)劃研究

吳崇禧

（中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司，福州 350003）

現如今主干網架結構已日趨完善，作為電力輸送“最后一公里”的配電網由于投入相對不足，自動化和智能化水平程度遠低主干網，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，配電自動化系統(tǒng)建設得到極大了改善。

現配電通信接入網有線光纖通信技術主要采用工業(yè)以太網及EPON 無源光網絡技術。工業(yè)以太網是應用于復雜工業(yè)環(huán)境中的實時以太網數據傳輸技術；而EPON是一種單點至多點（P2MP）結構的單纖雙向光纖通信技術。

1 配網通信光纖組網規(guī)劃方案

1.1 網絡結構規(guī)劃

為確保各種業(yè)務負載能達到均衡傳輸，將配網光纖通信專網規(guī)劃按照分層原則劃分為核心層、匯聚層、接入層三層網絡結構；按照行政分區(qū)原則劃分若干個通信網分區(qū)；按照分片原則，根據供電片區(qū)、路網密度，將配電網環(huán)網柜、開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：核心層節(jié)點部署在各地市公司大樓內，安裝二臺路由器，負責接入通信子站傳送的信息送配電自動化主站系統(tǒng)。兩臺骨干路由器采用VRRP 協(xié)議構成1臺虛擬路由器，為終端設備提供冗余的路由交換功能。

（2）匯聚層建設：在各電壓等級變電站內，安裝匯聚層路由器，作為通信中繼，負責匯聚接入層的各個通信終端數據信息。匯聚層路由器組成千兆光纖環(huán)網或網格網，以縣公司及第二匯聚點為上聯(lián)節(jié)點，地市市轄區(qū)以變電站匯聚點為上聯(lián)節(jié)點，分別采用GE 光纖或SDH MSTP 口字型上聯(lián)至核心層網絡。

（3）接入層建設：在環(huán)網柜、開關站、配電站等配電終端內部署二層工業(yè)以太網交換機，通過百兆光口以手拉手方式采用環(huán)狀或鏈狀組網接入匯聚層節(jié)點。在接入層網絡中，將各個節(jié)點交換機根據分片組網原則和所屬轄區(qū)劃分到相互獨立的環(huán)網中，可以將風險隔離，任意節(jié)點設備或鏈路出現故障，不會影響到其他部分。

1.2 光纜網絡建設規(guī)劃

1.2.1 規(guī)劃原則

（1）根據地區(qū)信息點的分布密度，對10kV 通信接入網進行分層規(guī)劃，劃分為骨干光纜及接入光纜。

（2）光纜的建設應遵循“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施”的原則。

1.2.2 骨干層光纜規(guī)劃

考慮到接入層網絡由多個設備拓撲子網組成，按照光纜冗余50%，子網站點數10-20個計算，一條24芯光纜能滿足6個子網，60-120個配電站點接入，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)務的接入，骨干光纜芯數宜采用48芯。同時在規(guī)劃接入超過120個站點的的高密度區(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

接入光纜由分纖點至開閉所、環(huán)網柜等配電終端接入點的光纜資源構成，一般從匯聚點、骨干光纜或接入光纜上的分纖點接入接出，樹型或鏈型敷設方式，最終形成環(huán)型拓樸結構，完成區(qū)域內配電站點全覆蓋?？紤]接入層子網配電業(yè)務接入、靈活可靠組網及未來環(huán)網演進，接入層應采用24芯光纜。

1.2.4 光纜網絡演進

另一方面隨著配電終端數目和接入光纜的建設，網絡結構逐漸不適應網絡規(guī)模的擴大，當現有區(qū)域內新增變電站匯聚點或所轄配電端站過多需向其他變電站匯聚點轉移，以減輕網絡負載壓力。此時可解開現有子環(huán)上聯(lián)的一端變電站匯聚點，結合骨干光纜、接入光纜及就近新增配電終端節(jié)點建設，將該子環(huán)整體劃轉到新增匯聚點下，演進形式如圖1所示。

1.3 通信終端接入方式規(guī)劃

1.3.1 工業(yè)以太網交換機手拉手接入方式

圖1 新增變電站匯聚變后配網光纜網絡演進圖

工業(yè)以太網交換機手拉手光纜敷設即把接入層子環(huán)內所有配電終端通過串聯(lián)的方式接入配電通信網。接入層以太網交換機兩頭分別串接接入層光纜，環(huán)網兩端通過千兆電口分別上聯(lián)至兩個變電站匯聚層路由器，接入到通信子環(huán)中，實現子環(huán)雙歸組網（雙接入點上聯(lián)匯聚層，啟用VRRP 協(xié)議）。為確保網絡性能，方便未來網絡擴展，單個子環(huán)中手拉手光纜串接的終端節(jié)點數量上不超過20個。

1.3.2 工業(yè)以太網交換機鏈型接入方式

工業(yè)以太網交換機采用單鏈接入變電站通信光纖配線箱，單鏈接入一頭應接入骨干光纜中，骨干光纜分纖2芯供其接入使用。為確保網絡性能，方便未來網絡擴展，建議鏈型光纜串接的配電光纖通信設備節(jié)點數量上不超過10個。對于配電終端采用鏈型接入方式接入的配電通信子網，為提高傳輸可靠性避免出現單設備故障引發(fā)的群體掉線現象，并充分利用接入層光纜資源，可搭建聯(lián)絡相交光纜就近順勢接入臨近另一變電站匯聚點所轄的鏈型子網，通過相交光纜及另一變電站子網所在接入層光纜，上聯(lián)至另一變電站匯聚層路由器，實現子環(huán)雙歸組網（雙接入點上聯(lián)匯聚層）。

2 結束語

本文深度討論了光纖工業(yè)以太網交換機組網在配電通信網規(guī)劃中的應用，從網絡架構、光纜網絡建設、終端設備組網及接入等三個方面提出了有效的光纖組網規(guī)劃解決方案，兼具網絡安全性、技術實用性及經濟性，為未來各地區(qū)配電通信網光纖組網規(guī)劃、設計提供了一種有效的參考模型。