一种配电光纤通信网络架构技术研究

侯功华

（国网福州供电公司 信息通信分公司，福建　福州　350009）



一种配电光纤通信网络架构技术研究

侯功华

（国网福州供电公司 信息通信分公司，福建福州350009）

摘要：针对配电光纤通信网建设中网架规划难度大、网络覆盖存在盲区、接入工程通信投资占比高等问题，文章提出了一种基于工业以太网双纤自愈环组网方式的新型网络架构研究思路，按照“通信区域同步，适度超前布局”的原则，建立分层分级、点线面结合的架构模型，实现光纤网络分区分层集结，建设安全、可靠、经济、扩展性好的通信网络架构，可主动适应配电信息业务对通信的接入要求，为智能配电网建设提供有力支撑。

关键词：配电；通信；架构模型

智能配电网已成为提高供电质量、增强企业服务水平等的重要手段，是智能电网推动并承载第三次工业革命的关键环节之一。配电通信网作为实现配电网自动化、智能化的前提保障及业务支撑［1- 2］，对其本身的可靠性、稳定性、安全性等提出了更高的要求。当前我国配电通信网一般都是以配电自动化业务作为组网基础，根据配电自动化业务站点数量多、分布广泛、业务安全性要求高、业务流向集中的特点，以及从技术、安全、运行维护等方面综合考虑，为满足配电系统的通信需求和二次系统安全防护技术规范，光纤通信是配电通信网最主要的方向［3］。

配电通信网光纤接入技术主要采用工业以太网和EPON［4］，二者在接入带宽、网络保护方式、通信实时性、QoS、组网灵活性、技术成熟度等方面基本一致，但工业以太网在传输距离、设备可靠性、不同厂家设备互通、纤芯利用率、网络规划、网络扩展、维护难度、维护成本等方面存在一定的优势，配电通信网光纤接入技术采用工业以太网在一些应用场景优于EPON。

1　现状及存在的问题

福州地区配电通信网通道建设以光纤通信为主，中压载波、无线公网、无线专网等通信方式相结合的原则建设。网络采用工业以太网组网技术，网络为“骨干层-接入层”两层网络架构：骨干层负责主站至变电站的通信，接入层负责变电站至各配电终端节点的通信，接入层网络根据各变电站所属区域划分相应的子网，每个配电终端节点均配置二层工业以太网交换机与所属变电站通过百兆光纤接口组成环网。

配电光纤通信网的终端节点数量较大、分布范围广泛，且节点数量预期增长迅速。但在网络实际建设过程中，存在以下问题有待解决：

当前配电光纤通信网只在核心区内规模建设，网络有效覆盖范围相比配电网络较小，在核心区外若有小型零散工程的配电终端节点需要光纤接入时，无法就近接入，需要组织路由到变电站，通信投资较配网投资比例过大，并且不利于后期通信网架的建设。

除A+区外，其余区域由于负荷不平衡等原因，部分变电站供电半径较大，但配网负荷增长较快，区域内配电终端节点的通信需求增长迅速，以变电站为汇聚点的组网方式存在以下问题：（1）为提供配电终端节点的就近接入，在建设子网时，需预留较多地址，降低了网络的可靠性、稳定性。（2）为提高网络的可靠性，在配电终端节点接入时需重新组网，重新组织路由到变电站，工程投资大、施工困难，后期维护难度大。

2　网络架构建设

2.1研究模型

为有效解决配电光纤通信网建设中存在的问题，本文提出了一种基于工业以太网双纤自愈环组网方式的新型网络架构建设研究模型，结合配网智能化规划，根据“通信区域同步，适度超前布局”原则，建立“汇聚点-分纤点-终端节点”的网格化分区分层光缆结构，主动适应坚强智能配电网接入灵活、即插即用和高度安全的通信接入要求。

模型组建方案如下：

选择汇聚点，划分汇聚半径。结合配网智能化规划，参考电网一次供电区域及变电站供电半径范围，梳理区域内规划配电终端节点密度、道路长度等因素，选取区域内或区域外邻近变电站作为汇聚点，并划分汇聚点的汇聚半径，保证区域内均有汇聚点可覆盖。

建设主干光缆环。根据汇聚点的汇聚半径及10kV线路出线路径，沿主干路建设若干主干光缆环（光缆芯数按光缆环大小选择8-48芯光缆），保证汇聚点的汇聚半径内均有主干光缆环可覆盖。

设置光缆分纤点。分纤点是配电光纤通信网收容末端接入光缆网络的重要节点，根据需求测算每个主干光缆环上可设置的光缆分纤点数量及每个分纤点成端芯数，为每个分纤点覆盖区域范围，保证主干光缆环汇聚区域内均有分纤点可覆盖。分纤点应选择在开关站、配电站等管道资源丰富、易于收容接入光缆的关键枢纽配电站所。

以一个主干光缆环（8芯）设置2个分纤点的纤芯分配为例，1-4芯为A节点独享纤芯，5-8芯为B节点独享纤芯。分纤点每2芯可下联一个接入光缆环，最多可下联4个接入光缆环。分析点逻辑示意如图1所示。

图1　分纤点逻辑示意

接入光缆环建设。以光缆分纤点为中心，沿次干路建设接入光缆环，为每个接入光缆环定义覆盖范围，保证分纤点区域内均有接入光缆环可覆盖。

配电终端节点接入。根据配电网对通信的接入需求，结合设备组网要求，可提供单分纤点接入、双分纤点接入等多种灵活、方便的光缆接入方式，实现终端节点的就近接入。

2.2案例介绍

以仓山淮安半岛区域配电自动化配套通信建设为例。

从金山变沿主干路规划一条主干光缆环（使用24芯光缆），选择淮安半岛1#配电站与西江林语1#配电站作为光缆分纤点。在淮安半岛1#配电站成端1-12芯，直熔13-24芯，在西江林语1#配电站成端13-24芯，直熔1-12芯。

以淮安半岛1#配电站为中心，沿次干路规划一条接入光缆环，接入4个配电自动化站点，通过工业以太网交换机形成1个设备环状子网。

从淮安半岛1#配电站沿次干路规划一条接入光缆环至西江林语1#配电站，接入3个配电自动化站点，通过工业以太网交换机形成1个设备环状子网。该光缆环网络结构如图2所示。

图2　光缆环网络结构

3　模型成效分析

可实现区域延伸覆盖。通过建设主干光缆环与设置若干光缆分纤点，即可具备区域性覆盖能力。

网络扩展性好，可接入节点冗余度高。每个主干光缆环能接入多个设备拓扑环，按照光缆冗余50%，子网站点数10～20个计算，一条48芯一级光缆环能满足6个子网，60～120个配电终端节点接入。

网络结构层次清晰。主干、接入光缆沿主干道、次干道布放，实际施工容易成环。接入站点可根据实际情况接入环内、环间或链式接入，无法接入的也方便改成其他通信方式而不影响整体结构。

网络灵活性高，网络复杂度低。接入层子网可按实际需要分别接入不同的光缆分纤点，即能形成光纤冗余环网；在配电站侧不使用汇聚设备，无需考虑电源的问题，也降低设备的配置难度。

经济性强。光缆资源利用率高，不需要为成环布放多个同路由光缆，造成光缆浪费及管孔堵塞。

运维方便。接入层光缆可按主干、接入、终端节点排优先级进行维护抢修。不需要维护多个零散的光缆，减少光缆维护数量，降低维护难度。同时，汇聚设备集中在变电站侧，维护较为方便。

4　结语

配电光纤通信网的网架建设是城市配电网规划与改造工作中的一个重要环节，网络的可靠性、稳定性、带宽以及组网方案决定了所承载业务的实用化程度。随着配电光纤通信网规模的快速增长，通过将本文的建设思路进一步推广应用，对于配电光纤通信网建设具有一定的借鉴意义。

［参考文献］

［1］许晓惠.智能电网导论［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［2］何光宇，孙英云.智能电网基础［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［3］余南华，陈云瑞.通信技术［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［4］刘丽榕，王玉东，辛培哲.EPON及工业以太网技术在配电通信网中的应用探讨［J］.电力信息与通信技术，2015（4）：44-48.

［5］LIU Li-rong，WANG Yu-dong， XIN Pei-zhe. Discusshion on EPON and Industrial Ethernet Technology Applied in Distribution Communication Network［J］.Electric Power Information Communication Technology，2015（4）：44-48.

Research on a Type of Distribution Optical Fiber Communication Network Architecture

Hou Gonghua
(Information and Communication Branch, State Grid Fuzhou Power Supply Company, Fuzhou350009, China)

Abstract：Aiming at the diffculty in the construction of the distribution optical fber network， the problem of the network coverage， the blind area of the network coverage, and the proportion of the investment in the project, this paper proposes a new type of network architecture, which is based on the dual fber self-healing ring of industrial Ethernet， in accordance with the principle of "communication area synchronization，moderate advance layout"， establish a hierarchical point line combination model， optical fber network of regional layered assembly， and build a safe, reliable and economical and extended communication network architecture, can take the initiative to adapt to the requirements of information distribution services on communication access, provide strong support for the construction of smart distribution network.

Key words：distribution; communication; architecture model

作者简介：侯功华（1983-），男，福建福州，硕士，工程师；研究方向：电力通信。