三峡区域电力通信网的构想

三峡区域电力通信网的构想摘要 未来的三峡区域电力通信网应充分运用一体化概念。采用一体化网络平台，设立网络管理中心，形成交换与传输一体化；调度网与行政网两网合一；电话、数据、视像综合的用户接入网；多环重叠的光纤自念网；多种业务、多种带宽的一体化综合业务数字通信网络。关键词 电力通信网 用户接入 网络平台 综合业务未来的三峡电站，主体工程设计装机18200MW ，是中国乃至世界最大的水力发电站之一。 2003 年首批机组发电后，三峡电站将与华中、华东及四川电网联网，供电范围半径为 1000 余 km ；继而促成以三峡电站为中心，以华中电网为依托的全国大电网的形成。伴随三峡电力的外送，使得电网调度自动化系统、安全稳定控制系统的重要文撑网络一一电力专用通信网的合理构成及可靠性，便成为一个不可忽视的问题。针对三峡电站通信网的设计，结合葛洲坝电站通信网形成的历史经验，及当前通信技术的现状和发展趋势，谈几点看法。1、 长江委初设中的三峡区域通信网三峡工程是一个集发电、防洪、航运于一体的综合性水利枢纽，三峡电站是其中的主体部分。在长江委的初设方案中：分别服务于发电、防洪、航运的各个部门，都通过各自的程控交换机，以中继线的形式相互连通，从而形成一个统一的通信网络三峡区域电力通信网。1.1 布局从左岸生活办公区域起，依次有永久船闸、升船机、左岸 500kV 交直流换流站、左岸电站、泄洪闸、右岸电站、右岸 500kV 交直流换流站等。 各区域通过横贯三峡大坝和西陵大桥的两条光缆，形成一个环状路的传输网络，连接着若干用于生产调度的调度交换机，和用于行政办公和生活服务的行政交换机。由于三峡与葛洲坝水利枢纽之间紧密的梯级联调关系，三峡左岸经高速公路至葛洲坝、 和自葛洲坝大江 500kV 开关站沿输电线至三峡右岸的两条路由的光缆将两个枢纽紧密相连。1.2 网络结构传输上是以光缆为主干路由的同步数字传输系列 (SDH)将各个区域连接而成为两个互联的环状网络。网络容量为STM-1，传输速率为155Mb/s。按区域可分为内环和外环，内环为三峡坝区内各通信站点连接形成的环路，外环为三峡坝区与葛洲坝之间连成的环路。两环既相互独立又互相连接，亦具备自愈能力。交换上是以各生产区域的调度程控交换机组成的生产调度交换网，和办公生活区域的行政程控交换机组成的办公行政交换网，通过SDH 网交叉连接而形成。按功能可分为调度用。分设有左岸办公生活区、左岸通信中心、右岸通信中心与葛洲坝大江 500kV 开关站通信中心等4 个设备中心， 放置传输与交换的主设备。传输网与交换网、调度网与行政网均在中心内互连汇接。其中左岸通信中心为三峡区域的汇接中心。承担着与公用通信网、电力专用通信网、和卫星通信网的连接。1.3 结构特点由光缆和 SDH 设备构成的双环自愈传输网；由数台调度程控交换机构成的调度通信网；由若干行政程控交换机构成的行政通信网； 在结构、 功能、 业务和设备管理等诸方面，均能独立生存和清晰分割。这种交换与传输在设备上分离；调度通信与行政通信在网络上独立并存的通信网结构，有可能出现设备种类、型号过多，信令接口繁杂、通信网络监控管理困难、设备维护不便等问题。 尤其是当信息的主体变为高速数据、 活动图像后，将会导致网络无法平滑升级、新的业务不能迅速开展、设备可靠性不一致、通道利用率低下等弊端。当 2003 年首批机组发电到 2009 年工程竣工后，一些发电初期投运的通信设备，将会跟不上技术进步及生产使用需求而面临更新换代。在葛洲坝电站就出现通信设备多次更新淘汰的局面。2、三峡区域电力通信网的构想在未来三峡电力通信网的方案设计中，宜本着通信网络的一次规划， 分步实施， 长期受益的原则。 充分吸收新技术、新观念，以灵活可靠的网络结构，先进完善的设备配置，构造一个能以最佳状态，满足三峡电力调度短期和长远需求的现代通信网。2.1 一体化网络平台一体化网络平台，是一种通用的适应各种通信业务的需要，并满足未来发展需求的网络核心设备。是在数字程控交换机技术基础上发展起来的，满足多方需求的，多种业务的数字交换平台。(1)传输与交换的一体化长委会初设方案中的光纤SDH( 同步传输 )技术及设备，是在国际上已广泛应用的比较成熟的技术，并已开始在国内通信网络中大量的投入使用。随着计算机控制技术及光纤技术的发展，许多数字程控交换机的主控之间、主控与被控之间都已使用光纤连接传输数据和信息。特别是虚拟总局方式的出现，以基础模块实现的远端交换模块，一般都运用光纤与主机相连。交换与传输已无清晰的界线。在某些主流设备中，已将 SDH 的相关标准做为标准接口，内嵌入交换设备中，消除了严格意义上传输与交换的分界线。在三峡电力通信网中，宜采用一体化网络平台；只设一个网络管理中心。现以其放置在左岸通信中心考虑；除该点以外，所有的交换节点均不设独立的程控交换机；仅以远端模块的方式构成虚拟总局；以单模光纤实现模块间的通信。在双环光纤自愈环的传输网主干路由中， 理想化的 SDH设备配置方案，其SDH 的分插复接设备(ADM) 、数字交叉连接设备 (DXC) 都应集成在一体化网络平台各模块内部。因此， SDH 的双环自愈网中的节点设备都不会单独存在， 而是作为一体化网络平台的一个分盘或一块外围接口板出现在设备中。 在内置式 SDH 传输设备中， 一对 155M 光纤可分接多个远端模块；在每个光节点上(OPN)可动态分配带宽，可任意上下话路。(2)窄带与宽带的分步实施在长江委的初设中，工业电视监控系统和双向语音传呼系统是与调度监控系统放在一起而独立成网的。这种方案在模拟视频技术阶段，是一种比较合理的方案。但是在数字视频技术、 图象压缩编码、 视频数字传输技术发展成熟的现代，(ISDN) 中一种应用十分广泛的业务。工业电视、会议电视、可视电话、视频点播，都已 成熟地在通信系统中大量应用。因此，将工业电视监控系统和双向语音传呼系统，纳入通信网统一考虑是必要且有利的。现有的技术设备中窄带综合业务数字网 (N-ISDN) 是成熟的，并已广泛应用。许多厂家设备，支持按需分配带宽，提供N x 64Kbit/s的广带(Wideband)交换，并能保持八个64Kbit/s 时隙的正确顺序。即多信道交换，以适应目前的高速数据、会议电视及远程教学的需要。一体化网络平台的概念及计算机互连网 (Internet) 的发展趋势，使计算机网会很快地融入通信网，原因有两点：通信网是通达范围最广泛、最深入的网络；通信网是运行最成熟、最稳定的网络。作为数据业务的代表“ Internet” ，正是充分地依托了现有的通信网络，而得以迅猛扩张。在未来的电力运行信息传送中，数据将成为电力通信网重要的传送对象，三峡区域的计算机网融于一体化网络平台是最合理的发展趋势。从发展看，特别是电力网复杂化，长距离输电的计算机实时自动化控制信息，图形化数据，活动图像数据，可视会议系统及现场环境实时监视等，都需要在宽带综合业务数字网 (B-ISDN) 上与多媒体技术相联系。特别是突发事件出现的情况下，三峡电站的 26 台大机组的运行数据、大坝观测数据、 水情水文数据等， 这些实时动态数据的采集分析、 处理，以及异常报警和对策提示或调控时，会有突发性的大容量数据向调度中心或某一点传送。这种状况窄带综合业务数字网是无法适应的，它将会造成系统过负荷阻塞、甚至造成网络崩溃。因而，宽带综合业务是三峡区域电力通信网发展的必然。2.2 调度网与行政网的两网合一调度通信网与行政通信网的分离是有着其历史原因，由于技术设备的可靠性及管理上等诸多原因，形成了如今的大多数电力生产企业分别有着行政和调度两套独立运行或中继互连的网络。行政通信网的交换设备一般为数字程控交换机。由于国家行业管理政策的限定，程控交换机的制造厂家都具有一定的技术力量，及严格的质量保障体系对其进行技术支撑。另一方面，程控交换机通过具有完善的检测硬件故障和软件故障的措施， 一但发生故障能自动隔离， 并自动进行定位诊断。主备冗余、分散控制、软件容错、网络自愈等技术，有效地保障了设备可靠的运行。在功能上，数字程控交换机已完全覆盖了调度机。现在市场上功能齐全的调度机，无一不是在程控用户交换机的基本型上改型的。调度台作为一个ISDN 功能组件而存在，采 用 BD、 2B D 接口与主机相连。有的调度台与主机采用RS422 或 RS485 接口形式连接， 将调度台作为主机的数据终端，把主机用户端口的状态数据传送给调度台，并将调度台的操作数据传送给主机。因此，从技术的先进性和功能的覆盖及可靠性方面，行政通信网的交换机是完全可以替代调度机，从而一体化。由此可见，未来的三峡电力通信网中，各生产调度部门的调度程控交换机不宜分设，而由一体化网络平台的远端模块和智能调度台来完成调度通信功能。严格分离的调度网和行政网就不会出现。2.3 通信网管监测体系合理在分离系统中，传输网有着传输网管系统，交换网有着交换网管系统。 不同的设备与不同的网管系统， 界面不一致，接口不相同，协议有差异，数据格式不透明，给维护管理将会带来很大的困难。而建立在一体化网络平台上的网管系统，将不会存在上述情况。其完善的通信网管系统不仅能及时地对通信网进行监测、控制，提供维护手段；而且可增强路由迂回能力，大大提高通信网的可靠性、安全性、灵活性和经济性。未来三峡电力通信网必需有一个强有力的维护监测管理网，以一体化网络平台上的设备运行数据、用户数据及外挂的各类传感器收集的环境数据为基础， 以 ITU-T 的标准接口，挂接所有的通信站点，对各站点配置、性能、故障、安全等进行管理。一个合理的网管体系其特点为：资源共享；设备硬件资源 （备品、备件、备盘） 、软件资源、维护管理及技术人员等。基础数据可靠；设备原厂的机器运行状况下的记录数据比外挂采集的要可靠。远端维护方便；且具有自愈能力。2.4 接入网形式多样化重视接入网的设计与施工，特别是在枢纽主体工程的建设和机电设备的安装过程中，接入网部分就要实施；光纤、铜缆及分配线系统的布线预埋工作必须与枢纽主体工程同步进行，一但枢纽主体的隐蔽工程完成后，接入网的施工和变更就十分困难了。未来三峡电力通信网的用户接入系统应具有多种形式，而不应是单一的通信电缆和电话线。电话、数据、视像三网合一功能的光纤综合业务接入网，是用户接入网的发展趋势，并已在某些网络中实施。其特点为组网方案灵活，业务接入丰富多样，维护管理集中高效。且接入网可内置 SDH接口，通过分步实施，能够从窄带业务接入平滑过渡到宽带业务接人。在接入网的设计中，坝体内部观测廊道、基础廊道中的通信方式宜采用光纤接入方式，不受湿度的影响，亦能和大坝坝体监测系统的数据采集和传输共用光缆。坝区上下游水文监测站点的通信方式宜采用无线接入方式，以适应点散、面广、用户数量少的特点，同时还可以为水情数据的自动化采集与传输提供通道。电站厂房及开关站各处的工作点、巡检点、水情电量数据采集点、坝面上下游闸坝的各种机械运行部位的数据传输和通信方式，视具体部位，综合考虑接人网的结构、布线、及方式。以方便和适应三峡枢纽的运行、检修管理模式和体制。无线接入、铜缆接入、光纤接入、等多种方式的应用才能满足三峡枢纽运行管理的需要。光纤接入不受电磁干扰和地电位影响，日常维护工作量少，管理费用低，并可使高速率业务及综合业务迅速展开。而无线接入灵活、快捷。 。铜缆接入简单、便利。一个重视接人系统的设计与施工的通信网，才能是一个完善、便捷、经济的网络。3、三峡区域电力通信网技术特点(1)行政与调度用户在同一个交换平台， 同一个网络内运行。通过一体化网络平台中的虚拟调度机功能、远端模块和智能调度台来实现调度通信功能。不再存在严格分立的调度网和行政网；而仅仅是用户类别的不同，调度用户的级别和权限要高于行政用户。(2)工业电视及有线电视系统及计算机网在接入网中统一起来，不再独立敷设运行，光缆将在接入网中替代传统的铜缆而成为主要的用户接入方式；接入网资源得以充分利用。(3)话音、数据、视像多网合一，可实现语音、调度、会议电话、局域网互联、 Interent 接入、会议电视、分组业务接入、 E1 租用线等多种功能， 同一网络可以解决行政电话、 调度电话、水情传递、自动化控制、有线电视及信息化管理的应用要求。(4)组网汇接功能增强，通道资源平时共享，调度优先；紧急情况时， 调度用户可根据优先级别， 自动寻找最佳路由，并具有自动强插、 自动强拆功能， 以保证平时通道充分利用，而紧急时针对调度用户提供业务保护。(5) 多网合一后的一体化网络平台在控制系统方面， 具有冗余容错技术。使系统可靠性大为提高；对网中设备的维护操作可统一进行；简化了通信网的备件提供；运行管理的各种资源均可共享。综合考虑现有的通信设备、技术及发展趋势，为使三峡区域电力通信网，在首批机组发电至全部工程竣工的一段时间内逐步成长完善；并保证在一定的时期内不落后，且与电力生产业务同步发展。就一定要从网络的整体考虑，为将来三峡电力网的需求，提供一个长远的解决方案。4、结束语具有季调节水库的三峡电站与具有日调节水库的葛洲坝电站构成长江梯级电站。不管将来调度管理体制如何定，两个水利枢纽都应是作为一个整体运作，那么三峡通信网的设计中一定要合理地考虑葛洲坝电站通信网的现状及将来的设备及通道的配置；特别是在 2003 年首批机组发电时，与电力专网联网一定会出现一个过渡。在现行体制下，航运是交通部门管，西电东送的 3 个交直流换流站由国家电网公司管，三峡和葛洲坝电站及枢纽由业主单位三峡开发公司管，而机电系统工程的设计也可能会出现几家。必须处理好三峡电力通信的网络结构与设备集成的大问题，以保证系统的优化运行和平滑扩充。未来的 10 年间是通信高速发展的阶段，通信网正向着综合化、智能化、个人化以展。从这方面看工程施工期间的临时通信，是不应制约三峡电站永久通信网络的最优规化的。以优选一个一体化网络平台分步投资，逐步完善。针对2003 年发电及 2009 年竣工后大电网的形成；一个面向 2l 世纪的网络平台是全网的关键，要以立足现有技术及发展，满足各阶段使用需求为原则，建立一个与三峡大坝同样举世瞩目的三峡区域通信网。参考文献1陈锡生，糜正琨5ESS-2000 数字程控交换系统（第一版 ） 人民邮电出版社，1996 年2乔丰收 SDH 自愈环在三峡通信工程的应用中国三峡建设， 1996(7) 作者简介 杨少达 葛洲坝水力发电厂通信中心主任 工程师