智能電網是中國電網乃至世界電網未來的發展方向，而建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網數據獲取、保護和控制的基礎。隨著智能電網在中國的建設發展，電力系統主干通信網和配電通信網之間的聯系日趨緊密[1] [2]。電力通信網的建設不但要滿足主網的業務需求，同時需要滿足配網業務的需求。具有通信需求的站點不僅僅是調度中心、變電站、電廠，還包括新能源發電站、分布式電源、微網、用戶端等，將對現有電力通信網絡體系產生較大沖擊。這就要其在建設電力系統通信網時，要將主網和配網統一考慮，形成主配一體化的建設方案，為智能電網的建設提供通信支撐。

1 電力通信網現狀

電力通信網以MSTP光通信為主，在此基礎上發展業務網和支撐網等。光纖通信和電力系統獨有的電力載波通信、微波通信等作為電網的主要通信手段，并采用衛星通信、公網通信作為應急通信或輔助通信手段[3]。

近年來，隨著通信技術的蓬勃發展，電力通信網在通信技術體制、網絡規模發生了根本性的變革，光纖、數據網絡等寬帶通信技術發展迅速，成為主流。微波、載波等通信技術逐步萎縮。目前，繼電保護、安全自動裝置、自動化已普遍使用光通信技術，通道的可靠性極大提高，掙脫了帶寬、時延、可靠性的束縛，跨區域的控制成為可能，跨系統的監視、分析成為現實。電流差動保護、新EMS系統等新的電網控制技術得以廣泛推廣。光纖網絡覆蓋范圍的不斷擴大，為通信網絡完善架構、提高業務承載能力、加強網絡的可靠性及安全性奠定了堅實的基礎。

目前傳輸網、業務網和支撐網已經實現了網、省、地三級互聯，部分地區已經延伸到縣級單位。通信資源得以共享，有效緩解了同一變電站重復建設通信系統的問題，大大節約了建設成本。

公網通信主要應用在應急通信、農網信息化、配網自動化及營銷自動化以及日常辦公。在應急通信中通過租用光纖、電路資源作為電網實時控制業務的備用通道;通過租用電路資源實現農網信息化;通過租用公網GPRS/CDMA無線通信資源解決配變監測、大客戶負控、低壓集抄等通信問題;以及實現辦公互聯網接入、辦公電話外線、傳真、移動電話等[4]。

2 電力通信網面臨的挑戰

2.1傳輸網面臨的挑戰

電力通信網面臨智能電網業務帶來的巨大挑戰，目前主要有以下幾個方面[5]：

1)傳輸帶寬需求壓力增加。隨著智能電網業務廣泛使用，全景可視化、遠端呈現、預警、數據容災等業務的廣泛應用，信息上行傳輸的需求增加，骨干通信網絡的調度顆粒、傳輸容量大大增加。

2)對于分組業務的支持力度不夠。未來面臨大容量的分組傳輸需求，MSTP基于SDH技術，采用剛性管道進行數據傳輸，對于大量高速分組數據信號(GE以上)效率低，成本高，無法提供差異性服務。

3)通信網絡的智能化程度不高。目前網絡資源的統計、端到端業務的開通完全靠人工管理，當傳輸網絡規模達到一定程度時，網絡資源合理分配和管理將面臨挑戰。網絡演進現在更加關注業務、智能、管理，提升網絡的管理和維護能力。同時通信網絡需要具備業務感知和預警功能，這需要提高通信網絡的信息化和智能化水平。

4)業務多樣性需求增加。電力系統通信業務正處于從TDM業務為主方向向數據業務為主的轉型期，將面臨TDM業務與數據業務長期共存的局面。未來電力通信需要一種能夠有效傳輸分組業務，并提供電信級OAM和保護的分組傳送技術。

5)配用電通信網基礎薄弱，迫切需要建設配用電通信網。配用電通信網是電網智能化的重要支撐，承載著多種智能電網功能，是電網與用戶的直接通信聯系接口。由于以往配用電通信需求較小，網絡復雜，技術多樣化，多采用公網技術，無法滿足雙向通信、高效接入、實時、可靠、寬帶等需求。因此配用電通信技術水平將是智能電網對用戶的最直接印象，也是智能電網建設的重要環節

6)信息安全保證能力不足。未來智能電網中可控設備越來越多，為了避免由于通信層面出現漏洞而使電網受到攻擊，通信網的信息安全則十分重要。

7)QoS保證機制不完善。未來智能電網中多種智能化業務都由通信網進行接入，多種業務的通信性能、可靠性、安全性等級均不相同，必須具有針對業務的QoS保證機制，以完善業務的優先級劃分及防止業務之間在通信層面相互影響。

為了更好的解決以上問題，需要在現有通信體制進行優化和演進。對于電網企業來說，隨著企業Internet、電力信息網、數字化電網、實時監控系統的進一步建設，傳輸帶寬需求將大大增加，配用電通信網基礎薄弱，現有電力通信網體系架構將面臨挑戰，目前，盡管電力系統關鍵業務對10G\40G和100G業務需求不是十分迫切，但網絡大容量傳輸的需求發展趨勢不可阻擋[7][8]。

2.2數據網面臨的挑戰

數據網分為調度數據網(主要是調度電話)和綜合數據網(只要是管理和信息化業務)。不是僅僅包括調度數據網。

為實現智能化調度及配用電，面向的調度對象將是更大范圍的復雜系統，眾多分布式能源及各類用戶的接入，調度點和用戶大量增加，網絡間的聯系、相關性更加緊密，系統安全性可靠性更加重要[9][10];電網智能化功能的實現，需要對電網進行大規模、全過程的監視、控制、分析，電網計算將向動態、超實時的方向發展，大量的電網狀態信息將通過電力系統數據網進行傳輸與交換，伴隨公司現代化電網建設、信息建設，公司系統需逐漸形成指揮暢通、運作靈活的信息化工作平臺;在電力市場建設的過程中，各級電力調度交易中心大規模數據中心和應用系統的建設也將大力建設，對電力系統數據網的傳輸容量和可靠性都提出了更高的要求。智能電網中電力二次系統對數據網也提出了新的需求：

1)要求更高的可靠性。電力系統通信專業更高的保障要求，要求電力系統調度數據網具備更高的網絡生存性及業務恢復能力。

2)對電網各個節點進行狀態信息的采集，在局部或全網內進行電網狀態信息的實時交換，要求電力系統數據網具有更高的綜合接入能力及實時性保障。

3)對電網全面監控與管理，將有更多的數據匯集到調度中心，大量數據的傳輸需要更高的帶寬保障。

4)變電站之間需要大量的數據交換。傳統的變電站與變電站之間基本上沒有數據交換，站站之間僅僅傳輸數據量很小的保護及安控信息。

5)數據網的安全性問題。

未來電力系統新業務中大量的信息化業務對通信網的帶寬提供能力提出了更高的要求，信息化業務已經成為電力通信網帶寬的主要消耗業務，并且呈現逐年遞增的趨勢;大量與公司現代化建設的新應用：視頻應用、數據中心、容災中心等的建設，要求具有高帶寬支撐;各級骨干節點數據交換的顆粒度增大。

3 主配通信網一體化建設方案

隨著智能電網的建設，現有電力通信網將面臨的挑戰，骨干通信網要求具有更多更豐富有效的接入接口，配網通信要求信息的高速傳輸，主配通信網相互滲透，主配通信網將作為一盤棋統一規劃設計，要求通信技術、通信介質、維護管理、網絡安全、接口管理、業務配置、網絡互通等均需要整體考慮，從而高效、充分利用通信資源，滿足業務可靠、穩定傳輸要求[11]。因此主配一體化通信將是未來電力通信網的重要發展方向。本文主要提出以下兩種設想。

3.1演進方案一

省級通信網新建OTN，市級骨干通信網SDH/MSTP與PTN網絡并存，配網采用PON技術和無線技術。主配通信網一體化演進方案一的示意圖如下圖1所示：

圖1 主配通信網一體化演進方案一

該方案具體內容為：

(1)省級通信網網絡節點選擇500kV變電站和省調中心，采用OTN技術組網，與廣東現有通信網并存，共同分擔業務或相互提供備用通道。省級通信網能夠提供超大帶寬，能夠滿足中長期的帶寬需求。待OTN網絡成網后引入ASON控制平面。

(2)市級通信網可在升級現有通信設備帶寬的同時，在對IP數據需求較大的站點部署PTN網絡，解決智能電網下IP數據業務的靈活接入和高效處理能力。PTN與SDH/MSTP網絡共同為電力業務提供通道，PTN主要承載IP數據、視頻、VoIP以及非實時性的網絡業務，SDH/MSTP網絡主要承載繼電保護、安穩系統、PCM、調度電話、遠動和專線等小顆粒業務。同時，PTN和SDH/MSTP相互備份，提高業務的可靠性。

(3)在配網通信中，優先采用光纖通信技術，應用無源光網絡和工業以太網技術復合組網，無源光網絡技術承載多終端點采集與監測信息，工業以太網技術用于高可靠性、實時性要求的控制類信息。在光纖無法應用的場景，應用無線、電力線載波手段進行延伸或應用公網無線通信技術進行補充，同時應避免應用較高水平的配用電功能。3.2演進方案二

省級、市級骨干通信網新建OTN，最終開通ASON控制平面，配網可以租用公網或者采用PON技術和無線技術光纖化。主配通信網一體化演進方案二的示意圖如下圖2所示：

圖2主配通信網一體化演進方案二

該方案具體內容為：

(1)省級通信網網絡節點選擇500kV變電站和省調中心，采用OTN技術組網，與廣東現有通信網并存，共同分擔業務或相互提供備用通道。傳統的WDM設備可以提供大帶寬，但是沒有足夠的維護調度能力，如果采用OXC+WDM方式又會帶來維護及投資的上升。因此，省級通信網引入OTN將較好地適應寬帶業務的發展。能夠滿足中長期的帶寬需求。

(2)市級通信網在220kV和調度中心建設OTN通信網。市級OTN光傳送網除了可以實現GE/10GE/40GE、2.5G/10G/40G POS等大顆粒電信業務傳送外，還可以接入其他寬帶業務，如STM-1/4/16/64 SDH、ATM、FE、ESCON、FC等等;對于以太網業務可以實現二層匯聚，提高以太通道的帶寬利用率;可實現波長/各種子波長業務的疏導，實現波長/子波長專線業務接入;OTN還可組件mesh網絡，提供高效的保護恢復能力;使傳送網絡的層次更為清晰。

(3)在配網通信中，優先采用光纖通信技術，應用無源光網絡和工業以太網技術復合組網，無源光網絡技術承載多終端點采集與監測信息，工業以太網技術用于高可靠性、實時性要求的控制類信息。在光纖無法應用的場景，應用無線、電力線載波手段進行延伸或應用公網無線通信技術進行補充，同時應避免應用較高水平的配用電功能。

3.3方案比較

方案一與方案二各有優勢和缺點，差異在于市級骨干網的技術體制不同。

方案一中，省級骨干網的傳輸帶寬滿足中長期的業務需求，市級骨干網中PTN具有高效的IP數據處理能力，能夠承載各種類型的業務，提供不同的QoS服務，理論上能夠滿足智能電網新業務的靈活接入要求。但是目前該技術標準尚不完善，廠家設備存在較大差異(有基于傳送技術、有基于以太網技術、以及雙平面技術等)，且尚未有大規模成功運行的案例。鑒于電力通信業務的安全可靠性要求，建議短期內暫不采用方案一。

方案二中，全網將統一技術體制，為維護、管理帶來了便捷性，但是OTN的大顆粒調度始終不適合電力通信業務，另外OTN受光纖衰減、色散、偏振模色散及光信噪比等因素影響，對現場線路的性能指標及線路距離有重要的限制。在線路設計中需全面考察后確定。OTN實現了高速傳輸，但對多業務的靈活接入支持能力有限。

PTN技術完善后，方案一將是滿足智能電網分組業務靈活接入的理想方案;或者OTN具備多業務靈活接入和靈活調度功能后，OTN技術下沉，方案二將是終極解決方案。但是目前看來，方案一具有良好的發展前景。

4 結論

電力系統業務對網絡傳送能力的迫切需求是網絡技術發展、網絡建設的根本動力，電力通信網做為基礎的承載網絡必須適應上層業務的轉型和發展。智能電網的對現有電力通信網絡體系產生巨大沖擊，提出了更高的要求。骨干通信網要求具有更多更豐富有效的接入接口，配網通信要求信息的高速傳輸，主配通信網相互滲透，主配通信網一體化將是未來電力通信網的重要發展方向。