CN103873304A - 配电通信网结构 - Google Patents

Abstract

一种配电通信网结构，该配电通信网结构包含核心层设备、汇聚层设备和接入层设备，核心层设备与汇聚层设备之间通过SDH通信骨干网连接，汇聚层设备与接入层设备之间通过光纤环网连接。本发明组网灵活、网络扩展性好、网络和设备可靠性高，业务承载能力强。

Description

配电通信网结构

技术领域

本发明涉及一种配电通信网结构。

背景技术

上海市是我国第一大城市，四个中央直辖市之一，是我国经济、金融、贸易和航运中心。2012年，上海市GDP达到2.01万亿人民币，全世界排名11位。人均GDP及人均可支配收入均居全国各省区及直辖市首位。上海目前正处于“产业转型”的发展关键时期，着力打造“四个中心”—国际经济中心、国际金融中心、国际贸易中心、国际航运中心，这就对全市供电能力水平提出了更高的要求。

上海市浦东新区全区面积1210.41平方公里，自1990年代党中央、国务院决定“浦东大开发”以来历经20余年发展，已建成金桥、张江国家级开发区、外高桥保税区、陆家嘴金融贸易区等重点区域。2013年7月3日，“中国（上海）自由贸易试验区”获批，落户浦东新区沿海28平方公里，标志着上海发展的新起点。作为全市最大、最具活力的区县，浦东新区在包括经济发展、产业转型等诸多方面引领全市。

浦东核心区配电网的建设范围为浦东黄浦江沿江核心区，西至黄浦江，北至黄浦江，东至浦东南路，南至耀华路，占地约10平方公里。该核心地区用电负荷的快速增长和配网线路的自然延伸，不可避免造成了界线模糊、线路交叉、迂回供电等问题，影响供电可靠性和线损精益化。

核心区目前没有实施配电自动化系统，无法通过自动化手段实现配网设备的三遥化、配网调度的可视化、网络重构的自动化，以及配网管理的智能化，与国际一流，甚至国内先进的距离差距很大。如果没有快速、可靠的配电自动化系统提供支撑，供电可靠率无法满足《配电网规划设计技术导则》的要求。为进一步提高供电可靠性，实现智能化的配网管理为目标，有必要在核心区应用适应一次目标网架、电网故障快速自愈、简单、实用、可靠的馈线自动化技术。

配电网通信技术是实现配电自动化的关键技术之一，也是实现配电自动化的难点。对于就地控制的智能分布式配电自动化系统，配电终端自动化装置之间需通过通信网络进行实时信息传递，为保证自动化装置安全、可靠的运行，必须确保通信系统具有高度的确定性、实时性、可靠性。

配电自动化通信系统应根据自动化的需求，结合配电网改造工程较多、网架变动频繁的现状，兼顾其他应用的建设，统一规划设计，提高基础通信设施利用率，主要体现在以下几个方面：

1、通信的可靠性

配电网自动化通信系统是在户外运行的，容易导致材料老化，要求通信设备能经得起恶劣气候的考验。另外，通信系统还要经受噪音、电磁、雷电等干扰，并能保持稳定运行。

2、通信的实时性

配电自动化的重要功能就是能够实时监控网络运行、进行在线分析，实时性对通信传输速率提出了较高的要求配电网通信技术是实现配电自动化的关键技术之一，也是实现配电自动化的难点。对于就地控制的智能分布式配电自动化系统，配电终端自动化装置之间需通过通信网络进行实时信息传递，为保证自动化装置安全、可靠的运行，必须确保通信系统具有高度的确定性、实时性、可靠性。

3、通信的灵活性

配电自动化的通信系统点多面广，规模庞大，要求通信系统设备具有较强的灵活性，选择标准的通信设备，便于安装、调试、运行和维护。

发明内容

本发明提供一种配电通信网结构，组网灵活、网络扩展性好、网络和设备可靠性高，业务承载能力强。

为了达到上述目的，本发明提供一种配电通信网结构，该配电通信网结构包含核心层设备、汇聚层设备和接入层设备，核心层设备与汇聚层设备之间通过SDH通信骨干网连接，汇聚层设备与接入层设备之间通过光纤环网连接。

所述的核心层设备设置在配电自动化主站内，该核心层设备包含若干配电自动化主站前置服务器、与该配电自动化主站前置服务器通过以太网进行通信的交换机、与该交换机通过以太网进行通信的纵向加密机、以及与该纵向加密机通过以太网进行通信的路由器。

所述的汇聚层设备设置在与配电自动化主站连接的若干变电站内，该汇聚层设备包含接入路由器、与该接入路由器通过以太网进行通信的纵向加密机、以及与该纵向加密机通过以太网进行通信的汇聚交换机。

所述的汇聚交换机使用工业级高可靠三层汇聚交换机。

所述的接入层设备设置在与变电站连接的终端节点内，该接入层设备为二层交换机。

所述的终端节点包含若干与变电站连接的开关站，以及若干与开关站连接的环网配电站和箱式变电站。

所述的接入层设备通过在配电终端旁配置一台工业级高可靠的二层交换机，构建成环网通道。

本发明组网灵活、网络扩展性好、网络和设备可靠性高，业务承载能力强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种配电通信网结构，该配电通信网结构包含核心层设备1、汇聚层设备2和接入层设备3，核心层设备1与汇聚层设备2之间通过SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）通信骨干网连接，汇聚层设备2与接入层设备3之间通过光纤环网连接。

所述的核心层设备1设置在配电自动化主站内，该核心层设备1包含若干配电自动化主站前置服务器101、与该配电自动化主站前置服务器101通过以太网进行通信的交换机102、与该交换机102通过以太网进行通信的纵向加密机103、以及与该纵向加密机103通过以太网进行通信的路由器104。

核心层设备1通过高速转发数据流来提供最佳的和可靠的传输结构。换句话说，核心层设备1尽可能快地交换数据包。

所述的汇聚层设备2设置在与配电自动化主站连接的若干变电站内，该汇聚层设备2包含接入路由器201、与该接入路由器 201通过以太网进行通信的纵向加密机202、以及与该纵向加密机202通过以太网进行通信的汇聚交换机203。

汇聚层设备2通过使用访问控制列表和其他过滤手段来限制进入核心层设备1的数据包，从而提供边界界定。因此，该汇聚层设备2定义了网络的策略。策略是一种处理某些数据流的方法，包括路由选择和更新、路由汇总、VLAN数据隔离和划分等。管理员通过使用策略防止不必要的数据流，从而保证全网的传输安全并保护网络资源。

汇聚层设备2中的汇聚交换机203使用工业级高可靠三层汇聚交换机，实现地址转换、业务汇聚和策略部署。本实施例中，通过在每个变电站内放置两台工业级高可靠的三层交换机并在之间运行工业级虚拟路由协议（HiVRRP）实现互相备份，可实现<300ms的三层交换机路由冗余切换。

所述的三层汇聚交换机支持标准的TCP/IP 协议，交换机符合IEEE 802.3 和 ISO/IEC 8802/3 的以太网通用标准，部分要求如下：

1、交换机使用无风扇散热，工作温度范围：-40℃ - +85℃，工作湿度（无凝结）：10%- 95%；

2、交换机使用机架式安装方式，冗余电源供电；

3、交换机支持RSTP（ 快速生成树协议，Rapid Spanning Tree Protocol）、MSTP（多业务传送平台，Multi Service Transport Platform）、IEC62439-2 MRP-Ring（介质冗余协议）和Link Aggregation （链路聚合）等二层冗余功能，其中环网收敛时间小于20ms；

4、交换机支持VLAN （ 虚拟局域网，Virtual Local Area Network）功能，包括独立VLAN（Independent VLAN）和交叉VLAN（Share VLAN），VLAN 数量不少于4000 个；

5、交换机具有如下流量控制和过滤功能：端口优先级，QoS（Quality of Service，服务质量，至少8 级），组播功能（IGMP Snooping/Querier），广播限制，流量控制；

6、交换机具有如下安全功能：端口安全（基于IP 和MAC 地址），SNMP （简单网络管理协议，Simple Network Management Protocol）V3，SSH（Secure Shell，安全协议），认证功能（802.1x）；

7、三层交换机具有路由功能，支持静态路由，动态路由：RIP（ 路由选择信息协议，Routing Information Protocol 0 V1/2 和OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先），组播路由功能：DVMRP（距离向量多目路径协议，distance vector multicast routing protocol），PIM-DM （）和PIM-SM（稀疏模式独立组播协议 ， Protocol Independent Multicast- Sparse Mode），支持 IGMP（因特网组管理协议，The Internet Group Management Protocol）V1/V2/V3；

8、可以使用外部存储器（如USB 接口或SD 卡）在实现交换机配置信息和软件版本的备份的同时实现故障交换机的快速替换。现场维护人员无需IT 操作和维护经验即可通过外置工业U 盘将交换机配置数据进行备份，可在故障设备更替时，直接插入U 盘在工业交换机USB 接口处，接通电源，可对故障设备进行替换。

所述的接入层设备3设置在与变电站连接的终端节点内，该接入层设备3为二层交换机301。

所述的终端节点包含若干与变电站连接的开关站，以及若干与开关站连接的环网配电站和箱式变电站。

接入层设备3将底层终端的各种数据流接入通信网络，并且执行通信网络入口的控制任务，最终用户通过接入层设备3来访问通信网络，作为通信网络的“前门”，接入层设备3采用防止非授权用户进入通信网络的方式，本实施例中，接入层设备3通过在配电终端旁配置一台工业级高可靠的二层交换机，构建成环网通道。

所述的二层交换机支持标准的TCP/IP 协议，具有的防护涂层，以满足户外长时间使用的需要，参照IEC-62439 全新的技术路线要求，支持未来对PRP/HSR 的升级（无需更换硬件升级），符合IEEE 802.3 和ISO/IEC 8802/3 的以太网通用标准。具体技术特性如下：

1、完全满足电力户外环网装置、开关柜恶劣使用环境的高可靠性要求，能在恶劣环境条件下工作，如高温、强电磁干扰环境，MTBF（平均故障间隔时间，Mean Time Between Failures） 在25 年以上。同时，考虑到环网应用的复杂特性，还需要第三方认证机构对产品安全性、工业环境适应性等认证，应至少通过cUL508（cUL508 工业信息设备安全认证）、cUL1604 Class1 Div 2（cUL1604 Class I Div II 工业信息设备危险环境认证）、GL 认证；

2、交换机使用无风扇散热，工作温度范围：-40℃ - +70℃，工作湿度（无凝结）：10%- 95%；

3、现场/环网单元交换机需提供电路板保护涂层设计，达到G3 防护等级，完全符合ISA-S71.04-1985和 EN60068-2-60Method 4 标准要求。能够在恶劣的外部环境下长期稳定可靠运行；

4、冗余直流24V 双电源输入；

5、支持IEEE802.1x 安全认证（同时支持客户端模式和本地认证模式）；

6、可以使用外部存储器（U 盘或SD 卡）在实现交换机配置信息和软件版本的备份的同时实现故障交换机的快速替换。现场维护人员无需IT 操作和维护经验即可通过外置工业U 盘或SD 卡将交换机配置数据进行备份，即可在故障设备更替时，直接插入U 盘或SD 卡在工业交换机对应接口处，接通电源，即可对故障设备进行替换。

本发明提供的一种配电通信网结构，组网灵活、网络扩展性好、网络和设备可靠性高，业务承载能力强。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种配电通信网结构，其特征在于，该配电通信网结构包含核心层设备（1）、汇聚层设备（2）和接入层设备（3），核心层设备（1）与汇聚层设备（2）之间通过SDH通信骨干网连接，汇聚层设备（2）与接入层设备（3）之间通过光纤环网连接。

2.如权利要求1所述的配电通信网结构，其特征在于，所述的核心层设备（1）设置在配电自动化主站内，该核心层设备（1）包含若干配电自动化主站前置服务器（101）、与该配电自动化主站前置服务器（101）通过以太网进行通信的交换机（102）、与该交换机（102）通过以太网进行通信的纵向加密机（103）、以及与该纵向加密机（103）通过以太网进行通信的路由器（104）。

3.如权利要求1所述的配电通信网结构，其特征在于，所述的汇聚层设备（2）设置在与配电自动化主站连接的若干变电站内，该汇聚层设备（2）包含接入路由器（201）、与该接入路由器 （201）通过以太网进行通信的纵向加密机（202）、以及与该纵向加密机（202）通过以太网进行通信的汇聚交换机（203）。

4.如权利要求3所述的配电通信网结构，其特征在于，所述的汇聚交换机（203）使用工业级高可靠三层汇聚交换机。

5.如权利要求1所述的配电通信网结构，其特征在于，所述的接入层设备（3）设置在与变电站连接的终端节点内，该接入层设备（3）为二层交换机（301）。

6.如权利要求5所述的配电通信网结构，其特征在于，所述的终端节点包含若干与变电站连接的开关站，以及若干与开关站连接的环网配电站和箱式变电站。

7.如权利要求6所述的配电通信网结构，其特征在于，所述的接入层设备（3）通过在配电终端旁配置一台工业级高可靠的二层交换机，构建成环网通道。

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