張家口供電公司調(diào)度所 劉曉麗 李偉英
近年來，隨著電力行業(yè)的生產(chǎn)與基建，電力系統(tǒng)的通信也有了相當規(guī)模的發(fā)展。它獨成體系，組成了專為電力部門服務(wù)的，具有自身特點的通信網(wǎng)絡(luò)。電力通信網(wǎng)在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，它主要為電網(wǎng)自動化控制、商業(yè)化運營以及現(xiàn)代化管理服務(wù)。它是現(xiàn)代電力系統(tǒng)重要的組成部分，優(yōu)質(zhì)可靠的通信平臺是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。
在《華北電網(wǎng)"十五"規(guī)劃（二次部分）》中，對華北電力通信網(wǎng)的發(fā)展提出以下兩條重要規(guī)劃目標：首先，通信網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的目標是實現(xiàn)通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)"三網(wǎng)"融合，建立一個能夠適應(yīng)華北電網(wǎng)安全生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)營管理需求的安全可靠、靈活高效的多業(yè)務(wù)寬帶通信網(wǎng)，同時具備對外經(jīng)營的能力；其次，建成以光纖為主的大容量干線傳輸網(wǎng)絡(luò)，不僅在華北總調(diào)至各個省電力公司中調(diào)之間實現(xiàn)光纖通信，而且在京津唐電網(wǎng)各個地區(qū)調(diào)度中心之間也實現(xiàn)光纖通信。
張家口電力通信網(wǎng)作為華北電力通信網(wǎng)的子網(wǎng)，應(yīng)符合華北電網(wǎng)的整體規(guī)劃。張家口地區(qū)原有的電力通信網(wǎng)主要以數(shù)字微波+電力線載波為主，主要傳輸調(diào)度自動化信息和進行語音交換。這種通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受環(huán)境影響較大，穩(wěn)定性較差，而且承擔的業(yè)務(wù)單一，容量小，已經(jīng)遠不能滿足新業(yè)務(wù)對帶寬日益發(fā)展的要求。光纖巨大的帶寬資源和相對低廉的制造成本將使光傳送網(wǎng)成為下一代寬帶通信網(wǎng)的基礎(chǔ)。它可以將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的吞吐量增加100萬倍。光纖通信以其容量大，傳輸距離長，不受電磁干擾，傳輸質(zhì)量高、保密性強且電力系統(tǒng)可利用電力桿塔資源架設(shè)光纜等優(yōu)勢，正在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，成為近年電力行業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的首選�！ �
近期，張家口供電公司投入大量資金，采用SDH光通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)地區(qū)調(diào)度中心到各個地區(qū)分公司，220KV變電站，110kV變電站以及縣供電分公司之間傳輸通道的改良。
一、工程概述
電力系統(tǒng)通信網(wǎng)在滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)應(yīng)用寬帶需求的同時，應(yīng)具備良好的系統(tǒng)擴展能力和足夠的安全性。張家口供電公司現(xiàn)在主要有如下的通信業(yè)務(wù)：A．調(diào)度電話，用以實現(xiàn)地區(qū)調(diào)度中心和各個變電站以及網(wǎng)調(diào)中心之間的調(diào)度通信，通過型號為MD110的調(diào)度程控交換機組成的專網(wǎng)實現(xiàn)；B．行政電話，用以實現(xiàn)公司各個辦公地點以及員工宿舍區(qū)之間的通信聯(lián)絡(luò)，由型號為HARRIS20-20的數(shù)字程控交換機組網(wǎng)，同時系統(tǒng)作為市通信公司的一個支局；C．遠動業(yè)務(wù)，傳輸遙控、遙測、遙信信號；D．通信監(jiān)測信號，對各個通信設(shè)備運行狀況和電源、機房環(huán)境等進行在線實時監(jiān)測；E．MIS管理信息系統(tǒng)；F．變電站視頻監(jiān)控信息；G．會議電視業(yè)務(wù)；H．電能計量系統(tǒng)信息等。由于電力系統(tǒng)行業(yè)的特殊性，以上的業(yè)務(wù)必須絕對準確地傳輸，通道必須具備高度的穩(wěn)定度和可靠性。
張家口電力通信網(wǎng)建成后，將以優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)地區(qū)調(diào)度中心與各縣供電分公司以及各主要變電站間的寬帶連接，為企業(yè)運營提供高效、穩(wěn)定的寬帶業(yè)務(wù)通道。同時在滿足網(wǎng)內(nèi)正常的電力生產(chǎn)運行和調(diào)度管理情況下，積極開拓更多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
二、工程設(shè)計和實現(xiàn)
�。�1）系統(tǒng)總體組成和配置的設(shè)計
一個完整的通信網(wǎng)絡(luò)包括3大部分：傳輸、接入和交換，作為一個綜合的傳輸平臺，傳輸層是整個通信網(wǎng)絡(luò)中最通用、最重要的部分。傳輸層的穩(wěn)定、安全和靈活以及可擴充性將直接影響整個網(wǎng)絡(luò)正常運行和將來業(yè)務(wù)的拓展。所以，只有在先構(gòu)建一個穩(wěn)定、安全、靈活的傳輸層網(wǎng)絡(luò)的前提下，才能系統(tǒng)地接入各種設(shè)備和業(yè)務(wù)。
在光纖通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，工程拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計為樹型結(jié)構(gòu)，共計47個站點，骨干線路上的站點有張家口地區(qū)調(diào)度中心和柳樹屯、閆家屯、上花園、張北變電站等樞紐站，支線線路上的站點包括部分110kV站點和縣供電分公司；在傳輸設(shè)備方面，本次共配置SDH傳輸設(shè)備47套，采用馬可尼公司的SMA-4設(shè)備，線路因間距不同使用相應(yīng)光卡，提供STM-4的線路速率，設(shè)備具備1+1或1：N的冗余保護，全網(wǎng)設(shè)置網(wǎng)元級別的網(wǎng)管系統(tǒng)，重要站配置便攜式維護終端，每一個光節(jié)點配有一套公務(wù)系統(tǒng)EOW，采用標準EOW接口，實現(xiàn)群呼和選呼功能；在接入設(shè)備方面與SDH傳輸設(shè)備相配套，配置接入設(shè)備以接入話音及其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，接入設(shè)備采用馬可尼公司的CMUX-2產(chǎn)品，與SMA設(shè)備間通過2Mbit/s通道連接。
在光纜敷設(shè)上，考慮到電力系統(tǒng)輸電線路資源豐富，無金屬自承式光纜（ADSS）具有價格便宜，安裝時無須停電的特點，且通常在220kV以下線路被大量采用，故決定在已有的110kV、220kV線路上敷設(shè)ADSS光纜，在沒有110kV線路的地方，如市區(qū)10kV桿上架設(shè)普通非金屬光纜。本期工程選用中天公司和南京特恩弛公司的ADSS光纜共計900km，考慮通信、計算機網(wǎng)絡(luò)及遠方監(jiān)視和今后發(fā)展需要，光纜采用12芯和24芯。
在資源分配上，每個站點的2Mbit/s通道分配如下：第一個2Mbit/s接CMUX-2基群設(shè)備，用于傳輸話音、實時數(shù)據(jù)；第二個2Mbit/s用于生產(chǎn)、辦公MIS系統(tǒng)；第三個2Mbit/s用于圖像、監(jiān)控系統(tǒng)；第四個2Mbit/s用于會議電視系統(tǒng)；第五個2Mbit/s備用。業(yè)務(wù)接入硬件配置見下表1。
表1 站點的業(yè)務(wù)接入硬件配置情況
業(yè)務(wù)類型 接口卡名稱 接口卡說明 應(yīng)用
2Mbit/s
2Mbit/s支路卡 可以提供16*2Mbit/s或者32*2Mbit/s 地區(qū)調(diào)度中心：16端口2Mbit/s支路卡1塊和32端口2Mbit/s支路卡2塊其它站：16端口2Mbit/s支路卡1塊
二線音頻（用戶側(cè)） SUBS用戶接口卡 可提供15路64kbit/s音頻接口（用戶側(cè)） 所有站點
2/4線音頻 E/M（2/4）音頻接口卡 可提供10路2/4線音頻接口 所有站點
二線音頻（交換側(cè)） EXCH交換機用戶接口卡 可提供10路64kbit/s音頻接口（交換側(cè)） 所有站點
64kbit/s數(shù)據(jù)通道 CC同向/反向數(shù)據(jù)接口卡
可提供8個64kbit/s同向數(shù)據(jù)通道;或4個64kbit/s的反向數(shù)據(jù)通道 所有站點
在軟件設(shè)置方面，SDH設(shè)備的軟件設(shè)置部分應(yīng)特別注意以下三個方面的設(shè)置情況：SDH的產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)地址格式采用ISO/OSI模型，即采用了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接入點(NSAP第三層)地址格式，張家口區(qū)調(diào)為中心站，設(shè)為3746020031300001002700003200000101，AFI地址的格式為37，國家代碼（中國）為460，補充字節(jié)為2，國內(nèi)代碼（大區(qū)域）為0031300001，區(qū)域代碼（小區(qū)域）為0027，GPT產(chǎn)品代號為000032，區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)代碼為000001，NSAP選擇器為01，其它各站只是在區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)代碼上有變化，依次設(shè)為000002，000003等，相應(yīng)站的勤務(wù)電話可依次為1#、2#、3#等；通信部分中的網(wǎng)關(guān)層的設(shè)置，其中Gateway Interface 網(wǎng)關(guān)接口設(shè)置如，中心站為網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，在Gateway I/F Type的設(shè)置為Ethernet（AUI），其它站為非網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，在Gateway I/F Type的設(shè)置為None；在DCC設(shè)置上，對網(wǎng)元中所有的收／發(fā)DCC的卡設(shè)置Ｄo Not Inhibit(不失效)。
�。�2）業(yè)務(wù)接入的設(shè)計和實現(xiàn)
在網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方面，調(diào)度電話通過局端中心站CMUX-2的二線接口卡（EXCH）延伸至各220kV站、110kV站；行政電話通過中心站CMUX2的二線接口卡（EXCH）延伸至各220kV站、110kV站和縣供電分公司，程控交換機四線E/M中繼通過CMUX-2的四線接口卡（VF E/M）經(jīng)過110kV變電站四線音頻轉(zhuǎn)接至相應(yīng)的縣供電分公司交換機；遠動業(yè)務(wù)通過CMUX-2的四線接口卡（VF E/M）實現(xiàn)在中心站至各220kV站、110kV站的上、下行的信號；通信監(jiān)測信號通過局端CMUX-2的四線接口卡（VF E/M），由各220kV站、110kV站傳至中心站；MIS管理信息系統(tǒng)則是供電公司信息中心的網(wǎng)絡(luò)交換機用5類雙絞線，再以100Mbit/s帶寬連接到地區(qū)調(diào)度中心的網(wǎng)絡(luò)交換機，然后以2Mbit/s線連至SMA-4設(shè)備的2Mbit/s支路卡，進入傳輸設(shè)備，抵達各個縣供電分公司；變電站視頻監(jiān)控信息是由各變電站實時視頻信息接入SMA-4設(shè)備的2Mbit/s支路卡傳輸至地區(qū)調(diào)度中心監(jiān)視終端；會議電視業(yè)務(wù)是視頻和音頻信息通過SMA-4設(shè)備的2Mbit/s支路卡接入傳輸設(shè)備；會議電話業(yè)務(wù)是音頻信息接入CMUX-2的四線接口卡（VF E/M）來傳輸?shù)�；電能計量系統(tǒng)信息是由局端接入CMUX-2的二線接口卡（EXCH）延伸至各變電站的電能計量系統(tǒng)來實現(xiàn)的。
�。�3）網(wǎng)絡(luò)同步方案
在傳輸網(wǎng)中，同步交換節(jié)點時鐘的方法有兩種：主從同步方式和互同步方式。主從同步方式適用于SDH網(wǎng)絡(luò)，此方式使用一系列時鐘，時鐘的每一級都與更高一級時鐘同步。更高一級的時鐘稱基準參考時鐘（PRC），PRC經(jīng)同步分配網(wǎng)絡(luò)在系列時鐘的各等級之間進行分配。
張家口供電公司SDH光傳輸工程采用主從同步方式，在張家口地區(qū)調(diào)度中心用SMA-4輸入接口輸入外部基準時鐘（張供BITS），或者自身內(nèi)部產(chǎn)生時鐘。時鐘信息經(jīng)由線路兩側(cè)提供給下游站點使用。相應(yīng)的下游站點從其中一側(cè)線路中提取時鐘信息，經(jīng)鎖相后，作為本站的同步時鐘使用。該時鐘源為主時鐘。由于網(wǎng)絡(luò)為環(huán)型結(jié)構(gòu)，當下游站點的主時鐘提取側(cè)線路發(fā)生中斷時，設(shè)備可自動從另一側(cè)的線路中提取時鐘，從而實現(xiàn)同步時鐘的保護。
（4）系統(tǒng)保護方案
設(shè)備保護和卡保護。通信網(wǎng)絡(luò)中的SDH設(shè)備可以對電接口單元、交換卡、同步、控制卡、電源等進行保護。其中交換卡、電源卡可以進行1+1保護，所有電接口單元可進行1：1或1：N的保護，控制卡的內(nèi)部有兩個存儲單元，可進行1：1保護。交換卡、電源卡的保護通過給工作卡配置備用卡實現(xiàn)。控制卡1：1保護是通過對控制卡所帶SMC（系統(tǒng)存儲卡）注入兩個存儲分區(qū)實現(xiàn)的。
1+1 MSP復(fù)用段保護。相鄰的2個STM-N 光/電卡可設(shè)置成1+1 MSP保護，即實現(xiàn)一個卡對另一個卡的MSP 保護。其中線路保護方式在鏈路的每一端都有雙倍的線路卡，任何情況下線路A或B都可指定為工作或保護狀態(tài)。在發(fā)送端，業(yè)務(wù)信號被同時送入工作板和保護板；在接收端，輸入業(yè)務(wù)信號通過比較在SDH中指示的業(yè)務(wù)質(zhì)量，由該板選擇高質(zhì)量的線路板，同等業(yè)務(wù)則先選缺省工作板。如果工作板的業(yè)務(wù)中斷或質(zhì)量低于備用板，它會立即進行切換，切換時間∠50ms。還有支路保護則是第N個支路與第N+1支路為一對；第N個支路為工作卡,第N+1支路為保護卡。
2Mbit/s 1：N 支路板保護。對2Mbit/s支路卡實現(xiàn)1:N的保護，即8個(SMA-4/16C/16C+/16)2Mbit/s支路卡中任一個出現(xiàn)故障，該卡中所有業(yè)務(wù)都自動切換到保護卡上。
�。�5）網(wǎng)管方案
SDH管理網(wǎng)需要有界面友好的統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)。SDH系統(tǒng)容量大，對安全可靠性要求極高，需要有故障管理功能；為了監(jiān)視系統(tǒng)運行質(zhì)量，還需要有性能管理功能；此外，需要有安全管理和計費管理功能等。
故障管理是處理來自SDH網(wǎng)絡(luò)上的任一點的告警和狀態(tài)信息，實時顯示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和定位故障，為快速發(fā)現(xiàn)和修復(fù)故障提供可靠的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)生任何故障都可由故障管理系統(tǒng)具備一系列功能提供及時顯示�？梢栽O(shè)法盡量減少業(yè)務(wù)遭受影響的時間并重新配置網(wǎng)絡(luò)，恢復(fù)無故障運行。性能管理有當前性能和歷史性能，通過對性能趨勢分析，預(yù)測將來可能發(fā)生的失效故障和性能低劣運行所帶來的影響。安全管理只有經(jīng)過授權(quán)的操作者，在輸入正確的用戶名和密碼后才可進入操作系統(tǒng)，分配給每個用戶的資源由系統(tǒng)管理者預(yù)先設(shè)置。配置管理實施對網(wǎng)絡(luò)單元的控制、識別和數(shù)據(jù)交換，對2Mbit/s時隙的業(yè)務(wù)分配，對設(shè)備節(jié)點資源的修改、設(shè)置等。
我們決定在地區(qū)調(diào)度中心設(shè)置馬可尼公司的EMOS網(wǎng)管系統(tǒng)，通過DCC通道管理和維護全網(wǎng)的SDH傳輸設(shè)備和接入設(shè)備。張家口地區(qū)調(diào)度中心的SMA-4設(shè)備被設(shè)置為網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元。網(wǎng)元管理器通過Q接口連接網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，通過DCC通道對整網(wǎng)進行管理。接入設(shè)備網(wǎng)管信息通過9.6Kbit/s數(shù)據(jù)通道，經(jīng)由SMA-4輔助卡和輔助接口接入傳輸設(shè)備，在線路中進行傳輸。而全線的CMUX-2設(shè)備采用菊花鏈的形式均由網(wǎng)管信息進行轉(zhuǎn)接，最終在張家口地區(qū)調(diào)度中心引出，通過MCU的轉(zhuǎn)換功能，將其信息以以太網(wǎng)的接口傳送至EMOS網(wǎng)管，從而實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)對CMUX2設(shè)備的維護和管理。
三、系統(tǒng)測試和維護
為了保證光纖通信系統(tǒng)的質(zhì)量，必須進行系統(tǒng)測試。光端機基本指標測量包括：發(fā)送光功率、消光比、光接收機靈敏度、動態(tài)范圍、誤碼性能、抖動等測試；PCM設(shè)備的測試包括：音頻通路電平測試、頻率特性測試、幅度特性測試、總失真測試、空閑信道噪聲測試等。我們選用了在光纖的維護和測量中常用的儀表如下。
�。�1）622Mbit/s SDH綜合測試儀（ANT-20SE）�？砂凑誌TU-T G.707、G.783建議要求進行對2Mbit/s、8Mbit/s、34Mbit/s到STM-1/4的映射/去映射測試；對STM-1/4信號進行抖動、漂移的產(chǎn)生和測試分析；同時AU和TU級別進行指針發(fā)生和分析；進行告警功能和性能監(jiān)視測試；K1、K2字節(jié)插入/提��；在155Mbit/s、2Mbit/s等支路以及STM-N群路口進行自動保護倒換（APS）時間的測試；具有數(shù)據(jù)通道DCC插入/提取功能以及全面的SDH、PDH字節(jié)分析功能以及PDH和SDH成幀信號。
（2）OTDR光時域反射儀E6000又稱背向散射儀，它是通過被測光纖中產(chǎn)生的背向瑞利散射信號來工作的，主要用于測量光纖長度、光纖故障點、光纖衰耗及光纖接頭損耗、沿光纖長度的損耗分布。
�。�3）光源OLS-15B一般使用穩(wěn)定光源，選擇合適的波長與所測的設(shè)備的波長相符，注意光纖的特性（單模和多模）及調(diào)制方式。
�。�4）光功率計OLP-15C是維護和測試中最常用的測量儀器，其功能是測量各種光信號的功率值。
�。�5）可變衰耗器OLA-15，當光信號過強或人為進行性能測試需減小光功率時使用可變光衰減器。
（6）2M誤碼儀EST-125測試數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通道的通斷，誤碼性能等指標。
�。�7）光纖熔接機FMS-40S。
電力系統(tǒng)通信走過了有線音頻電纜、電纜載波、電力線載波、模擬微波、ＰＤＨ數(shù)字微波、ＳＤＨ數(shù)字微波、光纖通信的發(fā)展過程。隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，日益增長的電網(wǎng)運行管理信息，調(diào)度信息，視頻信息要求電力通信網(wǎng)能夠提供大容量、高速率的寬帶綜合業(yè)務(wù)服務(wù)，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖象傳輸?shù)木C合平臺，建成B-ISDN網(wǎng)絡(luò)。隨著電力通信網(wǎng)建設(shè)蓬勃的發(fā)展態(tài)勢，這一目標正日益臨近。
