基于业务的配电光纤网规划管理思路探讨

深圳供电局有限公司 徐 琼

本文主要探讨了以业务为切入点的配电网光纤通信网规划及管理工作。分析了随着光纤项目的建设，逐渐上线的各种业务应用情况。提出了以业务为导向的配电网光纤通信网现行的管理方法和完善手段以及增量配电网光纤通信网的规划建设工作。通过规范业务分类逐渐规范其所在网络的对应层级；通过规范业务安全分区规范其对应的故障处理等级。通过对增量业务的需求统计规范增量配电网光纤通信网的规划建设工作，并在网络管理和硬件改善方面提出工作思路，通过这些规范及改善工作使配电网光纤通信网稳固可靠高利用率达到其建设初衷。

1 电力光纤通信网组成

电力光纤通信网是配电通信网的一部分。配电通信网是指覆盖10kV/20kV 配电房、开关房、柱上开关、环网柜等配电网节点的通信网络，主要承载的业务包括配电自动化（含一遥、二遥、三遥）、计量自动化（包括配变监测、负控、低压集抄），线路差动保护等并能满足智能配电领域业务发展需求，相应承载如智能配电房等配电网类业务[1]。

配电自动化是以配电一次网架及设备为基础，综合运用计算机技术、信息以及通信等技术实现对配电网的监测与控制，以保障配电网的安全、可靠、优质、经济、高效运行。计量自动化主要用来实现变电站、电厂、专变大客户、配变、低压客户供用电数据采集与管理的一体化应用，在功能上实现负荷管理与负荷控制、厂站电能量数据自动采集、配电监测、低压抄表、防窃电、预付费、“四分”线损统计和需求侧管理等于一体的业务管理，能够对数据进行自动统计、考核结算、报表打印以及信息发布。配电通信网由电力通信专网、公网通信（含公用通信运营商提供的公网通信资源和其他专网提供的通信资源等）共同组成，主要包括电力光纤通信网、无线专网、无线公网等方式[2]。本文主要讨论的是配网电力光纤通信网。

配网电力光纤通信网组网采用工业以太网交换机组网技术，将整个网络分为三层：核心骨干层、汇聚层、接入层组网。核心层和汇聚层是由P、PE设备组成的MPLS VPN 的骨干网络，接入层是由PE 设备组成的用户网络：核心骨干层。两个核心层节点之间采用半网状或环状互连，组成一个可靠的配网核心层。骨干交换机之间至少形成一个闭合物理回路，保证网络的可靠性；汇聚层。每个变电站配置一台汇聚交换机，汇聚交换机作为所有业务的网关站点。

接入层。一台汇聚交换机下接入多个接入层子环，所有接入交换机都各自成环，从一个汇聚节点出发，环中最后一个接入交换机接回到同一汇聚交换机。通常一个汇聚节点下可以接多个接入层子环，一个接入层子环可以接多台交换机，一个交换机下挂接多个不同类型业务。组网方式如图1所示，图中红色圆柱体为第一平面设备及核心交换机，核心交换机互联形成环网设备；红色正方体为第二平面设备通过核心交换机形成环网；红色扁平状为第三层设备为末端组网设备。通常业务侧设备挂接在第三层接入层交换机上，不允许跨层级挂接。如核心层设备不可以挂接接入层设备，汇聚层设备不可以挂接终端等。

图1 光纤通信网组网图

2 配网光纤通信网管理存在的问题

配网光纤通信网络的建设主要经历了三个阶段：第一阶段为配电自动化三遥点改造同步建设工程，第二阶段为光纤全覆盖专项工程（主要为覆盖配变台区）和第三阶段配网基建及业扩项目光纤同步建设工程。光纤通信网建立之初主要实施的是第一类配电自动化三遥点改造同步建设工程。完成大约1300个配电自动化三遥业务光纤化改造。光纤通信网网络框架初步建立之后实施的第二类光纤全覆盖专项工程，对光纤覆盖的范围进一步扩大，包含所有的公变台区及部分行政区的专变台区。在此期间也在同步实施第三类配基及业扩项目光纤同步建设工程。

在经历了光纤网络的大规划大建设阶段后，后期则面临用起来的问题，逐步将现有业务传输方式转至已建成光纤网。在上述三类工程类型中，第一类工程的业务类型主要是配网自动化也就是三遥业务；第二类工程主要解决了将原来主要为公网传输方式的计量自动化业务（包括配变监测、负控、低压集抄）变为光纤传输的方式；第三类工程则两者都有，为新增台区及项目光纤同步建设工程。光纤通信网大片区建设完成后部分行政区也将线路差动保护、智能配电房、精准负荷控制等业务上线至光纤通信网。随着配电通信工作重点由大规模建设逐步转向精益化管理，配网通信运维管理水平有待提高：

一是跨专业、跨部门的运维管理责任及界面需要进一步明确，同时随着越来越多业务上线配电光纤通信网，同一子环不同业务混合组网问题也掣肘了同一张光纤网络的集中管理。

二是应网公司对配电通信精益化运维管理的要求，亟需建立科学、有效的考核体系和评价机制，同步打造和优化满足精益化管理需求的配网通信运行管控系统等技术支撑平台，持续提升配电通信网运行管理水平。

三是配网通信网络安全形势严峻。配电通信网海量设备及业务终端带来的网络安全压力日益剧增，配电通信点多面广的特点正逐渐成为网络安全的管理难点，对日趋复杂的网络安全形势的响应，和对交换机设备接入端口不正确或协议不匹配等情况引发通信子环广播风暴导致的大规模业务中断风险的防范工作刻不容缓[3]。

四是同一子环不同厂家交换机混合组网问题导致子环协议不兼容，从而导致业务数据传输数据不稳定问题愈发凸显。

图2为变电站一个接入层子环业务应用情况（图2只做简单示例说明，只给出了部分点位的业务接入情况），可看出一个子环中既有配网自动化业务、又有计量自动化业务，且各分布在主干点和分支点。有些子环还存在配网自动化、计量自动化、线路差动保护、智能配电房等业务同时存在的情况。对于光纤网络来说，目前的运维模式是光纤通信网的网络维护部门实时监控网络状态，当某一点位或链路出现故障时，为了保障光纤通道的可用率，维护部门需立即启动故障处理流程。这种业务混合组网会导致故障初期无法判断受影响业务级别，由于支撑系统受限更是无法判断影响的业务有哪些，所有业务均按紧急故障要求处理。

图2 接入层业务情况

3 以业务为导向的光纤通信网管理思路

针对以上问题建议可从存量规范运维、增量明确规划的角度入手，逐步将配网光纤通信网建设成为可观、可测、可控的智能化网络。这里需先明确业务的安全等级，根据不同业务系统安全区域的安全防护要求，确定其安全等级和防护水平。生产控制大区的安全等级高于管理信息大区，根据《电力行业信息系统安全等级保护定级工作指导意见》、国能安全[2015]36号文件要求，电力业务主要分为生产控制大区和管理信息大区两大类业务。其中生产控制大区又分为实时类控制业务（安全I 区）和非实时类非控制业务（安全II 区）。安全I 区系统直接实现对电力一次系统的实时监控，安全II 区只检测一次系统，无控制功能；管理信息大区主要包含电力生产管理（安全III 区）和电网企业内部管理（安全IV 区）的相关支撑系统。

某公司典型业务应用、安全分区及数据的采集频次情况如下：配网自动化（三遥）/生产Ⅰ区/实时，计量自动化/生产Ⅱ区/大客户1次/15分钟、普通客户1次/天，智能配电房/管理Ⅲ区/实时，配网差动保护/生产Ⅰ区/实时。

3.1 存量规范运维方面

一是理顺配网光纤通信网运维职责分工体系，保障配网光纤通信网络正常运行。加强跨专业、跨部门间的协同和配合，明确各业务终端光纤通道运维责任，根据项目是否验收来区分运维责任单位，谁运维谁负责，共同推进各项工作有序落实。

二是要加强配网光纤通信网络的安全管理。做好分区隔离和闲置端口关闭等工作，持续防范因通信原因导致的边界失守、系统被控、敏感信息泄漏等网络安全事件。

三是制定配网光纤通信网事故事件定级，依据业务等级将故障处理等级划分为紧急、重大、一般。如将实时控制类业务中断定为紧急故障，将实时控制类业务可靠性降低定义为一般故障。

四是推进配网光纤通信网络的技术支撑系统建设、改造及应用，持续提升配电通信网运行管理水平。将业务可视功能融入现有技术支撑系统，实现故障处理时的业务可视化。将各个设备的接入地点录入系统，实现故障位置实时追踪功能。将业务故障等级固化系统，实现故障处理时限清晰化。

3.2 增量明确规划方面

一是根据各业务终端接入需求，从纤芯的使用上划分不同的纤芯使用计划。目前配网光纤通信网主要承载的是两大类业务配网自动化和计量自动化。可将光缆一、二芯规划为承载配网自动化业务，将三、四芯规划为承载计量自动化业务。在设备的组网上，可根据业务的分类将生产类业务接入主干点，严格控制分支点的规划选点。

二是将运维经验及业务特点等因素考虑进前期配网光纤类项目可研编制上，定期开展新增业务终端通信通道需求收资，发挥光纤组网的优势，并通过公网弥补光纤的劣势“以光纤通信为主、无线公网为辅”的配电通信配置策略，灵活组网。

三是广泛收集各业务部门及设计单位对配网光纤类项目设计施工的意见和建议。对无法满足实际建设需求的或设计施工标准不明确、不完整的，尤其是涉及重大安全隐患的问题进行专题讨论，修编配网光纤项目设计施工技术标准。

四是修编配网光纤类项目物资技术条件书，根据故障的梳理分析将故障率高的设备剔除，并试验不同设备厂家混合组网模式下整个子环的数据包传输情况，将此条件下数据包的丢包率作为设备招标的必要条件。

4 结语

目前某市已建成并投入使用的配网通信光缆总规模已超过8000公里，在网交换机设备将近20000台。配电光纤网络规模不仅在网公司范围内稳居第一，更已成为某市第二大光纤网络。推进配电通信规范化精益化及业务侧分级管理，不仅是对网公司的工作承接，更是提升配电侧通信业务管理水平的机遇。配电光纤通信网的建设初衷是为业务服务，而业务是为生产服务。

在第三届职工代表大会第四次会议暨2021年工作会议上，南方电网公司进一步强调“2025年基本建成具有全球竞争力的世界一流企业，到2035年全面建成具有全球竞争力的世界一流企业，成为引领发展、业绩卓越、广受尊敬的数字电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商”的总体发展要求。助力公司达到这一发展目标，建设及管理好配电光纤通信网工作刻不容缓。