張家口供電公司調度所 劉曉麗 李偉英
近年來，隨著電力行業的生產與基建，電力系統的通信也有了相當規模的發展。它獨成體系，組成了專為電力部門服務的，具有自身特點的通信網絡。電力通信網在電力系統中起著非常重要的作用，它主要為電網自動化控制、商業化運營以及現代化管理服務。它是現代電力系統重要的組成部分，優質可靠的通信平臺是電網安全穩定運行的基礎。
在《華北電網"十五"規劃（二次部分）》中，對華北電力通信網的發展提出以下兩條重要規劃目標：首先，通信網發展規劃的目標是實現通信網、計算機網和廣播電視網"三網"融合，建立一個能夠適應華北電網安全生產和企業經營管理需求的安全可靠、靈活高效的多業務寬帶通信網，同時具備對外經營的能力；其次，建成以光纖為主的大容量干線傳輸網絡，不僅在華北總調至各個省電力公司中調之間實現光纖通信，而且在京津唐電網各個地區調度中心之間也實現光纖通信。
張家口電力通信網作為華北電力通信網的子網，應符合華北電網的整體規劃。張家口地區原有的電力通信網主要以數字微波+電力線載波為主，主要傳輸調度自動化信息和進行語音交換。這種通信系統結構受環境影響較大，穩定性較差，而且承擔的業務單一，容量小，已經遠不能滿足新業務對帶寬日益發展的要求。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成為下一代寬帶通信網的基礎。它可以將現有網絡的吞吐量增加100萬倍。光纖通信以其容量大，傳輸距離長，不受電磁干擾，傳輸質量高、保密性強且電力系統可利用電力桿塔資源架設光纜等優勢，正在電力系統得到廣泛應用，成為近年電力行業通信網絡系統建設的首選。
近期，張家口供電公司投入大量資金，采用SDH光通信網絡，實現地區調度中心到各個地區分公司，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
電力系統通信網在滿足現有業務應用寬帶需求的同時，應具備良好的系統擴展能力和足夠的安全性。張家口供電公司現在主要有如下的通信業務：A．調度電話，用以實現地區調度中心和各個變電站以及網調中心之間的調度通信，通過型號為MD110的調度程控交換機組成的專網實現；B．行政電話，用以實現公司各個辦公地點以及員工宿舍區之間的通信聯絡，由型號為HARRIS20-20的數字程控交換機組網，同時系統作為市通信公司的一個支局；C．遠動業務，傳輸遙控、遙測、遙信信號；D．通信監測信號，對各個通信設備運行狀況和電源、機房環境等進行在線實時監測；E．MIS管理信息系統；F．變電站視頻監控信息；G．會議電視業務；H．電能計量系統信息等。由于電力系統行業的特殊性，以上的業務必須絕對準確地傳輸，通道必須具備高度的穩定度和可靠性。
張家口電力通信網建成后，將以優化的網絡結構實現地區調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，為企業運營提供高效、穩定的寬帶業務通道。同時在滿足網內正常的電力生產運行和調度管理情況下，積極開拓更多的業務領域。
二、工程設計和實現
�。�1）系統總體組成和配置的設計
一個完整的通信網絡包括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絡中最通用、最重要的部分。傳輸層的穩定、安全和靈活以及可擴充性將直接影響整個網絡正常運行和將來業務的拓展。所以，只有在先構建一個穩定、安全、靈活的傳輸層網絡的前提下，才能系統地接入各種設備和業務。
在光纖通信的網絡結構上，工程拓撲結構設計為樹型結構，共計47個站點，骨干線路上的站點有張家口地區調度中心和柳樹屯、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；在傳輸設備方面，本次共配置SDH傳輸設備47套，采用馬可尼公司的SMA-4設備，線路因間距不同使用相應光卡，提供STM-4的線路速率，設備具備1+1或1：N的冗余保護，全網設置網元級別的網管系統，重要站配置便攜式維護終端，每一個光節點配有一套公務系統EOW，采用標準EOW接口，實現群呼和選呼功能；在接入設備方面與SDH傳輸設備相配套，配置接入設備以接入話音及其數據業務，接入設備采用馬可尼公司的CMUX-2產品，與SMA設備間通過2Mbit/s通道連接。
在光纜敷設上，考慮到電力系統輸電線路資源豐富，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ADSS光纜，在沒有110kV線路的地方，如市區10kV桿上架設普通非金屬光纜。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、計算機網絡及遠方監視和今后發展需要，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基群設備，用于傳輸話音、實時數據；第二個2Mbit/s用于生產、辦公MIS系統；第三個2Mbit/s用于圖像、監控系統；第四個2Mbit/s用于會議電視系統；第五個2Mbit/s備用。業務接入硬件配置見下表1。
表1 站點的業務接入硬件配置情況
業務類型 接口卡名稱 接口卡說明 應用
2Mbit/s
2Mbit/s支路卡 可以提供16*2Mbit/s或者32*2Mbit/s 地區調度中心：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） SUBS用戶接口卡 可提供15路64kbit/s音頻接口（用戶側） 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） EXCH交換機用戶接口卡 可提供10路64kbit/s音頻接口（交換側） 所有站點
64kbit/s數據通道 CC同向/反向數據接口卡
可提供8個64kbit/s同向數據通道;或4個64kbit/s的反向數據通道 所有站點
在軟件設置方面，SDH設備的軟件設置部分應特別注意以下三個方面的設置情況：SDH的產品網絡地址格式采用ISO/OSI模型，即采用了網絡服務接入點(NSAP第三層)地址格式，張家口區調為中心站，設為3746020031300001002700003200000101，AFI地址的格式為37，國家代碼（中國）為460，補充字節為2，國內代碼（大區域）為0031300001，區域代碼（小區域）為0027，GPT產品代號為000032，區域內系統代碼為000001，NSAP選擇器為01，其它各站只是在區域內系統代碼上有變化，依次設為000002，000003等，相應站的勤務電話可依次為1#、2#、3#等；通信部分中的網關層的設置，其中Gateway Interface 網關接口設置如，中心站為網關網元，在Gateway I/F Type的設置為Ethernet（AUI），其它站為非網關網元，在Gateway I/F Type的設置為None；在DCC設置上，對網元中所有的收／發DCC的卡設置Ｄo Not Inhibit(不失效)。
（2）業務接入的設計和實現
在網絡的業務實現方面，調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）經過110kV變電站四線音頻轉接至相應的縣供電分公司交換機；遠動業務通過CMUX-2的四線接口卡（VF E/M）實現在中心站至各220kV站、110kV站的上、下行的信號；通信監測信號通過局端CMUX-2的四線接口卡（VF E/M），由各220kV站、110kV站傳至中心站；MIS管理信息系統則是供電公司信息中心的網絡交換機用5類雙絞線，再以100Mbit/s帶寬連接到地區調度中心的網絡交換機，然后以2Mbit/s線連至SMA-4設備的2Mbit/s支路卡，進入傳輸設備，抵達各個縣供電分公司；變電站視頻監控信息是由各變電站實時視頻信息接入SMA-4設備的2Mbit/s支路卡傳輸至地區調度中心監視終端；會議電視業務是視頻和音頻信息通過SMA-4設備的2Mbit/s支路卡接入傳輸設備；會議電話業務是音頻信息接入CMUX-2的四線接口卡（VF E/M）來傳輸的；電能計量系統信息是由局端接入CMUX-2的二線接口卡（EXCH）延伸至各變電站的電能計量系統來實現的。
�。�3）網絡同步方案
在傳輸網中，同步交換節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網絡，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經同步分配網絡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，在張家口地區調度中心用SMA-4輸入接口輸入外部基準時鐘（張供BITS），或者自身內部產生時鐘。時鐘信息經由線路兩側提供給下游站點使用。相應的下游站點從其中一側線路中提取時鐘信息，經鎖相后，作為本站的同步時鐘使用。該時鐘源為主時鐘。由于網絡為環型結構，當下游站點的主時鐘提取側線路發生中斷時，設備可自動從另一側的線路中提取時鐘，從而實現同步時鐘的保護。
�。�4）系統保護方案
設備保護和卡保護。通信網絡中的SDH設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�？刂瓶�1：1保護是通過對控制卡所帶SMC（系統存儲卡）注入兩個存儲分區實現的。
1+1 MSP復用段保護。相鄰的2個STM-N 光/電卡可設置成1+1 MSP保護，即實現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。在發送端，業務信號被同時送入工作板和保護板；在接收端，輸入業務信號通過比較在SDH中指示的業務質量，由該板選擇高質量的線路板，同等業務則先選缺省工作板。如果工作板的業務中斷或質量低于備用板，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1:N的保護，即8個(SMA-4/16C/16C+/16)2Mbit/s支路卡中任一個出現故障，該卡中所有業務都自動切換到保護卡上。
（5）網管方案
SDH管理網需要有界面友好的統一網管系統。SDH系統容量大，對安全可靠性要求極高，需要有故障管理功能；為了監視系統運行質量，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網絡上的任一點的告警和狀態信息，實時顯示網絡狀態和定位故障，為快速發現和修復故障提供可靠的依據。網絡單元發生任何故障都可由故障管理系統具備一系列功能提供及時顯示�？梢栽O法盡量減少業務遭受影響的時間并重新配置網絡，恢復無故障運行。性能管理有當前性能和歷史性能，通過對性能趨勢分析，預測將來可能發生的失效故障和性能低劣運行所帶來的影響。安全管理只有經過授權的操作者，在輸入正確的用戶名和密碼后才可進入操作系統，分配給每個用戶的資源由系統管理者預先設置。配置管理實施對網絡單元的控制、識別和數據交換，對2Mbit/s時隙的業務分配，對設備節點資源的修改、設置等。
我們決定在地區調度中心設置馬可尼公司的EMOS網管系統，通過DCC通道管理和維護全網的SDH傳輸設備和接入設備。張家口地區調度中心的SMA-4設備被設置為網關網元。網元管理器通過Q接口連接網關網元，通過DCC通道對整網進行管理。接入設備網管信息通過9.6Kbit/s數據通道，經由SMA-4輔助卡和輔助接口接入傳輸設備，在線路中進行傳輸。而全線的CMUX-2設備采用菊花鏈的形式均由網管信息進行轉接，最終在張家口地區調度中心引出，通過MCU的轉換功能，將其信息以以太網的接口傳送至EMOS網管，從而實現網管系統對CMUX2設備的維護和管理。
三、系統測試和維護
為了保證光纖通信系統的質量，必須進行系統測試。光端機基本指標測量包括：發送光功率、消光比、光接收機靈敏度、動態范圍、誤碼性能、抖動等測試；PCM設備的測試包括：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）。可按照ITU-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、漂移的產生和測試分析；同時AU和TU級別進行指針發生和分析；進行告警功能和性能監視測試；K1、K2字節插入/提取；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；具有數據通道DCC插入/提取功能以及全面的SDH、PDH字節分析功能以及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一般使用穩定光源，選擇合適的波長與所測的設備的波長相符，注意光纖的特性（單模和多模）及調制方式。
�。�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測試數據業務通道的通斷，誤碼性能等指標。
�。�7）光纖熔接機FMS-40S。
電力系統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數字微波、ＳＤＨ數字微波、光纖通信的發展過程。隨著電網的快速發展，日益增長的電網運行管理信息，調度信息，視頻信息要求電力通信網能夠提供大容量、高速率的寬帶綜合業務服務，實現語音、數據、圖象傳輸的綜合平臺，建成B-ISDN網絡。隨著電力通信網建設蓬勃的發展態勢，這一目標正日益臨近。
