1.通往智能電網之路
隨著世界經濟與科學技術的高速發展,社會對清潔、高效、經濟、安全的電力的需求日趨加劇。由于智能電網具有可實現清潔能源的大規模靈活接入,提高電網運行的安全穩定性等優點,電力能源的智能化發展在21世紀成為世界各國一致認同的方向。
智能電網需要實現大范圍的電力設備實時交互,必須保證電力數據實時可靠的獲取、保護和控制,因此,大容量、超可靠、高品質、廣覆蓋的電力網絡是通往智能電網的一條必不可少之路。高速、雙向、實時、安全、集成的通信系統使智能電網成為一個動態的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎設施。只有這樣的通信系統建成后,才能提高電網的供電可靠性和資產的利用率,繁榮電力市場,抵御電網受到的攻擊,從而提高電網價值。
在智能電網通信系統這張大網絡中,作為末端設備的接入路由器的重要性不言而喻,它相當于是一個復雜神經系統中成千上萬個神經末梢,所有的電力系統各個環節的設備,包括智能設備、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統、通信系統以及用戶終端都是通過接入路由器連接到智能電網這個大系統中,因此接入路由器應具備多種業務承載能力,保證業務品質,有豐富的接口類型和密集的數量,能夠適應多種復雜環境的組網,且管理維護簡單,從而提供高效、安全、可靠的網絡接入能力。
2.ARG3路由器應勢而生
華為新一代智能多業務接入路由器ARG3在智能電網大建設的背景下應勢而生,它秉承華為在數據通信、無線、接入網、核心網領域的深厚積累,依托自主知識產權的VRP平臺,推出的面向企業及分支機構的新一代網絡產品。ARG3集路由、交換、3G、語音、安全等功能于一身,采用多核CPU和無阻塞交換架構,憑借領先于業界的系統性能和可擴展能力,充分滿足未來智能電網擴展的多元化應用需求,提供一體化的解決方案,為電力行業提供多業務加速,最大限度保護客戶投資,為建設堅強智能電網提供強大支撐。
智能電網涉及到電力系統的每個環節,其網絡應用極為豐富,且未來具有無限擴展空間。在這種背景下,ARG3路由器可針對不同的應用場景大顯身手。下面就數字化電站、智能、數字同步網等典型應用說明AR路由器在智能電網通信網的應用。
3.高品質泛在接入的數據網
數字化變電站建設是智能電網發展的重要環節,對變電站自動化系統的各方面將產生深遠的影響。數字化變電站的主要特征在于一次設備智能化和二次設備網絡化,即數字化變電站內的信息全部做到數字化,信息傳遞實現網絡化,通信模型達到標準化,使各種設備和功能共享統一的信息平臺。這使得數字化變電站在系統可靠性、經濟性、維護簡便性方面均比常規變電站有大幅度提升。
由于數字化電站需要將大量的二次設備,例如RTU、終端機、電量計量表、通信網關等設備連接到網絡中,因此作為網絡末端設備,應該集成有豐富的接口類型和高密度的接口數量,同時具有很高的性能,在業務流量較大時仍然能夠無阻塞轉發。同時由于變電站的物理位置和所處地理環境較為復雜多樣,因此組網方式應盡可能靈活可擴展,以充分利用有限的光纖或線纜資源。
目前電力系統使用較多的接口類型有百兆/前兆以太光/電接口、PoS/E1接口、同異步串口、ADSL/ISDN接口、PON接口等,接入路由器最好能夠具備上述所有接口的能力,且提供不同槽寬的靈活插卡,便于根據電站不同情況靈活配置。
對于調度通信系統來說,數字化電站網絡連接的安全和可靠至關重要,不能因為網元或鏈路的故障而導致整網業務的中斷,因此網絡設備應該在、引擎、風扇等關鍵部件上均采取冗余設計,支持熱插拔,且具備較強的防攻擊能力。在軟件設計上,應該可以支持協議管理、業務和數據交換的獨立分布處理,實現轉發性能更高,業務更可靠。在業務順利開展的同時需要有效地保障電網的安全,從用戶接入控制、報文檢測、到主動防御形成一套完整的安全防護機制,路由器最好能夠內置防火墻,實現用戶投資回報最大化。
作為大型網絡的末端設備,廠站接入路由器的數量眾多,因此路由器必須具備強大的可維護性功能,否則會給電網公司帶來極大管理上的負擔。因此數字化變電站系統應該具備智能業務管理和部署系統。簡單管理一直是電網數據網關注的重點,路由器的設計應該從簡化運維出發,并能夠實現批量部署、批量配置、批量升級、業務可視化部署,省卻部署的時間和人力,提高數字化變電站的效率。此外,路由器需要集成交換機板卡,路由交換一體化架構不但保證了高效率跨板卡交換,更降低了組網復雜度,簡化設備的運維。
華為公司推出的ARG3路由器正是為智能數字化變電站的需求量身定制,支持豐富的接口類型,實現廠站全終端接入,全介質承載,高可靠運行。華為網管解決方案能夠對AR路由器和網絡設備共平臺統一管理,大幅提升管理效率,降低管理成本,AR的一系列智能化運維管理設計使得上千臺網絡的管理從此不再成為難題。ARG3的出現將打造泛在接入高品質的變電站數據網。
4.綠色節能智能家居
智能電網的建設將實現電力光纖入戶,電力光纖可輸送電能、搭載互聯網和電信、廣播電視信號,同時也可滿足物聯網通信需求,從而實現資源整合、綠色節能的智能家居。
智能家居利用電腦、網絡和綜合布線技術,通過家庭信息管理平臺把與家居生活有關的各種子系統有機結合起來的一個綜合系統。智能家居實現新能源、儲能并網運行,雙向計量,戶內微網運行監控及智能家居控制,并展現用戶與電力公司信息互動的智能用電應用,實現能源節約和環境保護,保持人與自然的和諧發展。隨著智能電網的建設和發展,智能家居將在智能電網產業鏈中被賦予更深層次的內涵,以智能家居系統為核心的家庭用電單元將變得更加智能高效。
智能家居的應用將使網絡的應用提升到新的高度,從而給網絡接入路由器提出更高的要求。網絡需要連接到千家萬戶,設備必須具備更加靈活的組網要求,適應網絡最后一公里的不同資源情況,比如在光纖可達的情況下使用xPon,在電纜已鋪設的情況下使用GE/FE,在有線資源缺乏的情況下使用2G/3G,從而實現智能家居網絡的泛在接入。因此作為小區/樓道的接入路由器應具有靈活的組網能力,支持GPon/EPon自適應,支持2G/3G無線上連,支持各種形式的專線連接,包括xDSL、以太光纖/電纜、PoS等各種方式接入到廣域網,可以說,無論用戶的家庭位于地球哪一個角落,智能家居都能夠連接到智能電網的大網絡中。
智能家居的重要特征是業務豐富并且可無限擴展,包括電量計量、能耗管理、遠程家居控制、視頻監控、視頻通話、燈光自動控制、自動化家電監控等各種從簡單到復雜的應用,并且未來隨著新能源的采用,新技術的成熟,新業務將層出不窮,因此對網絡融合承載業務品質提出較高的要求。接入路由器應該在軟硬件設計應針對融合承載進行了一系列的優化,應該能夠支持路由、交換、3G、語音、安全等功能特性,實現業務多融合,并且支持PoE供電,可輕易的通過以太端口接入大量的智能家居終端設備。路由器應支持完善的MPLSVPN技術,可讓不同的業務進入各自對應的VPN隧道,實現業務隔離和安全保障。
華為AR作為智能多業務路由交換一體機,滿足上述智能家居接入路由器的所有需求,提供了高密度的以太端口和大容量的轉發性能,AR路由器集成多種語音功能,利用數據網絡滿足企業和家庭語音通話需求,為智能家居提供靈活高效的溝通手段。AR憑借獨特的QoE技術,實現了業界領先的泛在業務品質保證,AR路由器支持3級H-QoS,讓業務實現精細化調度,并且通過QOE功能實時監測診斷語音等敏感的業務的質量,支持抖動緩沖、回聲消除、丟包補償等機制保證最佳的語音業務體驗。
5.高精度的數字電力同步網
隨著現代電力系統智能監控技術的發展,電力系統運行穩態和暫態監測都使用了GPS系統提供的時間基準。目前電網上存在上千套廣域相角測量系統、行波故障測距裝置、架空線雷擊故障定位系統,這些系統都依賴于時間同步技術提供授時服務,而且對同步時鐘的精確度要求都是在微秒級,普通的網絡NTP授時遠遠不能滿足其精度要求。在未來智能電網時代,大量分布式綠色能源(風電、光電)并網發電時,需要對相角實施測量并控制,提高電網的穩定性和綠色電源的運行效率,這必然離不開統一的高精度時間基準。
當前業界采用的時鐘同步技術通常是采用GPS授時。由于GPS服務是免費的,運營者沒有承諾任何服務質量,當意外事件發生時,GPS可能被降低精度,甚至中斷服務。針對這個風險目前行界有兩種考慮,一是引入第二個衛星授時系統作為備份,例如我國自主開發的北斗衛星定位系統。但是目前這些系統還沒有形成成熟的產業鏈,而且,衛星授時在可獲得性仍然存在客觀的問題,受氣候等因素的影響較大,更多的電力設備依賴衛星授時,會對電力系統可靠性引入外部擾動因素。而且如果每個廠站都增加一套衛星授時設備,對于行業來說也是一筆不小的負擔。第二個方案是自建一張基于有線網絡的數字同步網,采用所謂“天地互備”的方式來增強其可靠性。
由于SDH天生具備傳輸時鐘的能力,因此在采用SDH骨干網的電網可以使用它來傳輸時鐘,但SDH僅僅只能實現頻率同步,這還不能滿足廠站的要求,必須通過其他復雜的技術和設施來解決解決相位同步的需求,這對于電力行業來說一直是一個難題。而如果電力調度通信網本身能提供微秒級的全網時間同步(包括頻率和相位的同步),在電力系統內部解決全網高精度時鐘同步問題,將會使電網運行更加獨立、可靠和安全。IEEE1588v2高精度時間同步標準的誕生,以及華為公司在業界首家推出端到端支持1588v2的IP調度通信網解決方案,使得精度優于1us的數字同步網成為現實,從此電力IP通信網內部署高精度同步時鐘進入了實質性的階段。
華為公司推出的ARG3路由器具備1588v2能力,AR接入路由器連同華為的城域以太交換機、骨干匯聚路由器以及MSTP/SDH傳輸設備組成端到端的1588v2數字同步網。在提供高性能的電力調度數據的實時轉發的同時,提供us級的絕對時間基準,供電力系統的各個子系統使用。
精度同步時間系統對電網穩定、高質量、高效率運行具有重要的作用。在智能電網以及綠色能源時代,基于高精度同步時間的監控方法和設備不斷涌現,數量也會越來越多。建立電力系統自主的IP高精度時鐘網絡系統,并與現有的調度網融合,是一條經濟、安全、可靠的途徑。