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OSU构建电力系统全光底座,赋能新型电力系统

2023-05-29
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随着电力行业的发展,新能源在能源结构的占比稳步提升,在电网结构和运行特征上均改变着电网,从传统的发输变配用的单级网络,到多种电网主体并存的网状网结构转变,同时发电侧、供电侧和负荷侧的角色也动态的发生变化;从源随荷动的实时平衡控制模式,到源网荷储一体化控制模式。这些变化,需要获取大量的实时数据进行精准预判,需要坚强的调度控制系统来支撑。

上述电网发展趋势的变化,对电力通信网提出了大带宽、高可靠、易演进、易运维、长距离等通信要求。

• 在带宽上:大量感知终端的引入,势必会带来带宽的持续增长。

• 在可靠性上:需要满足“十六字方针”原则,保障业务系统之间的安全,同时承载继电保护等电力核心生产系统,时延等要求需要在系统设计范围之内。

• 在演进上:需要兼容现有电力通信网的技术体系,保证平滑演进。

• 在运维上,和现网大量存量网络的运维习惯保持一致,减少技能学习成本。

• 在传输距离上:电网一直存在超长单跨的情况,需满足此类场景。

因此,电网的发展,需要坚如磐石的电力通信网作为信息传输的坚实底座,支持电网行业数字化转型。

传统电力通信网,按照承载的业务和部署的站点,主要分为输变电通信网和配电通信网,输变电通信网又分为SDH A网和OTN B网。

• SDH A网:主要承载生产控制大区业务,但是受限于SDH产业链,网络上行带宽最大为10G,无法提速,难以应对带宽的持续增长。

• OTN B网:主要承载管理信息大区业务,带宽大,但是受限于网络层级高,通常部署在国干/省干及部分地市干线网,未对变电站/供电所/营业厅形成有效覆盖;配电通信网,采用EPON和以太交换架构,仅支持配电自动化业务承载,无法发挥光纤的最大化价值,网络的承载效率低。

作为基础通信的F5G光通信,已成为各行各业数字化转型的基础底座。基于OSU的F5G光通信网,一脉相承TDM硬管道技术能力,同时提供2M~超100G的业务接入能力,提供450km的超长单跨传输能力,是适配电力生产业务、支撑电力行业数字化转型的最优通信底座匹配。

针对新型电力系统的挑战,构建新型电力系统的通信目标网,OSU在如下方面,有着独到之处:

• 大带宽:SDH支持小颗粒业务应用,但带宽能力最大为10G;OTN提供超10G甚至最大到96T的传输能力,但是最小颗粒为1.25G,在承载电力小颗粒业务上灵活性不足。OSU技术,继承了SDH和OTN的硬管道特质的基础上,兼容了SDH小颗粒业务能力和OTN大带宽能力,突破SDH 10G带宽的限制,实现2M~100G及以上速率的业务灵活接入,实现100G及以上带宽的传输能力,能够轻松应对未来新型电力系统设备感知和视频信息的大量增长带来的挑战。

• 高可靠:OSU技术,源于TDM技术,是第五代原生硬管道技术。通过时隙切片,提供端到端硬管道,满足关键生产业务如继电保护、调度电话、SCADA等系统之间的物理隔离要求,并满足确定性时延要求,保障业务安全可靠。

• 易演进:兼容PDH/SDH/OTN等业务,带宽平滑升级到超100G,100%平滑演进。

• 易运维:OSU技术支持2M~100G的业务带宽无损调整,提升业务的部署效率60%;运维人员技能和PDH/SDH等保持一致,原有运维习惯保持不变。

目前OSU获得了标准组织和产业组织的广泛认可,涵盖运营商、行业客户如电力客户、器件芯片厂商和设备厂商。在标准化方面,标准组织均认可OSU为下一代标准,各大厂商纷纷跟进,OSU标准也取得了重大突破,其中IEEE已发布OSU标准。

基于OSU的电力通信网,在端到端组网和运营管理维护上,丰富着电力的应用场景,实现电力的全业务承载:

• DCI互联:针对电力数据中心互联场景,在主要城市内,通常为ADSS/埋地光缆,不受SOP影响,可使用基于OSU的200G/400G OTN大带宽为数据中心之间提供高效的传输通道。另外,城区DCI与分支机构互联,通常距离较短,但联接的方向较多,可通过部署OXC进行光波长交换,实现业务的快速部署和波长的灵活调度。

• 干线OTN:干线环境,主要是联接总公司、分公司、分支机构和第二汇聚点等,光缆通常为OPGW架空光缆,受自然环境影响较大,尤其是在雷暴天气,OPGW感应电磁场引起光偏振旋转,导致传输性能受损。基于OSU的干线OTN 100G 8M rad/s SOP技术已经成熟并商用部署,满足OPGW架空光缆的部署环境,解决了电力总公司、分公司、分支机构和第二汇聚点等大容量联接需求。同时针对早期部署的10G传输系统,因带宽持续增长,导致系统波数快速消耗,后续无法提升的问题,也提供了100G系统和10G系统混传的解决方案,支持系统不断平滑扩容。

• 变电站OTN:主要解决变电站之间的广域互联问题,联接的业务涵盖生产业务和办公业务,可采用基于OSU的OTN 100G 灰光直连方式,实现免光层、简化组网,同时支持类SDH时隙,提供高可靠、端到端的硬管道连接。

• CPE OTN:针对营业厅/供电所/光伏电厂等末梢站点,可采用OSU的CPE设备组网,设备选型上采用交流供电,实现小型化、即插即用的形式接入到OTN网络中。

另外,针对配电通信网部分,可在采用GPON替代EPON基础上,采用OSU技术替代ETH,实现配电通信网的物理隔离和一网多承载,实现和输变电通信网的贯通,配电自动化业务端到端管理和运维。

在电力目标网演进上,针对A网,延续SDH的建网方式,采用VC+OSU的方式,秉持硬管道承载电力关键生产业务的原则,同时突破SDH 10G带宽的限制,能更好的支撑未来新一代集控站的设备感知和视频信息的流量突发。针对B网,可基于大容量的OSU OTN网络,覆盖更多的变电站,甚至延伸到营业厅,实现大带宽全网覆盖。第三种方式,依托OSU的特点,A网SDH逐步演进OSU、B网OTN OSU延伸至35KV/营业厅,实现A/B双网互为备份。

总之,基于OSU的OTN网络,采用时分复用技术,通过时隙切片,实现速率为2M~100G业务间的物理隔离,并提供端到端硬管道,保证业务安全,超100G的大带宽能力,按照电力目标网持续演进,并能提供和SDH网络相同的运维习惯,为电力行业构建安全稳定可靠易演进运维的全光通信底座,赋能新型电力系统。

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