1.通往智能電網(wǎng)之路
隨著世界經(jīng)濟與科學技術的高速發(fā)展，社會對清潔、高效、經(jīng)濟、安全的電力的需求日趨加劇。由于智能電網(wǎng)具有可實現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模靈活接入，提高電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性等優(yōu)點，電力能源的智能化發(fā)展在21世紀成為世界各國一致認同的方向。
智能電網(wǎng)需要實現(xiàn)大范圍的電力設備實時交互，必須保證電力數(shù)據(jù)實時可靠的獲取、保護和控制，因此，大容量、超可靠、高品質(zhì)、廣覆蓋的電力網(wǎng)絡是通往智能電網(wǎng)的一條必不可少之路。高速、雙向、實時、安全、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)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(tǒng)建成后，才能提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值。
在智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)這張大網(wǎng)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(jīng)系統(tǒng)中成千上萬個神經(jīng)末梢，所有的電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)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(tǒng)、通信系統(tǒng)以及用戶終端都是通過接入路由器連接到智能電網(wǎng)這個大系統(tǒng)中，因此接入路由器應具備多種業(yè)務承載能力，保證業(yè)務品質(zhì)，有豐富的接口類型和密集的數(shù)量，能夠適應多種復雜環(huán)境的組網(wǎng)，且管理維護簡單，從而提供高效、安全、可靠的網(wǎng)絡接入能力。
2.ARG3路由器應勢而生
華為新一代智能多業(yè)務接入路由器ARG3在智能電網(wǎng)大建設的背景下應勢而生，它秉承華為在數(shù)據(jù)通信、無線、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)領域的深厚積累，依托自主知識產(chǎn)權的VRP平臺，推出的面向企業(yè)及分支機構的新一代網(wǎng)絡產(chǎn)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(yè)界的系統(tǒng)性能和可擴展能力，充分滿足未來智能電網(wǎng)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(yè)提供多業(yè)務加速，最大限度保護客戶投資，為建設堅強智能電網(wǎng)提供強大支撐。
智能電網(wǎng)涉及到電力系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)，其網(wǎng)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(shù)字化電站、智能、數(shù)字同步網(wǎng)等典型應用說明AR路由器在智能電網(wǎng)通信網(wǎng)的應用。
3.高品質(zhì)泛在接入的數(shù)據(jù)網(wǎng)
數(shù)字化變電站建設是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，對變電站自動化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠的影響。數(shù)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(wǎng)絡化，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實現(xiàn)網(wǎng)絡化，通信模型達到標準化，使各種設備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性、維護簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。
由于數(shù)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(wǎng)關等設備連接到網(wǎng)絡中，因此作為網(wǎng)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(shù)量，同時具有很高的性能，在業(yè)務流量較大時仍然能夠無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)。同時由于變電站的物理位置和所處地理環(huán)境較為復雜多樣，因此組網(wǎng)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(tǒng)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(jù)電站不同情況靈活配置。
對于調(diào)度通信系統(tǒng)來說，數(shù)字化電站網(wǎng)絡連接的安全和可靠至關重要，不能因為網(wǎng)元或鏈路的故障而導致整網(wǎng)業(yè)務的中斷，因此網(wǎng)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(xié)議管理、業(yè)務和數(shù)據(jù)交換的獨立分布處理，實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)性能更高，業(yè)務更可靠。在業(yè)務順利開展的同時需要有效地保障電網(wǎng)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(nèi)置防火墻，實現(xiàn)用戶投資回報最大化。
作為大型網(wǎng)絡的末端設備，廠站接入路由器的數(shù)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(wǎng)公司帶來極大管理上的負擔。因此數(shù)字化變電站系統(tǒng)應該具備智能業(yè)務管理和部署系統(tǒng)。簡單管理一直是電網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關注的重點，路由器的設計應該從簡化運維出發(fā)，并能夠?qū)崿F(xiàn)批量部署、批量配置、批量升級、業(yè)務可視化部署，省卻部署的時間和人力，提高數(shù)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(wǎng)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(shù)字化變電站的需求量身定制，支持豐富的接口類型，實現(xiàn)廠站全終端接入，全介質(zhì)承載，高可靠運行。華為網(wǎng)管解決方案能夠?qū)R路由器和網(wǎng)絡設備共平臺統(tǒng)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(wǎng)絡的管理從此不再成為難題。ARG3的出現(xiàn)將打造泛在接入高品質(zhì)的變電站數(shù)據(jù)網(wǎng)。
4.綠色節(jié)能智能家居
智能電網(wǎng)的建設將實現(xiàn)電力光纖入戶，電力光纖可輸送電能、搭載互聯(lián)網(wǎng)和電信、廣播電視信號，同時也可滿足物聯(lián)網(wǎng)通信需求，從而實現(xiàn)資源整合、綠色節(jié)能的智能家居。
智能家居利用電腦、網(wǎng)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(tǒng)有機結(jié)合起來的一個綜合系統(tǒng)。智能家居實現(xiàn)新能源、儲能并網(wǎng)運行，雙向計量，戶內(nèi)微網(wǎng)運行監(jiān)控及智能家居控制，并展現(xiàn)用戶與電力公司信息互動的智能用電應用，實現(xiàn)能源節(jié)約和環(huán)境保護，保持人與自然的和諧發(fā)展。隨著智能電網(wǎng)的建設和發(fā)展，智能家居將在智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中被賦予更深層次的內(nèi)涵，以智能家居系統(tǒng)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(wǎng)絡的應用提升到新的高度，從而給網(wǎng)絡接入路由器提出更高的要求。網(wǎng)絡需要連接到千家萬戶，設備必須具備更加靈活的組網(wǎng)要求，適應網(wǎng)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(xiàn)智能家居網(wǎng)絡的泛在接入。因此作為小區(qū)/樓道的接入路由器應具有靈活的組網(wǎng)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(wǎng)，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(wǎng)的大網(wǎng)絡中。
智能家居的重要特征是業(yè)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(jiān)控、視頻通話、燈光自動控制、自動化家電監(jiān)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(yè)務將層出不窮，因此對網(wǎng)絡融合承載業(yè)務品質(zhì)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(yōu)化，應該能夠支持路由、交換、3G、語音、安全等功能特性，實現(xiàn)業(yè)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(yè)務進入各自對應的VPN隧道，實現(xiàn)業(yè)務隔離和安全保障。
華為AR作為智能多業(yè)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(zhuǎn)發(fā)性能，AR路由器集成多種語音功能，利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡滿足企業(yè)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(xiàn)了業(yè)界領先的泛在業(yè)務品質(zhì)保證，AR路由器支持3級H-QoS，讓業(yè)務實現(xiàn)精細化調(diào)度，并且通過QOE功能實時監(jiān)測診斷語音等敏感的業(yè)務的質(zhì)量，支持抖動緩沖、回聲消除、丟包補償?shù)葯C制保證最佳的語音業(yè)務體驗。
5.高精度的數(shù)字電力同步網(wǎng)
隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)智能監(jiān)控技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)運行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)監(jiān)測都使用了GPS系統(tǒng)提供的時間基準。目前電網(wǎng)上存在上千套廣域相角測量系統(tǒng)、行波故障測距裝置、架空線雷擊故障定位系統(tǒng)，這些系統(tǒng)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(wǎng)絡NTP授時遠遠不能滿足其精度要求。在未來智能電網(wǎng)時代，大量分布式綠色能源(風電、光電)并網(wǎng)發(fā)電時，需要對相角實施測量并控制，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和綠色電源的運行效率，這必然離不開統(tǒng)一的高精度時間基準。
當前業(yè)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(zhì)量，當意外事件發(fā)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(wèi)星授時系統(tǒng)作為備份，例如我國自主開發(fā)的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。但是目前這些系統(tǒng)還沒有形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，而且，衛(wèi)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(wèi)星授時，會對電力系統(tǒng)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(wèi)星授時設備，對于行業(yè)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(wǎng)絡的數(shù)字同步網(wǎng)，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(wǎng)的電網(wǎng)可以使用它來傳輸時鐘，但SDH僅僅只能實現(xiàn)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(yè)來說一直是一個難題。而如果電力調(diào)度通信網(wǎng)本身能提供微秒級的全網(wǎng)時間同步(包括頻率和相位的同步)，在電力系統(tǒng)內(nèi)部解決全網(wǎng)高精度時鐘同步問題，將會使電網(wǎng)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(yè)界首家推出端到端支持1588v2的IP調(diào)度通信網(wǎng)解決方案，使得精度優(yōu)于1us的數(shù)字同步網(wǎng)成為現(xiàn)實，從此電力IP通信網(wǎng)內(nèi)部署高精度同步時鐘進入了實質(zhì)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(shù)字同步網(wǎng)。在提供高性能的電力調(diào)度數(shù)據(jù)的實時轉(zhuǎn)發(fā)的同時，提供us級的絕對時間基準，供電力系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)使用。
精度同步時間系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定、高質(zhì)量、高效率運行具有重要的作用。在智能電網(wǎng)以及綠色能源時代，基于高精度同步時間的監(jiān)控方法和設備不斷涌現(xiàn)，數(shù)量也會越來越多。建立電力系統(tǒng)自主的IP高精度時鐘網(wǎng)絡系統(tǒng)，并與現(xiàn)有的調(diào)度網(wǎng)融合，是一條經(jīng)濟、安全、可靠的途徑。
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