智能电网：看华为的备战

1. 通往智能电网之路

随着世界经济与科学技术的高速发展，社会对清洁、高效、经济、安全的电力能源的需求日趋加剧。由于智能电网具有可实现清洁能源的大规模灵活接入，提高电网运行的安全稳定性等优点，电力能源的智能化发展在21世纪成为世界各国一致认同的方向。

智能电网需要实现大范围的电力设备实时交互，必须保证电力数据实时可靠的获取、保护和控制，因此，大容量、超可靠、高品质、广覆盖的电力通信网络是通往智能电网的一条必不可少之路。高速、双向、实时、安全、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。只有这样的通信系统建成后，才能提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。

在智能电网通信系统这张大网络中，作为末端设备的接入路由器的重要性不言而喻，它相当于是一个复杂神经系统中成千上万个神经末梢，所有的电力系统各个环节的设备，包括智能电子设备、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统、通信系统以及用户终端都是通过接入路由器连接到智能电网这个大系统中，因此接入路由器应具备多种业务承载能力，保证业务品质，有丰富的接口类型和密集的数量，能够适应多种复杂环境的组网，且管理维护简单，从而提供高效、安全、可靠的网络接入能力。

2. AR G3路由器应势而生

华为新一代智能多业务接入路由器AR G3在智能电网大建设的背景下应势而生，它秉承华为在数据通信、无线、接入网、核心网领域的深厚积累，依托自主知识产权的VRP平台，推出的面向企业及分支机构的新一代网络产品。AR G3集路由、交换、3G、语音、安全等功能于一身，采用多核CPU和无阻塞交换架构，凭借领先于业界的系统性能和可扩展能力，充分满足未来智能电网扩展的多元化应用需求，提供一体化的解决方案，为电力行业提供多业务加速，最大限度保护客户投资，为建设坚强智能电网提供强大支撑。

智能电网涉及到电力系统的每个环节，其网络应用极为丰富，且未来具有无限扩展空间。在这种背景下，AR G3路由器可针对不同的应用场景大显身手。下面就数字化电站、智能家居、数字同步网等典型应用说明AR路由器在智能电网通信网的应用。

3. 高品质泛在接入的变电站数据网

数字化变电站建设是智能电网发展的重要环节，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站的主要特征在于一次设备智能化和二次设备网络化，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

由于数字化电站需要将大量的二次设备，例如RTU、终端机、电量计量表、通信网关等设备连接到网络中，因此作为网络末端设备，应该集成有丰富的接口类型和高密度的接口数量，同时具有很高的性能，在业务流量较大时仍然能够无阻塞转发。同时由于变电站的物理位置和所处地理环境较为复杂多样，因此组网方式应尽可能灵活可扩展，以充分利用有限的光纤或线缆资源。目前电力系统使用较多的接口类型有百兆/前兆以太光/电接口、PoS/E1接口、同异步串口、ADSL/ISDN接口、PON接口等，接入路由器最好能够具备上述所有接口的能力，且提供不同槽宽的灵活插卡，便于根据电站不同情况灵活配置。

对于调度通信系统来说，数字化电站网络连接的安全和可靠至关重要，不能因为网元或链路的故障而导致整网业务的中断，因此网络设备应该在电源、引擎、风扇等关键部件上均采取冗余设计，支持热插拔，且具备较强的防攻击能力。在软件设计上，应该可以支持协议管理、业务和数据交换的独立分布处理，实现转发性能更高，业务更可靠。在业务顺利开展的同时需要有效地保障电网的安全，从用户接入控制、报文检测、到主动防御形成一套完整的安全防护机制，路由器最好能够内置防火墙，实现用户投资回报最大化。

作为大型网络的末端设备，厂站接入路由器的数量众多，因此路由器必须具备强大的可维护性功能，否则会给电网公司带来极大管理上的负担。因此数字化变电站系统应该具备智能业务管理和部署系统。简单管理一直是电网数据网关注的重点，路由器的设计应该从简化运维出发，并能够实现批量部署、批量配置、批量升级、业务可视化部署，省却部署的时间和人力，提高数字化变电站的效率。此外，路由器需要集成交换机板卡，路由交换一体化架构不但保证了高效率跨板卡交换，更降低了组网复杂度，简化设备的运维。

华为公司推出的AR G3路由器正是为智能数字化变电站的需求量身定制，支持丰富的接口类型，实现厂站全终端接入，全介质承载，高可靠运行。华为网管解决方案能够对AR路由器和其他网络设备共平台统一管理，大幅提升管理效率，降低管理成本，AR的一系列智能化运维管理设计使得上千台网络的管理从此不再成为难题。AR G3的出现将打造泛在接入高品质的变电站数据网。

4. 绿色节能智能家居

智能电网的建设将实现电力光纤入户，电力光纤可输送电能、搭载互联网和电信、广播电视信号，同时也可满足物联网通信需求，从而实现资源整合、绿色节能的智能家居。

智能家居利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台把与家居生活有关的各种子系统有机结合起来的一个综合系统。智能家居实现新能源、储能并网运行，双向计量，户内微网运行监控及智能家居控制，并展现用户与电力公司信息互动的智能用电应用，实现能源节约和环境保护，保持人与自然的和谐发展。随着智能电网的建设和发展，智能家居将在智能电网产业链中被赋予更深层次的内涵，以智能家居系统为核心的家庭用电单元将变得更加智能高效。

智能家居的应用将使网络的应用提升到新的高度，从而给网络接入路由器提出更高的要求。网络需要连接到千家万户，设备必须具备更加灵活的组网要求，适应网络最后一公里的不同资源情况，比如在光纤可达的情况下使用xPon，在电缆已铺设的情况下使用GE/FE，在有线资源缺乏的情况下使用2G/3G，从而实现智能家居网络的泛在接入。因此作为小区/楼道的接入路由器应具有灵活的组网能力，支持GPon/EPon自适应，支持2G/3G无线上连，支持各种形式的专线连接，包括xDSL、以太光纤/电缆、PoS等各种方式接入到广域网，可以说，无论用户的家庭位于地球哪一个角落，智能家居都能够连接到智能电网的大网络中。

智能家居的重要特征是业务丰富并且可无限扩展，包括电量计量、家电能耗管理、远程家居控制、视频监控、视频通话、灯光自动控制、自动化家电监控等各种从简单到复杂的应用，并且未来随着新能源的采用，新技术的成熟，新业务将层出不穷，因此对网络融合承载业务品质提出较高的要求。接入路由器应该在软硬件设计应针对融合承载进行了一系列的优化，应该能够支持路由、交换、3G、语音、安全等功能特性，实现业务多融合，并且支持PoE供电，可轻易的通过以太端口接入大量的智能家居终端设备。路由器应支持完善的MPLS VPN技术，可让不同的业务进入各自对应的VPN隧道，实现业务隔离和安全保障。

华为AR作为智能多业务路由交换一体机，满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转发性能， AR路由器集成多种语音功能，利用数据网络满足企业和家庭语音通话需求，为智能家居提供灵活高效的沟通手段。AR凭借独特的QoE技术，实现了业界领先的泛在业务品质保证，AR路由器支持3级H-QoS，让业务实现精细化调度，并且通过QOE功能实时监测诊断语音等敏感的业务的质量，支持抖动缓冲、回声消除、丢包补偿等机制保证最佳的语音业务体验。

5. 高精度的数字电力同步网

随着现代电力系统智能监控技术的发展，电力系统运行稳态和暂态监测都使用了GPS系统提供的时间基准。目前电网上存在上千套广域相角测量系统、行波故障测距装置、架空线雷击故障定位系统，这些系统都依赖于时间同步技术提供授时服务，而且对同步时钟的精确度要求都是在微秒级，普通的网络NTP授时远远不能满足其精度要求。在未来智能电网时代，大量分布式绿色能源(风电、光电)并网发电时，需要对相角实施测量并控制，提高电网的稳定性和绿色电源的运行效率，这必然离不开统一的高精度时间基准。

当前业界采用的时钟同步技术通常是采用GPS授时。由于GPS服务是免费的，运营者没有承诺任何服务质量，当意外事件发生时，GPS可能被降低精度，甚至中断服务。针对这个风险目前行界有两种考虑，一是引入第二个卫星授时系统作为备份，例如我国自主开发的北斗卫星定位系统。但是目前这些系统还没有形成成熟的产业链，而且，卫星授时在可获得性仍然存在客观的问题，受气候等因素的影响较大，更多的电力设备依赖卫星授时，会对电力系统可靠性引入外部扰动因素。而且如果每个厂站都增加一套卫星授时设备，对于行业来说也是一笔不小的负担。第二个方案是自建一张基于有线网络的数字同步网，采用所谓“天地互备”的方式来增强其可靠性。

由于SDH天生具备传输时钟的能力，因此在采用SDH骨干网的电网可以使用它来传输时钟，但SDH仅仅只能实现频率同步，这还不能满足厂站的要求，必须通过其他复杂的技术和设施来解决解决相位同步的需求，这对于电力行业来说一直是一个难题。而如果电力调度通信网本身能提供微秒级的全网时间同步(包括频率和相位的同步)，在电力系统内部解决全网高精度时钟同步问题，将会使电网运行更加独立、可靠和安全。IEEE1588v2高精度时间同步标准的诞生，以及华为公司在业界首家推出端到端支持1588v2的IP调度通信网解决方案，使得精度优于1us的数字同步网成为现实，从此电力IP通信网内部署高精度同步时钟进入了实质性的阶段。

华为公司推出的AR G3路由器具备1588v2能力，AR接入路由器连同华为的城域以太交换机、骨干汇聚路由器以及MSTP/SDH传输设备组成端到端的1588v2数字同步网。在提供高性能的电力调度数据的实时转发的同时，提供us级的绝对时间基准，供电力系统的各个子系统使用。

精度同步时间系统对电网稳定、高质量、高效率运行具有重要的作用。在智能电网以及绿色能源时代，基于高精度同步时间的监控方法和设备不断涌现，数量也会越来越多。建立电力系统自主的IP高精度时钟网络系统，并与现有的调度网融合，是一条经济、安全、可靠的途径。