一、研发背景

长期以来, 电力通信按照分层、分级、分区模式进行管理, 各级电力企业已建综合网管系统基本上都是孤立的、非标准化的, 业务和信息集成度相对较差, 无法进行有效的数据共享, 容易形成“资源孤岛”和“信息孤岛”。

“十二五”期间, 国家电网公司通信网建设将在广度和深度上都有了新的巨大发展, 同时也面临新的重大挑战。根据当前形势和要求, 国家电网公司提出了“提升支撑网管控能力, 构建一体化通信管理系统, 覆盖各级骨干网和接入网, 打破以前无法纵向级联贯通的瓶颈, 强化通信管理的集团化运作和集约化发展”的总体要求, 通过建立集通信网络设施管理、承载业务管理、通信资源管理、专业职能管理功能于一体的综合管理系统, 满足智能电网和“三集五大”对通信专业工作的新要求,促进信息通信公共资源融合, 提升大规模通信网络运行能力、资源优化配置能力、业务保障能力及专业管理能力。

二、技术原理

所研制的电力通信管理系统作为一个整体, 其总体架构由总部(分部)、省两级系统和互联网络组成。上层由总部(分部)系统组成, 下层由省级系统组成。上层系统间通过跨区域网络互联, 实现跨区域系统的互联互通和信息共享, 形成对跨区域骨干通信网络的综合管理能力; 上下两层系统间通过跨省网络互联, 实现跨省系统的互联互通和信息共享, 形成对跨省骨干通信网络的综合管理能力; 下层系统通过省内网络互联, 实现省内各层级系统的互联互通和信息共享, 形成对省内通信网络的综合管理能力。

图1 通信管理系统总体架构图

各层级通信管理系统的数据采集控制通过北向接口采集传输网、业务网、支撑网等设备网管的各类配置、告警和性能信息。数据采集控制系统将采集数据通过单向隔离装置上传到基础平台并保存到数据库中, 在基础平台上构建实时监视、资源管理、运行管理等应用功能。各层级通信管理系统之间通过标准数据互联接口进行数据交换和信息共享。

本系统在技术架构上采用基于SOA的服务架构, 服务端采用Java技术, 客户端采用HTML/JavaScript/Flex等B/S展现技术。系统由网络控制和数据采集层、平台层、管理应用层三层组成。网络控制和数据采集层: 由各种下层系统(设备网管、动力环境和其他数采系统)和数据采集系统组成。平台层: 基于充分借鉴并延用公司技术成果的技术原则, 采用公司自主知识产权的业务基础软件平台软件。管理应用层: 为整个通信专业提供各类业务应用功能模块, 是整个系统的呈现。按照应用将功能分类展现, 包括实时监视、资源管理、运行管理。

三、应用领域

产品适用于电力通信、通信专网等领域。

四、主要技术创新点

1提出了通信网资源通用管理架构及数据模型, 实现了对通信网络的高度抽象, 使系统具备了跨技术体制的综合管理和分析基础, 同时具备对通信网的普遍、通用和可扩展支持。

1) 通信网资源承载模型, 通过对通信网各类技术体制的模型分析及关联分析, 解决跨技术体制综合监视、综合分析的专业技术疑难。

2) 通信网资源抽象模型, 将通信资源的物理部分和逻辑部分抽象为设备组件、逻辑组件, 并在此基础上扩展各类技术体制对象。

2提出了跨技术体制、跨层级的通信全网络全业务运行可靠性分析技术体系, 解决了限于技术体制壁垒和层级信息孤立导致的通信业务可靠性分析结论不全面、不准确的重大疑难。

1) 综合性跨网多保护的电力通信业务可靠性分析算法, 以抽象模型为基础实现跨技术体制、跨系统的通信业务可靠性分析, 并充分考虑通信保护特点, 提高分析结果准确性。

2) 电力通信网运行方式安全校核方法, 针对电力通信网业务运行的主要依据(运行方式)进行综合分析, 对方式方案的安全性进行评估。

3) 电力通信网可靠性分层指标与评估算法, 实现通信网络的定量可靠性评估, 确保评估指标的全面性和合理性, 解决了以往评估主观、数据不科学的问题。

3提出了通信网络可视化自动成图技术, 按照通信物理资源、逻辑资源和业务资源的逐层承载模型结合模板化矢量图形技术实现了各类通信图形的图模数一体化自动成图, 解决了通信资源图形展现所面临的网络多变、维护困难的问题, 可提高通信网络的可视化水平和资源管理的实用价值。

1) 电力通信网相关性多级承载式自动成图方法, 实现通信网络中各级资源之间的图形自动生成与上推, 重点实现通信网络从传输层到业务层的图形自动上推, 解决通信网络图形化管理中处于传输层和业务层的疑难。

2) 电力通信网络系统集中拓扑生成展示方法, 实现不同技术体制, 从物理到逻辑的网络资源拓扑集中展示, 为通信集中监视和展示提供了图形化条件。

4提出了通信网络故障智能分析技术, 通过对原始告警信息的标准化处理、相关性分析、经验库匹配等手段实现对通信故障根源的判断定位, 并提出解决方案。为通信故障的分析、排查和处理提供了高效率的辅助手段。

1) 电力通信网络设备告警标准化, 按照电力通信网络监视需要提出电力通信网络设备告警标准清单, 并将不同厂家的告警一一映射为标准告警, 为后续的分析处理奠定基础。

2) 基于告警传播模式的告警相关性分析系统及其分析方法, 实现网络级的告警相关性分析, 从而从整个网络的角度发现根原因告警, 提高故障分析判断的效率。

3) 通信告警影响电力重要生产业务分析, 针对重要的电力生产业务(保护、稳控等)实现高效的状态分析, 从通信运维的角度主动发现可能对电网生产造成的影响范围和程度。

5提出了通信网络隐患预警技术, 对通信网络及设备的告警动态、性能历史趋势、网络架构变化、资源分配方案、业务负荷趋势等进行综合分析, 发现通信网络存在的风险。为通信运维工作中防患未然提供了技术手段, 提高了网络和业务的安全稳定运行。

1) 基于门限的电力通信网资源预警, 根据通信原理及电网通信运行要求对通信设备的性能、负载等参数设置量化的门限标准, 根据越限的频度、幅度进行不同级别的预警。

2) 电力光缆网故障预警和定位的实现方法, 将光传输网光口告警、性能数据与光缆OTDR在线监测信息进行综合分析, 对光缆的劣化、中断等风险提前预警并定位。

3) 基于风险预警的通信检修辅助决策, 在对通信网络和设备设施实现量化、分级的预警之后, 根据电力安全生产规范制定检修处理策略, 并根据风险等级提出检修工作方案。

五、技术指标

1主要技术性能指标

表1 信息系统容量指标

表2 信息系统性能指标

表3 重要业务应用指标

2国内外同类技术比较

电力通信网络及其管理的重点任务是保障电网安全稳定运行, 而电信运营商通信网络及其管理是是以运营为目的。通信管理系统与电信运营商OSS系统存在较大差异, 相关功能及指标不具可比性。国外电力系统通信综合管理和国内通信专网综合管理还处于起步阶段, 本产品作为国内外电力系统和通信专网中建设覆盖最广、规范程度最高、应用架构最完整的通信信息化系统, 各项性能指标与国内外同类技术比均达到设计领先水平, 具体比较如下:

表4 通信管理系统与同类系统技术比较

通过综合比较可看出, 本通信管理系统的设计实现符合中国电力行业的特点, 标准化程度高, 能满足大规模应用管理的需要, 可实现综合化、一体化的网络管理。

依靠自身研发技术力量和长期业务积累自主研究和创新, 具有完整自主知识产权, 在高度抽象的电力通信网资源承载关系与数据模型、综合性跨网多保护的电力通信业务可靠性分析方法、电力通信网相关性多级承载式自动成图方法、通信网络故障智能分析、基于门限和量化分级策略的通信网络隐患预警等方面具有重大创新, 整体达到同类技术领先水平。

六、对促进行业科技进步的

作用和意义

1) 成果为电力企业提供了一套标准化和智能化的通信网络运维支撑平台, 可促进电力通信标准化工作的建设, 提升通信服务电网生产和企业管理的保障能力, 支撑智能电网和“三集五大”体系的建设; 通过实时监视和资源管理应用的建设, 为通信生产运行提供一系列智能化的辅助工具, 提高了通信专业对电力通信网络的驾驭能力、通信资源配置的优化能力、通信缺陷和风险的防御能力、以及对网络和业务的调控能力; 通过运行管理应用的建设, 为通信运行管理提供统一的运维服务和专业管理界面, 在此基础上优化通信生产管理流程, 可降低运维工作压力, 提升运行和管理质量。

2) 成果为通信运维人员提供一套智能化的实时监控平台, 提高故障发现及时性、故障定位准确性, 降低故障处理时延, 并可减少临时检修派工次数和工作时间, 有力保障电力的安全生产; 为通信运行管理和专业管理提供一体化、规范化、闭环化和智能化的工作平台, 可促进全方位的专业协同, 优化工作流程, 提高工作效率, 节省大量人力成本。

3) 成果能够全方位的提高通信网络运行保障水平, 促进电网的安全运行, 促进安全、可靠、可持续电力的供应, 可产生良好的社会效益。电力通信网运行状况的可视化展示, 可直观反映出电力通信网管控能力的提升, 向社会各界呈现出电力通信网发展的规模和蓬勃向上的态势, 让社会各界更加了解电力及电网各方面的发展, 可产生良好的社会宣传效益。

七、相关专利

发明专利: 一种用于电力通信网中异构网络的数据整合方法, 已受理, 201410347155.2

发明专利: 一种综合性跨网多保护的电力通信业务可靠性分析方法, 已授权, ZL201210427442.5

发明专利: 一种电力通信网运行方式安全校核方法, 已受理, 201310186328.2

发明专利: 一种电力通信网相关性多级承载式自动成图方法, 已授权, ZL201110316656.0

发明专利: 一种电力通信网络系统集中拓扑生成展示方法, 已受理, 201410396497.3

发明专利: 基于告警传播模式的告警相关性分析系统及其分析方法, 已受理, 201210438244.9

发明专利: 一种电力通信继电保护业务影响分析方法及其系统, 已授权, 201210179780.1

发明专利: 电力光缆网故障预警和定位的实现方法, 已授权, 201010232898.7

八、应用情况

该项目已在国家电网公司范围内得到全面应用, 业务覆盖国家电网公司总部、5个分部、27个省级单位以及315个地市公司, 全面实现了国家电网公司通信专业信息化运维支撑, 提升了电力通信调控一体化、智能化和精细化运行管理能力。

九、鉴定意见

2015年11月28日, 中国电机工程学会在南京组织召开了“电力通信管理系统(TMS)”项目技术鉴定会。鉴定意见摘要如下。

为解决电力通信网络管理技术支撑手段综合性不强、业务分析不便、故障诊断困难、风险预警缺失、可视化不足等问题, 在资源数据模型、网络及业务可靠性分析、网络图形化、故障分析、风险隐患预警等技术方向开展了研究, 研发了集数据采集、实时监视、资源管理、运行管理为一体的电力通信管理系统并实际应用。首次提出了综合性跨网多保护的电力通信业务可靠性分析方法、电力通信网相关性多级承载式自动成图方法两项关键创新技术。

鉴定委员会认为, 该成果为电力通信调度、运行、检修提供了覆盖全面、技术先进的技术支撑手段, 实现了集约化、标准化、智能化的电力通信管理。经济社会效益显著, 整体达到国际领先水平。

十、成果完成人

南京南瑞集团公司

原标题:【新技术新产品】电力通信管理系统（TMS）