智能配電自動化系統數據傳輸通道的建設方式探討

李鴻奎 曾文婷

（國網菏澤供電公司，山東 菏澤274000）

0 引言

2009年5月22日，中國國家電網公司首次公布了智能電網計劃，這表明中國的電力改革已經步上正軌。溫總理在2011年、2012年的《政府工作報告》中2次提到智能電網的建設，表明了政府高層對智能電網建設的認可，標志著堅強智能電網已經成為能源創新發展與變革的引擎。智能配電網的建設是智能電網建設的重要一環，而智能配電自動化技術完全包含在智能配電網內，是其主要內容，具有舉足輕重的作用，因此智能配電自動化系統的成功建設是智能電網成功建設的重要支撐。

1 智能配電自動化系統建設現狀

我國20世紀90年代就開始開展配電自動化技術研發與應用工作。1998年，國家城網改造計劃與當時國家電力公司的創一流活動，極大地推動了我國配電自動化應用工作。到2003年，有100多個地級以上城市開展了配電自動化系統工程試點工作，有的配電自動化系統規模很大，如紹興配電自動化系統安裝終端近5 000套，基本覆蓋了整個城區的配電網。同年，不少已建成的配電自動化系統暴露出運行不正常、管理維護困難等問題，再加上全國缺電局面的出現，配電自動化應用進入了相對沉寂的階段。

最近，隨著我國社會經濟的發展對供電可靠性要求的提高與智能電網的提出，配電自動化工作又迎來新一輪的發展。國家電網公司積極規劃、推動智能配電自動化系統的應用，啟動了北京、杭州、廈門、銀川4個城市的智能配電自動化試點工作。2011年，山東電力集團成為首家17地市智能配網建設方案全部通過國家電網公司審查的省公司，其正加快推進智能電網的建設。

總結我國前段時間的配電自動化工作，總體來說應用水平還比較低，沒有發揮出應有的作用。線路自動化覆蓋面有限，形不成規模效益；“自動化孤島”現象嚴重，條塊分割，沒有做到整個配電管理流程的計算機化，應用功能有限。究其原因，主要有一些地區配電網網架結構、一次設備以及基礎管理工作薄弱，還不具備應用配電自動化系統的條件，出現所謂的“超前建設”現象；有些系統的功能結構規劃不合理、設備質量不過關；我國城市建設與配電網擴容任務繁重，配電設備異動率高，數據錄入與更新工作量大等。

2 數據傳輸通道的構建

智能配電自動化系統主要包涵配電主站系統、通訊骨干網、子站（變電站）、通信接入網、終端設備、一次設備。其中，終端數據傳輸通道有光纖數據傳輸通道和無線數據傳輸通道2種。

2．1 光纖數據傳輸通道的構建

光纖數據傳輸通道主要包括骨干層和接入層，整體構架如圖1所示。

圖1 光纖數據傳輸通道整體構架圖

2．1．1 骨干層的建設

骨干層包括配電自動化主站核心數據網設備、PTN通信網絡以及變電站端調度數據網設備。根據山東電力集團公司通信網“十二五”規劃及PTN網絡建設進度，配電通信光纖骨干網絡采用PTN網絡規劃建設。

為便于網絡規劃管理，骨干網絡分為2個子層（核心層、匯聚層）。核心層負責大顆粒數據傳輸，匯聚層負責具體業務接入的匯聚轉發。數據網核心層節點通過10GE光纖接收PTN通信網絡上傳的數據報文，再傳輸給配電自動化主站系統。其中數據網主站端及廠站端均有縱向加密認證裝置，可加強數據的保密性，增強二次安全防護的安全級別。光纖數據傳輸通道的匯聚層靠PTN設備，將各個變電站的調度數據網設備，包括路由器、交換機、縱向加密認證裝置，組成具有自愈功能的環狀結構，將終端數據上傳到配電主站系統。

2．1．2 接入層的建設

接入層采用EPON網絡，實現配電自動化終端的數據通信，EPON網絡與PTN之間采用GE接口。EPON是基于以太網的無源（光的傳輸及分配無需電源）光網絡，是一種采用點到多點（P2MP）結構的單纖數據雙向傳輸的光纖通信技術。EPON由部署在變電站的光線路終端（OLT）、光分配網絡（ODN）和光網絡單元（ONU）組成。配電通信接入網通常選取雙主站雙光環形、單主站雙光環形和單主站單光星形3種結構。配電終端的“三遙”信息通過ONU，經OLT匯聚后，由PTN網絡上傳主站。

雙主站雙光環形是冗余度最高的鏈路形式，其要求設置為：OLT1、OLT2同時處于工作狀態，一個ONU的2個PON口分別選擇2個不同的OLT進行數據傳輸。

2．2 無線數據傳輸通道的構建

配電網自動化終端（RTU、DTU、TTU、FTU 等）通過GPRS通信終端連接到移動運營商內部GPRS網絡，再通過移動運營商與配電自動化主站系統之間的有線專線連接到主站系統；GPRS通信終端使用了專用的接入點名稱（APN，Access Point Name）連接到GPRS網絡，在通過身份認證后獲得無線DDN網絡的私有IP地址，與主站系統構成了一個廣域的虛擬專用TCP／IP網絡，從而提供了配電網自動化終端與主站系統的雙向通信鏈路，可實現實時的遠程參數設置、數據采集與分析、遠程控制等操作。

3 配網主站端數據接收

光纖數據傳輸通道采集到的數據通過PTN網絡，傳輸到調度數據網核心層，通過采集網交換機再傳輸給前置數據采集服務器，供整個配電主站系統使用。

無線網絡采集到的數據鏈接到公網數據采集服務器，通過公網數據采集交換機和正／反向物理隔離裝置將數據傳輸到配電主站系統。

4 數據傳輸通道的安全性、可靠性

通過上文的說明及圖例示意可以看到，配網主站端設置多重防火墻，可保證數據過濾處理。整個通信網絡數據傳輸采用私匙加密—解密處理，其中調度數據網主站及站端均設置縱向加密認證裝置，保證了數據傳輸的安全性。正／反向物理隔離裝置及身份驗證數字簽名的實施更加有力地保證了數據通信的安全性。

5 結語

2012年的《政府工作報告》指出：要加強用能管理，發展智能電網和分布式能源，實施節能發電調度、合同能源管理、政府節能采購等行之有效的管理方式；要優化能源結構，推動傳統能源清潔高效利用，安全高效發展核電，積極發展水電，加快頁巖氣勘查、開發攻關，提高新能源和可再生能源比重，加強能源通道建設。我們認為，發展智能電網寫入溫總理的《政府工作報告》，表明智能電網的建設得到了政府高層的認可，智能電網全面建設將不可逆轉，而作為實現電網智能化重要途徑的智能配電自動化系統，必將迎來建設的高潮，構建一條安全、穩定、高效的數據傳輸通道，是智能配電自動化建設的重要基石，值得我們探討。