配電網自動化通信系統的分析與研究

孫軍

摘要：近年來，我國電力行業的配電網正逐步向智能化方向發展，配電網自動化業務種類越來越多，且對配電網通信技術提出了更高的要求。基于此，文章對配電自動化中通信系統設計的總體原則進行了簡單的介紹，并探討了配電網通信自動化系統的構建與實踐，希望對相關研究有所幫助。

關鍵詞：配電網；自動化通信系統；原則；構建

引言

在當前形勢下，電力企業應當在全面分析各種通信技術特點、性能和技術要求的基礎上，合理選擇配電網通信自動化技術，構建配電網通信自動化系統。配電自動化屬信息管理系統，其融合了自動控制技術、計算機技術、數據庫技術、數據通信技術及相關電力系統技術。隨著現代計算機技術及通信技術的發展，把通信技術及現代計算機技術在配電網監控方面的應用稱為配電網自動化技術，其以提高供電服務質量、提高供電可靠性、提高配電網絡管理水平及提高供電企業經濟效益為最終目標。

1配電自動化中通信系統設計的總體原則

在設計配電自動化通信系統時，通常應遵循全方位規劃設計、分布逐級實施的原則來進行，具體包括如下幾個方面：第一，站在宏觀的角度進行考慮，對網絡路由進行優化設計，并要實現對現有網絡資源的充分利用，以使通信網絡的寬帶速度與容量能夠與電網通信數據自動化的要求相符，還要確保所使用的網絡具備可擴展性和易管理性的特征；第二，在布置實施通信網絡的時候，一定要確保其清晰合理，并應采用獨立的網絡結構進行布置，切不可出現與其它通信網絡交叉合并的現象。對于通信系統的管理要采取統一的模式，并要盡量與上一級管理中心靠攏；第三，在通信設備與實施技術上要選擇經過國內外相關專業驗證過的先進設備技術，對于實施過程中出現的任何技術難題與疑問都能有理可依有據可查；第四，實施過程中各個地方因經濟情況不同導致的配電網發展情況不同，通信系統建設也要適應當地的電網結構，不能一蹴而就，要步步為營、循序漸進；第五，通信系統自動化的實施發展離不開經濟的支持，而這項工程又是一項投資巨大的工程，因此我們考慮實施方案時要充分考慮實施時的基礎費用、設備費用和維護費用，綜合比較，擇優而用。

2配電網通信自動化系統的構建與實踐

2.1配電網通信自動化系統架構

對于通信自動化系統而言，其主體架構具體包括主站系統層、通信系統層與終端系統層三個層次。一般情況下，自動化系統主站會設置在變電站的調度中心，通過通信自動化網絡系統，將配電網采集終端信息數據統一輸送到自動化系統主站，然后再對其進行統一處理。與通信自動化系統類似，配電網自動化系統也分為三個層次，分別為骨干通信網、接入通信網與終端層。首先，接入層對相關信息數據進行預先處理，然后根據其權重大小篩選、上傳，以免出現信息擁擠現象。在此過程中，骨干通信網可以有效實現配電網通信子站和配點網通信主站之間的實時通信，通常采用的是光纖通信技術手段；對于接入通信網而言，其作用是實現終端層到配電網各個通信子站的通信，可采用的技術手段有光纖通信技術、載波通信技術和無線通信技術等。

2.2配電網通信自動化系統各層設計要點

2.2.1核心層設計要點

經調查發現，國內部分供電局已經投入使用的通信網絡主要包括MSTP光纖傳輸網、綜合業務數據網和調度數據網，各通信子站實現了光纖全覆蓋，因此，將大部分通信子站設在變電站。通過綜合分析，核心層所承擔的主要任務是配電網通信子站至主站的相關業務處理，通過MSTP光纖傳輸網絡和相關技術來實現。在核心層通信組網過程中，利用MSTP光纖傳輸網傳輸業務信息和相關數據。通常來說，如果通信子站位置的MSTP存在空余端口，就可以對MSTP光傳輸與設備板卡進行利用，通過SDH或MSTP網絡系統，將變電站配電網中的相關業務數據信息傳送到電力調度中心。當調度中心的MSTP技術設備將業務落實以后，就可以通過對工業以太網的運用將相關數據信息傳送到電網系動化主站系統中。

2.2.2接入層設計要點

配電網絡系統結構非常復雜，而且電氣設備數量和支線比較多，具有終端分布廣等特點；而無線通信覆蓋范圍廣，具有組網靈活、架構方便、終端接入簡單等優勢。因此，配電網通信自動化系統的接入層建議選用無線專網通信模式，這樣可以有效滿足配電網相關業務處理的需求。在接入層通信組網過程中，其通信網絡采用的是TD-LTE技術條件下的電力無線專網技術。該層為用戶終端提供了有效的無線信號接入端口，用戶終端層利用無線空中接口可實現與接入層基站的有效連接，接入層通過電力系統光纖通信專網建立與核心網絡層的聯系，實現無線資源管理和業務調度等功能。無線專網可采用兩種方式來實現ULAN：第一，基于IP的連接方式，也就是不同的終端差異性IP網段；第二，基于MAC地址的連接方式。通過系列實踐可以得知，對于每一個終端MAC地址來說，其都具有唯一性的特點，所以，要想有效劃分ULAN，就可以利用終端MAC地址來進行。具體實施步驟如下：第一，在無線專網交換機上對物理端口進行指定，并要將其與VPN網絡進行一一對應；第二，通過對現代無線專網網關設備的利用，來對接入終端進行VLAN劃分，劃分的方式主要包括IP網段劃分與MAC地址綁定兩種，在選擇時應根據具體情況而定；第三，將無線專網ULAN網與電力VPN網連接在一起。對于配電網無線專網來說，其只是一種傳輸通道，所以，數據信息需要傳送到不同的系統，然后再對其進行縱、橫向的安全隔離。

2.2.3終端層設計要點

在終端層通信自動化系統設計過程中，終端層和接入層之問利用無線專網進行連接通信，終端層的任務是對開關站、配電房和環網柜等配網節點相關設備進行信息數據采集和狀態檢測。配電網終端層的通信方式如圖2所示。

終端層的設備需要安裝CPE，安裝的基本要求如下：CPE電源為24V，采用DC供電模式，由DTU提供，并且要保證停電時利用DTU蓄電池供電（CPE與DTU之問通過網線相連）。如果有現成的建筑結構可以利用，則CPE可以置于室內適當的位置，將天線安裝在屋頂抱桿之上；如果沒有現成的建筑結構可以利用，就要在環網柜周邊再裝一個落地3米的抱桿，并要將CPE放置在環網柜中，在抱桿上還要固定天線。通過實踐可以知道，對于DTU供電功率來說，其會受到環網柜空間的影響，所以每一個配電網終端都要通過CPE接入。

結束語

總的來說，通過對配電網自動化通信系統的設計原則進行了解，可以更好地指導相關人員對配電網自動化通信系統進行設計，實現電能設備與通信技術的有效結合，從而使其更好地為人類服務，促進電網相關技術的進一步發展。

參考文獻：

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