地區配電通信網建設淺談

葉斌

摘 要：通信網絡是配網自動化、智能化管理、電力用戶用電信息采集等系統的實現載體，是自動化系統不可或缺的部分。將配電自動化終端、保護測控裝置、配變監測終端等采集的信息送往配電自動化主站、負控中心等運行管理中心，作為配電管理系統的基礎信息，實現配電系統正常運行及事故情況下的監測、保護、控制和管理等功能。

關鍵詞：地區配電;通信網;建設

配電自動化業務的突出特點是點多面廣，數據流量小但實時性要求較強，其中，帶有“三遙”功能的終端要求實時性與主網架一次設備相同，因此，對配電通信網提出了嚴格的需求，主要體現在實時性、可靠性、安全性上。在選擇時，應綜合考慮技術成熟、可維護、工程建設簡易、經濟、先進性等因素，為配網自動化采集系統提供穩定可靠的數據交互通道。

對于具備“三遙”功能的配電終端，由于涉及到開關設備的控制，處于安全I區信息，應采用專網方式通信，確保安全性和實時性。對于只具備“二遙”（遙信和遙測）功能的配電終端，由于不涉及到開關設備的控制，處于安全III區信息，可采用其他方式。在鼓樓示范區工程建設中，福州配電通信網主要采用光纖通信方式，對部分光纜難以敷設的站房輔以載波通信或公網無線通信方式。

1.配電終端采集業務流量

配電終端實時信息流量800b/s。每個變電站的配電自動化信息流量不超過800kb/s。配電終端視頻監控流量：單個視頻監控2Mb/s，一般不超過4.5Mb/s。配變（電能質量）監測基礎業務：76.8kbps。按照現階段應用標準要求，配電自動化信息帶寬不超過800kb/s，對于將來智能電網的發展要求，增加可視化、互動服務應用的情況下，需要通信流量4.5Mb/s。到時候配電系統的通信帶寬將達到5.4Mb/s。

2.建設技術路線

從技術、安全以及運行維護等方面綜合考慮，為滿足配電自動化、電力用戶用電信息采集等系統的通信需求和二次系統安全防護技術規范，配電通信網采用光纖為主、載波和無線相結合的多樣化的通信方式。配電自動化通信系統建設目標為由光纖通信網組成環型結構，以達到實時傳輸數據、有雙向通信能力、信道可靠、線路故障時能保證正常通信的要求。配電通信網絡分為：主站層、子站層、終端層。主站層由一臺三層工業以太網交換機構成。為整個網絡提供VLAN，路由等協議。確保終端數據與主站服務器之間的通信。子站層由設置在各變電站的工業以太網交換機通過百兆光纖接口組成環網，能夠為業務傳輸提供冗余通道，提高網絡的可靠性;終端層部分由各變電站所屬供電區域內的終端設備處設置的工業以太網交換機，及環網柜處設置的工業以太網交換機組成。接入層網絡根據各變電站所屬區域劃分相應的子網，每個子網內設置的二層工業以太網交換機和本變電站設置的二層工業以太網交換機通過百兆光口組成環網。

通信介質首選光纖，這主要考慮光纖通信穩定、帶寬大、業務豐富，能夠滿足各類應用的要求。在老市區或在施工難度大、建設成本高的區域有限地使用中壓載波通信。在通信線路敷設困難，對數據實時性要求不高，且數據量較小的場合適量使用無線通信。

在光纖通信技術領域，SDH光纖通信采用環形拓撲時支持快速自愈，可以實現在小于100毫秒的時間恢復因故障中斷的網絡，且支持多個優先級隊列實現QoS的業務區分，支持VLAN劃分，針對工業應用的設計，電磁兼容性、工作溫度、防震等指標符合工業現場的要求。比較而言，工業以太網技術和以太無源光網絡光纖更適合配電通信領域。

寬帶電力線通信技術可為配用電通信網絡提供高速的實時通信通道，為信息采集系統的實時性、可用性及實用性提供技術保障。寬帶電力線通信技術采用OFDM自適應載波調制、RS編碼、可編程頻譜等技術，能夠很好的適應低壓電力線信道特性，保證了通信可靠性;在信道訪問機制及通信協議設計上考慮了自動中繼路由及網絡重構功能，使得通信無盲區;通過時分中繼、頻分中繼、智能路由計算、自動中繼等技術手段實現網絡重構，可實現整個低壓配電線路的通信網絡覆蓋。

寬帶電力線通信技術利用電力線路作為傳輸通道，具有不用布線、覆蓋范圍廣、連接方便、傳輸速率高、與電網建設同步等優點，實現核心芯片技術國產化，研發適用于國內低壓配電網特性的產品和設備，逐步實現寬帶電力線通信的產業化發展。

公網通信方案主要是利用公網運營商的通信通道來進行信息傳送，根據傳送方式的不同，分為無線和有線兩種方案。公網有線方案主要分為電話撥號、專線等方式，采用電話撥號方式應用較少，采用公網專線（光纖，2M，DDN）方案安全可靠性較好，但租用費用很高。實際應用中無線公網方案使用較多。

無線公網通信是指配用電終端設備通過無線通訊模塊接入到無線公網，再經由專用光纖網絡接入到主站系統的通信方式，目前無線公網通信主要包括GPRS、CDMA、3G、TD-LTE等。GPRS是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，數據傳輸速率一般可以達到57.6Kbps，峰值可達到115Kbps—170Kbps。CDMA技術從擴頻通信技術基礎上發展起來，傳輸速率高，理論峰值307.2Kbps，實際應用可達到153.6Kbps，傳輸速率優于GPRS。

無線公網通信方式具有初期建設成本較低的優點，但由于本質上無線公網和互聯網是相通的，無線公網通信方式的安全性、可靠性、實時性不能保證，無線公網通信方式的通信速率和基站接入用戶數目關系大，當接入用戶數目增加時，通信速率不能保證。

EPON技術由于組網方式較為靈活、纖芯資源利用率高，近年來已快速成為電信公網中的主流設備，在電信迅速形成標準技術體系。在電信技術基礎之上，國網公司正在積極制定完善電力系統應用的相關技術、測試標準，總體上技術發展前景較好。當前國內外主流的通信設備供應商均能提供EPON設備，正積極展開電力特有工業環境測試工作。目前實際應用的經驗表明，EPON網絡使用總線方式的拓撲時分光以不超過5級為宜，更適合單點發散的使用環境，如用戶接入。EPON的不足之處是因為分光器的存在導致設計、施工、維護工作較為復雜，必須在設計階段做好將來的規劃，保證可擴展又不浪費，并且要合理計算各種可能的光功率損耗，這方面工作量很大。

總 結

光纖工業以太網技術比較成熟，可靠性高，在電力系統、軌道交通等行業中已有較多應用?？梢造`活的組成星型網，樹型網，環狀網，相切環網，環間耦合網和環帶鏈狀網等各種形式，且任意端口均可組成環或者鏈，與配電網特點相適應。經過多年的實際應用，這類交換機已能滿足工業應用環境，具有工業級的抗電磁干擾、靜電環境、粉塵、瞬時高壓等要求。基于TCP/IP標準的開放式通信網絡，使不同廠商的設備很容易互聯?？傮w來說，工業以太網組網靈活、節點接入方便，可根據需要增減設備，設計、施工、調試相對無源光以太網技術簡單。在采用光以太通信方式的通信設備內集成了串口服務器的功能，能直接兼容配電終端上RS232/485等串行通信接口，簡化了串口服務器的環節，為維護帶來了便利。

參考文獻

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