配電自動化系統通信方案設計探討

史元浩

摘? ?要：配電網作為高壓輸電線路與用電終端之間的關鍵部分，長期以來受到了人們的廣泛關注。我國配網自動化仍處于試點階段，技術上仍然不夠成熟，尤其是在配電網的通信技術上普及面還較窄。文章從我國配電自動化應用背景出發，對配電自動化的基本原理及其系統結構進行了介紹，明確了建設難點，對不同的通信方案進行分析對比，提出了一個適用于配電自動化的通信系統方案，具有十分重要的現實意義。

關鍵詞：配電網;自動化;電力通信;智能電網

配電自動化技術在國內外已有較長的應用歷史。所謂配電自動化，就是以現代電力電子技術、網絡通信技術為基礎，充分利用系統集成、數據結構、地理信息等數據，采用動態監控、故障保護等手段，構成一套可以保證配電網高效運行、持續輸出高質量電力的系統[1]。配電自動化的核心實際上在于電力電子技術和網絡通信技術的應用，使其可以實現對配電網的實時監控，以保證配電網的高效、穩定、安全運行。

1? ? 配電通信技術概述

一般來說，配電自動化系統由配電主站、通信子系統、配電終端設備以及業務信息平臺等4大模塊組成，可見通信子系統是配電自動化系統的重要組成部分，它為配電主站和大量的配電終端設備之間搭建了一條數據高速公路，是配電自動化系統建設的核心技術之一[2]。鑒于通信技術在配電自動化改造中的重要地位，國家電網公司早在2012年就給出了配電自動化系統的通信子系統建設標準，推薦以無源光網絡（Passive Optical Network，PON）為主體，充分利用其與配電一次網架的匹配度，降低改造成本、提高運行效率。目前，我國的配電網一次網架結構通常有不同的組網形式，較為常見的主要包括射線網、樹狀網、環狀網等，PON 組網技術對這些形式的網架具有很好的適應性。

2? ? 配電通信系統建設的難點

配電自動化中產生的大量數據以及配電控制過程中需要用到的大量指令，都需要通過一定的方式進行傳輸和共享，這就是配電系統通信子系統的主要功能，它在整個配電自動化技術中起到了十分關鍵的作用，在一定程度上配電自動化技術的應用核心就在于通信技術的應用[3]。盡管各國都知道其重要性，但由于通信系統的性能與各國、各地區的配電網結構、環境和經濟等條件有著密切的關系，其建設過程和技術水平往往很難滿足要求，加上當前的配電網在組網技術、網架結構、傳輸介質等方面的發展均比較滯后，因此必須在實踐中不斷優化配電自動化系統的通信子系統。考慮到通信系統的重要性，本文按照各地區的不同配電網現狀，通過因地制宜的手段對通信體系進行設計和開發，使之滿足配電自動化系統通信要求的同時，又能適應各地區的統一管理要求。

3? ? 配電通信技術的選擇

根據數據傳輸的媒介是否為實體可以將通信技術分為有線和無線通信。其中前者又可以進一步分為光纖通信和電力線載波通信，光纖通信的主流技術包括以太無源光網絡和工業以太網技術，電力線載波通信屬于中壓載波技術。光纖通信技術在配電網中更具有優勢，因為配電網通常具有負荷變化大的特點，對通信系統的可靠程度要求極高，并且許多城市有大量的預留管孔資源，可以實現低成本大覆蓋建設。根據地區配電自動化系統的建設目標和應用要求，本文采用了基于以太網的無源光網絡（Ethernet Passive Optical Network，EPON）通信技術。對少部分光纖無法覆蓋的區域，以無線通信技術作為補充，使整個通信網絡的建設成本降到最低，資源利用率實現最優，運行效率得到有效保證，便于網絡的擴展與維護。

4? ? 配電自動化通信方案設計

配電自動化系統屬于電網通信網，在結構上由通信主干網和接入網兩個層次構成，其中接入網一般以PON為主流，傳輸網則以同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）網絡為主，在通信過程的實現上，光纖接入網是經過調度數據網的轉接而進入SDH骨干網的。

光纖專網通信網接口設計中，光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）和骨干光傳輸設備采用千兆以太網傳輸，光網絡單元（Optical Network Unit，ONU）和配電終端之間、無線終端與配電終端之間，由于數據格式的區別需要引入快速以太網傳輸，外網和主站電氣隔離設備則通過2 M接口交換數據。

通信主干網是網絡的最高層次結構，它必須為全部110 kV及以上變電站提升通信服務，同時還要滿足遠程調度中心以及運營單位的業務需求。主干網是配電通信網的核心，必須具備高可靠性和實時性，通過安裝雙路由保證系統在故障情況下的自愈時間不超過50 ms。

通信接入網主要由10 kV配電通信網、分段互聯開關和環網柜等設備組成，它是各種業務數據進入網絡的必經途徑。配電業務對接入網的可靠性和實時性也有極高的要求，需在采集點數多，運行情況復雜的情況下仍然可以高效完成通信接入任務，由于接入層對系統的穩定性和成本投資有較大的影響，因此是配電網自動化通信子系統建設的重點。根據我國配電網自動化發展趨勢，接入網全部采用光纖通信以提高傳輸質量。主干線路和分支線則通過EPON光纖網絡完成數據傳輸，通信終端接入方式采用RJ45，RS232和RS485，形成光纖專用網絡，環網柜、柱上開關等終端設備的數據由EPON網絡傳輸至變電站。

5? ? 結語

本文提出的配電網通信方案是在目前大部分地區正在推廣的主流技術的基礎上優化而來的，實用性很強，具有較大的推廣意義。本方案在某城市配電網配電自動化項目上成功進行了試點，待進一步完善后有望推廣更城鄉地區，逐步完善智能電網和堅強電網建設。

[參考文獻]

[1]陳立新，王佳艷，王克杰，等.配電自動化及通信系統建設方案研究與應用[J].技術與市場，2019（7）：28-30.

[2]鹿優，徐偉.無線通信技術在智能配電網中的應用[J].國網技術學院學報，2019（1）：16-20.

[3]加云崗，孫媛，杜峰，等.基于4G網絡的配電自動化系統通信子系統[J].計算機系統應用，2019（2）：113-117.