通信自動化系統在配電網中的分析與應用

劉芝夢

摘? 要：作為配電網中信息和數據傳輸的樞紐，通信自動化系統的可靠性對配電網的安全性和穩定性具有重要影響。文章比較了配電網通信方式，并基于光纖通信方式，利用OFDM調制技術，設計了通信自動化系統，應用結果表明，該系統信號定義明確，接線簡單，通信質量良好。

關鍵詞：通信自動化;配電網;OFDM技術;應用

中圖分類號：TM76? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）11-0177-02

Abstract： As the hub of information and data transmission in distribution network， the reliability of communication automation system has an important impact on the security and stability of distribution network. In this paper， the communication modes of distribution network are compared， and based on the optical fiber communication mode， the communication automation system is designed by using OFDM modulation technology. The application results show that the system has the advantages of clear signal definition， simple wiring and good communication quality.

Keywords： communication automation; distribution network; OFDM technology; application

引言

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。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。

1 配電網通信自動化系統的基本要求

對于配電網通信自動化系統構建而言，其中主要包括網絡技術、傳輸介質、通信設備等都受到了限制，應充分考慮網絡結構及相關設備的選擇，應適合配電網系統的特點、建設規模、具體業務需求和未來發展需求。但是，對于具體的項目而言，假如無線專網覆蓋范圍自身具有生產控制區終端，另外又涵蓋了管理信息區的終端，但是基于當前無線系統本身的特點來說，在數據信息采集之中幾乎無法將采集到的數據信息來進行業務區分，網絡應該運用數據信息匯總來進行核心交換機的方式，防火墻傳輸到配電自動化和計量自動化系統。

在實踐過程中，為了能夠達成用戶業務量的增加以及業務的不斷拓展，本文主要是探討配電網通信自動化系統，同時也將經濟合作原則具體分析，在此過程中，運用當前現代化的通信技術方式，不斷增強數據和信息的傳統質量與效率提升，與此同時也能夠有效的縮短項目建設周期。配電網自動化通信系統在構建過程中，需要不斷的滿足配電網與通信的需求，具有安全性和可靠性高、速度快、帶寬科學、組網結構合理、覆蓋范圍廣、接入靈活等特點確保所提出的配電網系統的安全、經濟和效率。在建立通信網絡系統時，需要充分考慮如下的三個方面，比如說有效的運用接口組網的經濟條件，運用當前有網絡技術相對應的組網方式，在此過程中，需要有效的運用當前的資源與技術方式，進而來保障系統建設的協調性。充分考慮配電網通信自動化系統網絡數據采集和傳輸的及時性，確保數據和信息的安全性和可靠性，子網之間使用不同的通信方法。

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

電網通信自動化系統的主要結構包括三層：主站系統層、通信系統層和終端系統層。一般采用光纖通信技術，接入通信網的功能是實現從終端層到配電網各通信分站的通信，可用的技術手段包括光纖通信技術，載波通信技術和無線通信技術。

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

根據相關調查，我們了解到，當前國內一些供電局已經開啟了關于通信網絡中MSTP光纖傳輸網、綜合業務數據網以及相關的調查網。從某種程度上來說，各通信分站幾乎實現了光纖全覆蓋，因此，大多數通信分站都位于變電站內。通過綜合分析，核心層的主要任務是將業務處理從分站傳送到配網主站，主要是由MSTP光纖來進行傳輸網與相關技術的達成，其中最為核心的內容則是通信組網之中，運用MSTP光纖傳統網來進行業務信息與數據的達成。通常來說，一旦通信分站中MSTP中含有空閑端口之中，則能夠運用MSTP光傳輸技術與設備板卡之中。在技術完成之中，主要是運用SDH或者是MSTP網絡系統則將其變電站配電網中采集的相關業務數據發送到電力調度中心和調度中心的MSTP設備落地業務，利用工業以太網將相關數據信息傳送到配電網自動化主站系統。

2.2.2 接入層設計要點

配電網系統結構十分復雜，電氣設備和分支線路數量較多，具有終端分布廣的特點;而無線通信覆蓋范圍廣，具有組網靈活、架構方便、終端接入簡單等優點。在無線專用網中實現VLAN有兩種方法：一種是基于IP連接，即為不同的終端劃分不同的IP網段;另一種是基于MAC地址。從實踐中可以看出，由于每個終端MAC地址都有其獨特的特點，可以根據終端MAC地址對VLAN進行有效的劃分。具體操作如下：（1）在無線專網交換機上指定準確的物理接口，并與VPN網絡一一對應。（2）利用現代無線專用網網關設備實現接入終端VLAN劃分有兩種方式，即IP網段劃分和MAC地址綁定，這兩種方式是根據實際情況選擇的。（3）無線專用網VLAN網絡與電力VPN網絡有效互聯。由于配電網只是一個傳輸通道，需要將數據信息傳輸到不同的系統中，然后進行縱向和橫向的安全隔離。

2.2.3 終端層設計要點

對于終端層而言，該層設備需安裝CPE，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之間通過網線相連）。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，則在環網柜周圍加裝落地3m左右的抱桿，并且將CPE置于環網柜中，將天線固定在抱桿之上。由實踐可知，由于DTU供電功率會受到環網柜空間的限制，因此，每一個配電網終端都經CPE接入。

3 配電網自動化系統實例概況

某供電公司，負責轄區內14個縣區的供電規劃、運行和維護工作，服務客戶超過1000萬人，擁有35kV以上變電站超過100座，輸電線路超過300條。雖然當前配電網自動化通信系統可以基本滿足該供電公司的業務需求，但是仍存在以下影響供電質量和可靠性的問題：

（1）在通信網絡城市光纜鋪設過程中，受城市破土施工等工程的限制，施工周期較長，存在終端通信入網覆蓋率較低的問題。（2）當前的終端通信入網技術較為落后，一定程度上限制了配用電業務的開展。但是，隨著配電網規模的不斷擴大，對具有較高靈活改造能力、大容量的通信技術的需求越來越大。（3）當前配電網自動化系統的通信網絡故障較多，相關運維工作量很大，網絡的維護成本高，綜合維護效率低，影響著供電的穩定性和企業的經濟效益。但是，隨著網絡的不斷延伸，配電網自動化通信系統需要更可靠的設備和更合理的通信網絡結構。

4 光纖通信技術在配電網自動化系統中的具體應用

為了解決當前某供電公司存在的配電網自動化通信系統問題。本公司在通信系統組網建設過程中采用了EPON技術。EPON技術作為一種光纖通信技術，具有無源特性、組網靈活等特點，不僅可以很好地適應光纜的走向，而且成本投入較低。下面將結合EPON不同組網方式在配電網自動化通信系統結構中的應用展開分析研究。

4.1 配電網自動化通信系統無保護組網方案

以某供電公司轄區內某配電網絡為例，共有1個110kV變電站，5個10kV開閉所，采用鏈型組網部署。在該配電自動化網絡通信系統搭建過程中，首先將OLT設備放置在110kV變電站中，主要對其轄區內所有監控終端的實時數據進行采集，并實現終端與子站的通信。其次，在開閉站部署ONU設備，并借助無源分光器，將其連接在主干光纖上。為了滿足本企業靈活組網的要求，在ONU部署過程中，應確保各設備之間相互獨立，即便其中任何一個設備發生故障無法工作，其他設備仍可以正常運行。最后，采用24芯的OPPC復合光纜實現開閉站與變電站之間的網絡通信。為了減少主光路的損耗，可采用非均勻分光器實現網絡的多級分路。基于該方式，通信網絡的主干光纖采用的是單鏈路網絡，不會產生多余光纜路由，因此無法提供網絡保護功能。

4.2 配電網自動化通信系統全線路保護組網方案

基于同樣的配電網自動化系統，全線路保護組網方案與無保護組網方案的區別在于開閉所的位置相對集中，采用星型組網部署。在對該配電自動化網絡進行通信系統搭建時，首先采用與鏈型結構相同的部署方式，將OLT設備布置在變電站中。在ONU設備部署過程中，與配電網自動化系統的鏈型結構不同，采用雙PON口方式，并接入到變電站的OLT中。因此，變電站的OLT設備也具有了雙PON口功能，可以提供1：1的主干光纖保護功能。

4.3 配電網自動化通信系統

保護組網方案：當配電網自動化系統中存在2個110kV變電站、5個10kV開閉所時，可以采用手拉手保護組網的方式提高通信線路的可靠性。即在2個110kV變電站中分別布置OLT設備，并實現所有ONU采集終端的實時工作數據的匯聚，完成與終端的通信，并借助以太網接口與主站實現通信。基于光纖通信技術的手拉手保護配網方式，其結構基本與配電網的輸電線路結構一致，可以在不改變光纖網絡結構的基礎上，對全光纖網絡進行保護倒換，實現多個OLT設備的同時工作，確保當任何OLT設備出現故障時，備用OLT設備仍然能正常實現與ONU設備的通信，有效提高配電網自動化系統運行的可靠性。

5 結束語

通過對配電網通信自動化系統的構建與測試可以看出，現代化專網技術既可以滿足配電網通信自動化的需求，又可以滿足配電網在未來發展中的業務要求，表現出移動性、便捷性和靈活性等特點，應用效果非常顯著。同時，筆者認為，相關技術人員應當不斷地創新和改進組網技術。只有這樣，才能保持與時俱進，才能提高配電網通信自動化系統的安全性和可靠性。

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