基于配電通信技術的配電自動化系統設計與優化

周雨欣

（國網江蘇省電力有限公司南京市江寧區供電分公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

在配電通信技術的支持下，配電自動化系統發揮出了顯著的應用優勢。在現代配電自動化系統的具體設計中，設計者需要充分了解配電通信技術，并以此為依據，結合實際情況與應用需求，合理設計配電自動化系統。這樣才可以有效確保現代配電系統的運維與管理質量，促進配電系統的發展。

1 配電通信技術及其在配電自動化系統中的應用優勢

1.1 配電通信技術的基本概述

配電通信技術是指借助配電網中的中低壓線路來快速傳輸數據、圖像和語音等多媒體業務信號，在無新線的狀態下為用戶提供滿足實際需求的寬帶接入服務。隨著現代科技的不斷發展，越來越多的配電通信技術在電力系統中得到了廣泛應用，為電力自動化系統的設計與應用提供了有力的技術支持。

1.2 配電通信技術在配電自動化系統中的應用優勢

就目前的配電自動化系統來看，配電通信技術在配電自動化系統中的應用優勢主要表現在以下幾方面。第一，配電通信技術具有足夠的帶寬與較高的通信傳輸效率，可以滿足配電系統實時傳輸大量信息數據的需求。第二，該技術具有良好的抗干擾能力，可進一步提升系統整體通信的穩定性和可靠性，為系統整體運行質量的提升提供了有效保障。第三，該技術可以自動采集并優化配電網中的信息，以滿足現代配電網的自動化與智能化發展需求[1-2]。

2 基于配電通信技術的配電自動化系統設計分析

2.1 配電通信技術選用

為有效解決傳統配電通信技術通信穩定性差、抗干擾能力不足、通信距離受限等問題，本次配電系統設計引入了中壓寬帶載波通信技術。中壓寬帶載波通信技術的基本應用原理是利用多個窄頻帶的子載波對有效頻譜進行切割處理，確保子載波副頻率的響應保持正交或重疊，通過并行傳輸子載波數據的方式進行正交子載頻調制，以準確獲取調制子信號[3]。借助該技術中的保護間隔，可以將部分信號從末端轉移到前端，以形成循環，使通信時延低于保護間隔，避免在離散傅里葉變換（Discrete Fourier Transform，DFT）計算過程中出現信號跳變問題。此外，該技術能夠有效克服不同碼元件之間的相互串擾，使同步傳輸的符號免受影響。中壓寬帶載波配電通信技術的基本調制如圖1 所示。

圖1 中壓寬帶載波配電通信技術的基本調制

2.2 配電自動化系統骨干層設計

在配電自動化系統中，骨干層的主要作用是上傳各配電通信子平臺的終端信息、下發配電終端的各種命令信息，并為配電主站與各工作站之間的信息交換提供支持。文章設計的配電自動化系統中，骨干層的每一個電站都配置了多業務傳送平臺（Multi-Service Transport Platform，MSTP）[4]。借助MSTP，光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）可直接傳輸各類信息，且不受其他任何節點的干擾，能夠有效避免通信數據流向和傳輸網絡結構不一致所導致的寬帶浪費。同時，MSTP 可以調整主環網結構，使網絡具有更高的可靠性，節約寬帶與主站端接口等資源，并提高整體網絡效率。MSTP 也可以有效隔離主網與配電網的傳輸，使信息傳輸更具安全性。配電自動化系統骨干層的基本結構如圖2 所示。

2.3 配電自動化系統接入層設計

接入層是配電自動化系統關鍵的組成部分之一，主要負責電網中各類配電信息的雙向傳輸。在配電自動化系統的設計中，由于接入層與骨干層之間的通信傳輸信息量較小，且此種模式下系統需要控制的電網傳輸鏈路較多，因此系統整體通信傳輸效率較低，控制難度較大[5]。為有效解決這一問題，提升配電自動化系統的通信效率和穩定性，在各通信子網與主網之間建設了一個接入層傳輸網絡。接入層主要通過MSTP 來獲取無線終端裝置（Communication Line Terminal，CLT）、饋線終端裝置（Feeder Terminal Unit，FTU）、無線終端設備（Data Transfer Unit，DTU）及物聯網中的通信信息，并將通信信息實時上傳至骨干傳輸網絡和遠程工作站。此外，還可以將骨干傳輸網絡和遠程工作站下達的指令實時傳輸給各子網終端和物聯網[6]。該設計方式不僅可以有效保障配電自動化系統中的骨干層與各個接入層之間的配電通信效率，也可進一步簡化整體控制，提高系統的適應性與安全性。基于配電通信技術的配電自動化系統接入層基本通信結構如圖3 所示。

圖3 基于配電通信技術的配電自動化系統接入層基本通信結構

2.4 配電自動化通信系統設計

由于配電系統的整體結構較為復雜，因此要設計一個最具針對性的配電自動化通信系統，以滿足各設備與子網、子網與主網之間的相互通信需求。本次設計綜合應用了配電自動化系統中的骨干層和接入層，并將配電通信平臺建立在配網主站上，通過統一接口與配電主站系統進行，使兩者之間達到良好的互聯效果，滿足配電自動化系統運行過程中的實際通信需求[7]。配電通信管理系統由多個子系統組成，子系統主要負責管理各類通信設備終端的實時運行狀態和故障報警信息，通過實時收集和處理各設備的運行數據，可以及時發現故障問題，為遠程配置提供支持。

以太網無源光網絡（Ethernet Passive Optical Network，EPON）是配電自動化通信系統的核心，只有確保EPON 運行穩定，才可以有效保障系統整體的通信效率、質量和安全性。因此，在設計該系統時，要采取合理的措施來加強對EPON 的管理，以確保穩定運行[8]。為實現這一目標，設計者以可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、大數據分析技術、人工智能神經網絡技術等為依托，在配電自動化通信系統中設計了以下4 個EPON 管理功能。

第一，配置管理。向EPON 組織提供滿足其實際運行需求的數據和資源，對整體配電網絡系統進行合理的構建與維護，通過網源識別來確保基礎配置的合理性，并通過配置監控與調節等方式合理設置系統參數。同時，可以收集并儲存系統中的各類系數，將相應的配置偏差上報給運維管理人員，以實現對相應資源的啟動與關閉管理。第二，性能管理。監測EPON 網絡性能，全面收集并分析與其性能相關的數據，并以此為依據，對其性能做出合理判斷。通過這樣的方式，可為系統實際運行中的網絡規劃提供科學依據，保障網絡業務質量。第三，故障管理。檢測并定位EPON 網絡中的各類故障，結合實際情況實施相應的保護切換和恢復等自動化控制操作，包括硬件與路徑節點報警的實時監測、報告與儲存，以及時診斷、定位、處理故障問題[9]。第四，安全管理。采用操作、訪問、控制等方式來管理EPON 相關的應用程序與信息，以免系統受到非法訪問與破壞。

3 基于配電通信技術的配電自動化系統優化策略

經實踐應用測試可知，文章設計的配電自動化系統的平均時延遠低于傳統配電通信系統，且通信距離的延長不會對時延造成影響。與傳統的配電通信系統相比，該系統具備更強的抗干擾能力，在循環模式下，信號發送和接收均不會受周邊設備干擾濾波的影響，系統整體穩定性更高[10]。設計的配電自動化系統只能對配電網中的簡單故障進行自動化運維與配置處理。對于較復雜的故障，該系統雖能立即檢測到相應的故障信號，合理判斷出故障位置、故障類型、嚴重程度及影響范圍等信息，并及時發出相應的故障告警信號，但不能做出自動化的故障運維處理。為解決這一問題，在后續的系統優化中，設計者與技術人員需要引入更先進的智能化技術和設備，以實現電網故障的自動化與智能化運維檢修。例如，可將先進的人工智能機器人集成到該系統中，使其與故障告警端有效連接，以及時獲取故障告警信息，并根據故障情況自動趕赴現場對相應的電網設備設施進行智能化運維處理[11]。這不僅可有效提升配電自動化控制系統的自動運維處理能力，提高電網處理各種故障的效率，同時可以有效降低配網運維檢修工作人員的工作強度與作業負擔，為電力單位節約更多的人力資源成本。

4 結 論

隨著現代電力工程行業的不斷發展，配電自動化與通信技術在現代配電系統運維管理工作中得到了廣泛應用。在此項技術的具體應用中，配電通信技術發揮著不可或缺的優勢。因此，研究者與技術人員應以現代先進的配電通信技術為依托，結合現代電網的實際運維管理需求，對配電自動化系統進行合理設計。不僅可以滿足現代配電自動化系統的實際應用和發展需求，還可以提升配電服務質量，為電力企業的健康發展提供動力。