配电自动化通信网设计架构探究杨圆圆

配电自动化通信网设计架构探究杨圆圆

杨圆圆

(山东国信电力科技有限公司山东济南250002)

摘要：首次引进国外类似产品，消化吸收，形成自我研发。我国配电自动化系统已经越来越多的国内通信终端进入市场，提高了国内通信终端产品的性价比，应用于城乡电网改造项目日益广泛，将大大促进和提高城乡电网重建。本文将对配电自动化通信网设计架构进行设计，之后对其应用进行分析。

关键词：配电；自动化；通信网

引言

通信是电力分配自动化系统的重要组成部分，控制中心分配网络允许远程收集、传输和远程控制数据，其结构和功能在电力分配自动化系统中扮演着非常重要的角色。

1、配电自动化通信系统的特点

数据报告是电网规划和分配自动化系统的一个重要组成部分。数据通信可在厂站内、厂站与控制中心之间进行。配电网自动化系统需要有效的广域网传输数据和控制指令，配电自动化通信系统具有独特的特点。(1)关于终端节点的数据非常多；配电网由变电站、配电变压器、无功补偿等组成。为了有效监控配电设备和变电站设备，低压侧需要安装大量智能设备，这些智能设备可以执行远程控制和自动复制等功能，配电自动化系统中的终端节点相对较大。实际上，为了降低成本，可以直接控制关键设备并简化系统结构。在我国同一个地区自动化系统的终端数量少于一个数量级，一些大、中城市需要成千上万个终端节点。（2）通信距离短；配电自动化通信节点距离短，经常结合使用配电主通信网络和分支通信网络。自动抄录和社区监测需要变电站或封闭变电站进行传输，通信距离通常控制在2-3公里以内。(3)交流的数据较少；配电网的主要设备是变压器和断路器，配电网自动化主要监测这些设备，通信数据量非常小。数据量大大低于变电站的数据量。(4)通信节点分散；因为配电网设备本身具有广泛分布的特点，自动化终端与配电网设备相连，导致通信节点分散。

2、配电网自动化通信网架构设计

2.1总体设计

在本文设计思路当中，配电网自动化通信网架构设计主要分为3个步骤，即配电网主站与子站通信网设计、子站与终端通信网设计、用户通信网设计，下文将先对3个设计步骤的设计思路进行阐述：

2.1.1配电网主站与子站通信网设计思路

因为配电网主站与子站之间存在信息量大的特点，同时介于业务需求，通信网必须具有较高的稳定性与可靠性，所以本文将采用光纤通信技术来进行设计。具体来说，将采用SDG/PDH光纤以太网组成自愈环形结构，再配置交换机、以太网/E1转换机来实现主站与子站之间的通信网连接。

2.1.2子站与终端通信网设计

因为现代配电网的范围宽广，所以其中终端的数量有很多，此时就必须进行子站与重点之间的通信网设计。在现有条件下，本文考虑到通信介质问题，将选择光纤以太网方式、自愈双环网来进行设计，这两种连接方式将根据子站与终端之间的距离而定，即针对远距离将采用光纤以太网方式；针对短距离采用自愈双环网。顺带一提，在其他案例当中，也有采用双绞线的子站与终端通信网设计方法，这种方法的通信距离可长可短，但是相较之下其稳定性相对较弱，所以本文没有采用该方法。

2.1.3用户通信网设计

此实现主站与子站的内部通信。

2.2光纤设计方案

在上述分析之下将对光纤进行设计，设计形式为分层结构具体分为两层：骨干层、接入层，下文将对这两项设计进行分析：

2.2.1骨干层设计

首先在配电变电所处安置光线路终端，再利用变电所数据传输设备实现与配电通信主平台的连接，传输设备方面采用MSTP代替传统SDH设备，因为在本文设计条件下，SDH设备不太支持以太网，并且其网络容量也存在问题，因此采用相对先进的MSTP设备。图1为骨干层数据传输网络结构。

图1为骨干层数据传输网络结构。

2.2.2接入层设计

接入层主要实现了双向配电自动化终端信息传输，具有单点信息量小、电网控制类业务需求较多的特点，在这些特点之下，本文认为接入层必须具备良好的数据传输实时性、可靠性、安全性。在上述要求之下，本文选择了光缆来进行设计，即将光缆与所有配电自动终端的开闭所、环网柜相互连接，同时配置以太网无源光网络单元，还建设了接入层光网络，以此使接入层的容量增大，提高其安全性、可靠性。此外，光缆结构方面，采用多分段多联络、多分段联络两种形式进行设计，线路形式为环网。

3、配电自动化通信方案

3.1有线通信技术

基于IP的配电自动化通信方案可降低设施建设成本，促进信息共享，并将成本计量、自动抄录等功能纳入系统，以便于管理。光纤通信是利用光波作为信息载体和传输长光光纤的方法。该方法的优点是光电器件和光纤本身故障的概率相对较低，电磁干扰对其影响较小，信息传输可靠性较高，光纤通信率较高，具有大容量特点，速率除了一般数据传输外，还可以传输图像和语言，将其应用于配电自动化，使用现有光纤网络，并在必要时对其进行调整和升级，以满足业务需求；也可以为信息传输工作单独构建光纤，光纤在自动化系统中应用，通常作为主要通信线路，实际工作中有两种应用:模块和单模。这种办法的缺点是电力系统比较广泛，有很多终端和变电站，需要大量的经济投资。混合载波通信可在不考虑专用通信线路位置的情况下进行，并可沿电力线到达系统的所有环节，在电力系统中得到广泛应用，载波通信分为输电线路和配电线路两种类型。其缺点是，信息传播受地形因素的影响，传播率低，受其他因素的影响，而且容易出现非线性失真。电感和电容较大，使用成本较高，电路故障时也会影响数据传输。虽然现场总结技术实现了设备互联和分散控制等优点，但由于标准不一致，不利于统一网络的组织工作。

3.2无线通信技术

无线局域网采用红外线或无线电，传输方式为无线信道，数据传输速率高。智能终端具备无线传输能力后，可以构建远程站与变电站之间的局域网，实现实时数据采集和设备控制，微波传输特性体现在容量大、距离长、性能稳定等方面。但是，缺点是只能以直线方式访问，而且这是点对点传输模式，如果两点之间存在障碍物或传输距离过大，则需要额外的中继器。微波通信的使用受到地理和气候因素的严重影响，也需要特定频率。相关理论表明，随着信噪比下降，传输带宽增加，传输信道容量得到保证。您可以增加带宽以获得较低的信息错误率，一种宽带通信方法，这种方法具有良好的传输速率、广泛的地理适用性和经济应用。无线迁移区的数据通信功能体现在成本低、可靠性高、频谱利用率高等方面，GPRS是基于GSM的分组数据传输。前者的网络相对稳定，数据传输速度快，覆盖面广，从而满足了任务的通信速度要求。这种方法的缺点是，声音通常在网络上处于优先地位，而且数据流量的稳定性得不到保证。由于通信协议简单，数据安全得不到保证，虽然该协议可以使用公共网络资源，但不能双向发送和接收数据，通信阻塞容易实现。

结束语

实现配电自动化需要有效的通信手段，有许多通信手段和设备可以通过控制信号和大量终端信息满足主站之间的需求。复杂的电网结构在城市和农村地区有不同的特点。配电自动化的通信环境较差，单一数据流量低，通信点数量多，配电相对较低，配电网自动化中仍然缺乏满足需求的相对简单的通信。

参考文献:

[1]徐瑞丽，尹飞凰，孙银生.光通信网络在电力配电自动化系统中的设计思路构架[J].激光杂志，2015（2）：93~95.

[2]蒋晓峰.光通信网络在电力配电自动化系统中的设计思路构架[J].电子技术与软件工程，2017（23）：111.

[3]刘柱,赵明科,张京娜.基于基带拉远LTE230MHz的配电自动化通信系统设计[J].电力系统通信,2017(12):35-39