配电自动化系统通信网络构建模式探讨

配电自动化系统通信网络构建模式探讨

梁顺

（国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211102）

摘要：本文分析当前配电自动化系统需求以及特点的情形下，探讨了光纤通信技术在配电自动化系统的使用方案，希望可以满足配电自动化系统建设的需求，为通信行业带来一定的参考价值。

关键词：配电自动化系统；通信；通信方案；探讨

一、配电网自动化对通信的要求

在配电自动化系统建设中，需要实现对配电站所、环网柜、柱上开关、配变等设备的实时监控，相应建设大量的FTU、DTU等配电智能终端设备。为实现对该类配电智能终端设备的有效、实时监控，在通信网络构建上需要选择快速、高带宽通信方式，同时为保障通信信息安全性，需要考虑通信网络的信息安全防护配置方案，保障配电自动化系统安全可靠运行。我国现有配电网规模庞大，各类一次设备大量分布于户外，运行环境相对恶略，因此户外的通信设备要求都要能抵御风吹日晒、雷电风雪的侵袭，同时在各类电磁干扰方面的抵抗性方面要求较高。

二、通信方式的选择

在我国电力系统现有通信网络组网方式中，常用的通信方式主要有光纤专网、无线公网、电力载波等多种方式，其中电力载波是指利用高压电力线、中压电力线或低压配电线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的通信方式，其优点是可以有效利用现有配电电力线路资源。电力线载波通信系统由电力载波设备和高频通道组成，目前一般采用相地结合的高频通道来实现电力线载波通信。近些年，部分配电自动化建设地区试点采用电力线载波通信技术来建设电力配网自动化通信的基础网络，但由于技术的局限，一直停留在低频窄带（几千比特率）的通信水平上，通信速率有限、通信信道不稳定，不能满足智能电网对配网智能化的通信需求。

无线公网通信模式，主要是电力公司外租电信运营商的无线公网（CDMA、GPRS等）面向社会开放的通信系统和设备所提供的公共通信服务，利用公共通信方式，既可以传输电力系统的语音业务，也可以传输自动化等数据信息业务。其具有地域覆盖面广，技术成熟可靠，建设和维护质量高等优点，但也具有非常突出的缺点，即存在着通信费用（主要是线路租用费和通信费）的长期大量支出，配网自动化数据的安全隐患和配电网自动控制的安全隐患等问题，目前按照电力系统信息安全防护要求，不允许以该种通信方式进行遥控操作。

光纤通信和其他通信方式相比较，具有以下优点：

(1)极大的传输容量：光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8~9个数量级，故所开发的容量很大；

(2)极低的传输衰耗：目前达到0．2dB／km，比目前容量最大的通信同轴电缆的每公里衰减要低一个数量级以上，极大的增加无中继传输的距离，适用于长途干线的通信；

(3)抗电磁干扰性好：光纤用的材料是绝缘体，光纤不受强电干扰、电气信号干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。另外，光纤体积小、重量轻、便于施工维护，光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。

(4)扩容便捷：一条带宽为2Mbps的标准光纤专线很容易就可以升级到4M、10M、20M，最大可达1000Mbps，其间无需更换任何设备。

三、光纤通信的实现方案

当前国内配电自动化系统光纤通信网络构建，建议采用EPON无源光组网方式，无源光EPON是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素，仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。

EPON技术主要由局端设备（OLT）、站端设备ONU、光分支网络ODN及光缆组成。局端设备（OLT）集中安装在变电站通过配用电通信网骨干层传输到通信主站中，在通信主站提供千兆以太网接口与自动化主站系统连接。ODN根据实际线路情况配置，ONU安装于配电终端设备箱中，通过一个或多个以太网接口、RS485、RS232接口，与采集终端设备相连，实现配电终端信息的接入,与局端OLT通信并上传于通信主站，以便于集中管理维护。如下图1所示：

采用无源分光器，将配电通信子站设备OLT以手拉手保护方式、双PON口环型保护方式进行组网，配电通信终端设备ONU采用并联方式在分光器的接入点进行汇接，通过手拉手线路形成保护光环，构建宽带、稳定的通信网络，既实现抗多点失效，又实现主干线路的保护，确保设备实时高效的运行，如图2所示：

为保证配电通信组网方式与一次网架的一致性，可根据配电自动化建设区域配电网“手拉手”和“多联络”的组网方式，无源光网络科采用如下组网方式解决一致性问题。

不同变电所“手拉手”组网方式

组网特点：

变电站OLT设备实现双备份，OLT形成环网。

每个ONU具有双PON口，冗余1+1备份。

抗ONU多点失效。

带宽可达1000M

覆盖范围达20KM

同变电所不同母线采用“双PON口”组网方式

组网特点：

主干使用2芯光纤互为备份。

每个ONU具有双PON口，冗余1+1备份。

抗ONU多点失效。

带宽可达1000M

覆盖范围达20KM

当ONU设备故障时并不影响其他站点的业务正常运行，当光缆发生中断时ONU立即切换到备用PON口工作，业务切换时间小于50ms，满足了业务保护的需求。

“多联络”组网方式

针对一次网架的“多联络”组网方式，EPON可采用同变电所不同母线“手拉手”与不同变电所“手拉手”组网方式向结合的方式，实现一次网架的一致性。

四、结束语

随着我国社会经发快速发展，配电网建设规模日益庞大，实施配电自动化建设，实现配电网可观可控易维护，是适应国民经济快速发展与居民物质文化生活水平日益增长的重要手段。通过利用EPOP光纤通信技术对配电自动化主站至各节点之间的高速、可靠、全面支撑，能够使配电自动化系统获得主站和各节点之间的高速、低时延通信通道，通过配电主站和配电终端的配合，实现配电网故障区段的快速切除与自动恢复供电等功能，更能满足未来智能配用电业务的多样性需求。

参考文献

[1]肖雪.通信技术在自动化系统中的监控功能[J].网络安全技术与应用.2017(01).

[2]王强.智能化配电自动化系统的设计与应用[J].计算机光盘软件与应用.2014(01).