浅谈光纤通信在配电网自动化上的应用

黄绍红

摘要：本文主要针对配电自动化的基本要求、配电网通信自动化系统的构建与实践以及光纤通信在配电系统中的应用进行简要分析，仅供参考。

关键词：配网；光纤通信；配网调度自动化；配电自动化

中图分类号：U665文献标识码： A

一、配电自动化

1、配电自动化系统概述

配电自动化系统是一项集合了计算机技术、控制技术、数据传输通信技术、现代化设备及管理为一体的综合信息管理系统。目的在于提高供电系统的安全性、可靠性，改进电能的质量，为客户提供更加优质服务的同时节省成本，以自动化代替人工操作，减轻运行人员的劳动强度。

2、配电网通信自动化系统的基本要求

在当前时代背景下，配电网通信自动化系统应当满足配电网的客观发展要求，同时还要考虑未来的发展需求。由于配电网通信自动化系统的构建受配电网结构、经济环境条件的限制，因此，配电网通信自动化系统在建设过程中，应当充分考虑组网技术、传输介质以及网络架构和相关设备的选型，应当与配电网系统的特点、建设规模、具体的业务要求和未来的发展要求相适应。在此过程中，需要合理地利用现存的通信网络资源，设计配电网通信自动化网络架构。对于某一项目而言，如果无线专网覆盖范围内既有生产控制大区终端，又有管理信息大区终端，但是根据无线系统自身的特点和性质，难以在数据信息采集过程中对所采集到的相关数据信息进行业务划分时，本次组网应当采用将数据信息汇总到核心交换机之中，经防火墙传至配网自动化和计量自动化系统中。

实践中，为了实现用户的增加、业务的扩展，本文所研究和建设的配电网通信自动化系统应当有一定的冗余，并且要充分考虑经济性、合理性原则，采用现代化科学通信技术手段，提高数据信息的传输质量和传输效率，同时，还可以有效节约资源，缩短项目的建设周期。配电网自动化通信系统在建设过程中应当满足配电网通信需求，要求具有较高的安全性和可靠性，并且具有速率高，带宽、组网结构科学，合理，覆盖范围广，接入灵活等特点，确保拟建配电网系统的安全性、经济性和高效性。在组建通信网络系统时，应当充分考虑以下三方面的问题：充分利用接口组网的经济性条件，采取适合现有网络技术的组网方式；尽可能多地利用现有资源和技术手段，确保该系统建设的节约性；充分考虑配电网通信自动化系统网络数据信息采集、传输的及时性，在各分区网络之间采用划分不同的通信方式来保证数据信息的安全性和可靠性。

二、配电网通信自动化系统的构建与实践

1、配电网通信自动化系统架构

配电网通信自动化系统的主体架构包括三个层次，即主站系统层、通信系统层和终端系统层。通常情况下，在变电站调度中心设自动化系统主站，经通信自动化网络系统，将配电网采集终端信息数据统一送至自动化系统主站，然后对其进行集中处理。配电网自动化系统与通信自动化系统非常相似，也分为三个主要层次，即骨干通信网（核心层）、接入通信网（接入层）和终端层。首先，接入层对相关信息数据进行预先处理，然后根据其权重大小筛选、上传，以免出现信息拥挤现象。在此过程中，骨干通信网可以有效实现配电网通信子站和配点网通信主站之间的实时通信，通常采用的是光纤通信技术手段；对于接入通信网而言，其作用是实现终端层到配电网各个通信子站的通信，可采用的技术手段有光纤通信技术、载波通信技术和无线通信技术等。

配电网通信自动化系统各层设计要点

2、核心层设计要点

经调查发现，国内部分供电局已经投入使用的通信网络主要包括MSTP光纤传输网、综合业务数据网和调度数据网，各通信子站实现了光纤全覆盖，因此，将大部分通信子站设在变电站。通过综合分析，核心层所承担的主要任务是配电网通信子站至主站的相关业务处理，通过MSTP光纤传输网络和相关技术来实现。在核心层通信组网过程中，利用MSTP光纤传输网传输业务信息和相关数据。一般而言，当通信子站位置的MSTP存在空余端口时，可利用MSTP光传输技术和设备板卡，将汇集于变电站配电网的相关业务数据信息，经SDH或MSTP网络系统送至电力调度中心；调度中心的MSTP技术设备将业务落地以后，利用工业以太网将相关数据信息传至配电网自动化主站系统中。

3、接入层设计要点

配电网络系统结构非常复杂，而且电气设备数量和支线比较多，具有终端分布广等特点；而无线通信覆盖范围广，具有组网灵活、架构方便、终端接入简单等优势。因此，配电网通信自动化系统的接入层建议选用无线专网通信模式，这样可以有效满足配电网相关业务处理的需求。在接入层通信组网过程中，其通信网络采用的是TD-LTE技术条件下的电力无线专网技术。该层为用户终端提供了有效的无线信号接入端口，用户终端层利用无线空中接口可实现与接入层基站的有效连接，接入层通过电力系统光纤通信专网建立与核心网络层的联系，实现无线资源管理和业务调度等功能。无线专网可采用两种方式来实现VLAN：①基于IP的连接方式，即为不同的终端划分差异性IP网段；②基于MAC地址的连接方式。

由实践可知，由于每一个终端MAC地址都具有唯一性特点，因此，可根据终端MAC地址来实现对VLAN的有效划分。具体操作如下：①在无线专网交换机上指定准确的物理接口，并且与VPN网络一一对应。②利用现代无线专网网关设备，对接入终端实施VLAN划分，方式有两种，即IP网段划分和MAC地址绑定，具体根据实际情况来选择。③将无线专网VLAN网和电力VPN网进行有效的互通。由于配电网无线专网只是一种传输通道，因此，数据信息需传送至不同的系统以后，再进行纵、横向的安全隔离。

4、终端层设计要点

在终端层通信自动化系统设计过程中，终端层和接入层之间利用无线专网进行连接通信，终端层的任务是对开关站、配电房和环网柜等配网节点相关设备进行信息数据采集和状态检测。

三、光纤通信在配电系统中的应用

1、光纤通信的优点

现代通信网的三大支柱是光纤、卫星和无线通信，其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信具有以下突出的优点：频带宽、通信容量大。光纤可利用的带宽大约为50000GHz。损耗低、中继距离长。由石英光纤组成的光纤通信系统中继距离可达到200多千米，这对于降低通信的成本、提高稳定性具有特别的意义。抗电磁干扰。光纤具有绝缘特性，免受自然界的雷电干扰、电离层变化等干扰，提高系统的稳定性。无串音干扰，保密性好。光波在光缆中传输，不容易泄露。即使光缆内光纤总数很多，也可以实现无串音干扰，也无法实现窃听，保密性强。光纤原材料丰富，节约金属材料。光纤的主要材料是石英，在地球上有取之不尽的原材料，对于合理利用资源有很大的意义。

2、光纤通信在配电系统中的实现

在传统配电自动化中，可以利用已建成的变电站到主控中心的光纤电话网络进行数据传输，此时，光纤通过MODEM将数字脉冲转换成话音频带占用一路或几路话音通道进行传输。现行主流配电网多采用架设、租用专门的光纤网络进行数据传输，把电话、数据、视频等多种音频、数据业务复用到一根光纤里传输，这种综合各种业务方式于一根光纤进行通信的系统称为综合接入通信，一般的系统都可以用综合通信来完成。

3、ADSL技术在配电系统中的应用

3.1ADSL技术

ADSL技术是近年来发展迅速的宽带通信技术，在远程监控、高速上网、数据传输等方面得到了广泛的应用。ADSL具有频带宽、传输速率快、安装方便等特点，适合在光纤网络的边缘区进行补缺的作用。所以，采用ADSL方式对配电网自动化的配变电进行监控，经济可靠。ADSL在现有的双绞线电话线上，提供高速数字传输，允许同时传输模拟话音信号和数字信号。ADSL不是单纯的双绞线，还包括调制解调、复用、回波抑制、均衡等专用的DSP芯片。ADSL技术具有如下特点：（1）下载速度高。常用的ADSL下载速度为8Mbit/s；（2）非对称性。配电网络中很多业务需要非对称，即上行回传的信息量较少；（3）传输速率自适应。ADSL技术可以使得传输速率随着传输距离和电话线的信号质量自动进行速率的调整。ADSL可以自动选择最高的运行速度，或者根据设定速率进行传输，这种自适应可以保证所有用户提供高质量的服务；（4）多种信号频分复用。在同一条电话线上可以同时进行电话会话和数据传输；（5）ADSL系统成本低。ADSL可以加载到现有的电话线上，因此资源利用率高，系统成本大大下降。

3.2ADSL在配电网系统中的应用

ADSL在农网调度自动化中的应用，首先需要向通信网络服务提供商申请安装ADSL业务，对于距离较远的远端变电站，基于原有的电话装置安装过滤器，对数据和语音进行过滤，并且将信号传输到变电站内部的网络交换机。在农电网自动化配电系统的主站，是由通信服务商单独将光纤架设到系统的调度中心，通过此系统实现ADSL方式的数据传输。为了将农网调度自动化系统的数据进行共享传输，各个分变电站应该先将采集的数据通过铺设好的电话线路汇总到多路复合中心ATU-C。

结束语

科学技术的飞速发展促进了农网调度自动化系统的建设和完善，光纤通信技术作为现代通信业的支柱在农网配电系统中得到了广泛的应用；同时ADSL在性价比方面的优势也在农网调度自动化系统中得到应用，能够满足农网系统的实时数据传输要求，与CableModem、N-ISDN等接入网技术相比，在实时数据传输速度、运行经济等方面都具有明显优势，接入方式简单、运行稳定。对保证农村电网运行的安全性、可靠性、经济性具有重要意义。

参考文献

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