基于配电通信技术的配电自动化系统设计与优化

周雨欣

（国网江苏省电力有限公司南京市江宁区供电分公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

在配电通信技术的支持下，配电自动化系统发挥出了显著的应用优势。在现代配电自动化系统的具体设计中，设计者需要充分了解配电通信技术，并以此为依据，结合实际情况与应用需求，合理设计配电自动化系统。这样才可以有效确保现代配电系统的运维与管理质量，促进配电系统的发展。

1 配电通信技术及其在配电自动化系统中的应用优势

1.1 配电通信技术的基本概述

配电通信技术是指借助配电网中的中低压线路来快速传输数据、图像和语音等多媒体业务信号，在无新线的状态下为用户提供满足实际需求的宽带接入服务。随着现代科技的不断发展，越来越多的配电通信技术在电力系统中得到了广泛应用，为电力自动化系统的设计与应用提供了有力的技术支持。

1.2 配电通信技术在配电自动化系统中的应用优势

就目前的配电自动化系统来看，配电通信技术在配电自动化系统中的应用优势主要表现在以下几方面。第一，配电通信技术具有足够的带宽与较高的通信传输效率，可以满足配电系统实时传输大量信息数据的需求。第二，该技术具有良好的抗干扰能力，可进一步提升系统整体通信的稳定性和可靠性，为系统整体运行质量的提升提供了有效保障。第三，该技术可以自动采集并优化配电网中的信息，以满足现代配电网的自动化与智能化发展需求[1-2]。

2 基于配电通信技术的配电自动化系统设计分析

2.1 配电通信技术选用

为有效解决传统配电通信技术通信稳定性差、抗干扰能力不足、通信距离受限等问题，本次配电系统设计引入了中压宽带载波通信技术。中压宽带载波通信技术的基本应用原理是利用多个窄频带的子载波对有效频谱进行切割处理，确保子载波副频率的响应保持正交或重叠，通过并行传输子载波数据的方式进行正交子载频调制，以准确获取调制子信号[3]。借助该技术中的保护间隔，可以将部分信号从末端转移到前端，以形成循环，使通信时延低于保护间隔，避免在离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）计算过程中出现信号跳变问题。此外，该技术能够有效克服不同码元件之间的相互串扰，使同步传输的符号免受影响。中压宽带载波配电通信技术的基本调制如图1 所示。

图1 中压宽带载波配电通信技术的基本调制

2.2 配电自动化系统骨干层设计

在配电自动化系统中，骨干层的主要作用是上传各配电通信子平台的终端信息、下发配电终端的各种命令信息，并为配电主站与各工作站之间的信息交换提供支持。文章设计的配电自动化系统中，骨干层的每一个电站都配置了多业务传送平台（Multi-Service Transport Platform，MSTP）[4]。借助MSTP，光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）可直接传输各类信息，且不受其他任何节点的干扰，能够有效避免通信数据流向和传输网络结构不一致所导致的宽带浪费。同时，MSTP 可以调整主环网结构，使网络具有更高的可靠性，节约宽带与主站端接口等资源，并提高整体网络效率。MSTP 也可以有效隔离主网与配电网的传输，使信息传输更具安全性。配电自动化系统骨干层的基本结构如图2 所示。

2.3 配电自动化系统接入层设计

接入层是配电自动化系统关键的组成部分之一，主要负责电网中各类配电信息的双向传输。在配电自动化系统的设计中，由于接入层与骨干层之间的通信传输信息量较小，且此种模式下系统需要控制的电网传输链路较多，因此系统整体通信传输效率较低，控制难度较大[5]。为有效解决这一问题，提升配电自动化系统的通信效率和稳定性，在各通信子网与主网之间建设了一个接入层传输网络。接入层主要通过MSTP 来获取无线终端装置（Communication Line Terminal，CLT）、馈线终端装置（Feeder Terminal Unit，FTU）、无线终端设备（Data Transfer Unit，DTU）及物联网中的通信信息，并将通信信息实时上传至骨干传输网络和远程工作站。此外，还可以将骨干传输网络和远程工作站下达的指令实时传输给各子网终端和物联网[6]。该设计方式不仅可以有效保障配电自动化系统中的骨干层与各个接入层之间的配电通信效率，也可进一步简化整体控制，提高系统的适应性与安全性。基于配电通信技术的配电自动化系统接入层基本通信结构如图3 所示。

图3 基于配电通信技术的配电自动化系统接入层基本通信结构

2.4 配电自动化通信系统设计

由于配电系统的整体结构较为复杂，因此要设计一个最具针对性的配电自动化通信系统，以满足各设备与子网、子网与主网之间的相互通信需求。本次设计综合应用了配电自动化系统中的骨干层和接入层，并将配电通信平台建立在配网主站上，通过统一接口与配电主站系统进行，使两者之间达到良好的互联效果，满足配电自动化系统运行过程中的实际通信需求[7]。配电通信管理系统由多个子系统组成，子系统主要负责管理各类通信设备终端的实时运行状态和故障报警信息，通过实时收集和处理各设备的运行数据，可以及时发现故障问题，为远程配置提供支持。

以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network，EPON）是配电自动化通信系统的核心，只有确保EPON 运行稳定，才可以有效保障系统整体的通信效率、质量和安全性。因此，在设计该系统时，要采取合理的措施来加强对EPON 的管理，以确保稳定运行[8]。为实现这一目标，设计者以可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、大数据分析技术、人工智能神经网络技术等为依托，在配电自动化通信系统中设计了以下4 个EPON 管理功能。

第一，配置管理。向EPON 组织提供满足其实际运行需求的数据和资源，对整体配电网络系统进行合理的构建与维护，通过网源识别来确保基础配置的合理性，并通过配置监控与调节等方式合理设置系统参数。同时，可以收集并储存系统中的各类系数，将相应的配置偏差上报给运维管理人员，以实现对相应资源的启动与关闭管理。第二，性能管理。监测EPON 网络性能，全面收集并分析与其性能相关的数据，并以此为依据，对其性能做出合理判断。通过这样的方式，可为系统实际运行中的网络规划提供科学依据，保障网络业务质量。第三，故障管理。检测并定位EPON 网络中的各类故障，结合实际情况实施相应的保护切换和恢复等自动化控制操作，包括硬件与路径节点报警的实时监测、报告与储存，以及时诊断、定位、处理故障问题[9]。第四，安全管理。采用操作、访问、控制等方式来管理EPON 相关的应用程序与信息，以免系统受到非法访问与破坏。

3 基于配电通信技术的配电自动化系统优化策略

经实践应用测试可知，文章设计的配电自动化系统的平均时延远低于传统配电通信系统，且通信距离的延长不会对时延造成影响。与传统的配电通信系统相比，该系统具备更强的抗干扰能力，在循环模式下，信号发送和接收均不会受周边设备干扰滤波的影响，系统整体稳定性更高[10]。设计的配电自动化系统只能对配电网中的简单故障进行自动化运维与配置处理。对于较复杂的故障，该系统虽能立即检测到相应的故障信号，合理判断出故障位置、故障类型、严重程度及影响范围等信息，并及时发出相应的故障告警信号，但不能做出自动化的故障运维处理。为解决这一问题，在后续的系统优化中，设计者与技术人员需要引入更先进的智能化技术和设备，以实现电网故障的自动化与智能化运维检修。例如，可将先进的人工智能机器人集成到该系统中，使其与故障告警端有效连接，以及时获取故障告警信息，并根据故障情况自动赶赴现场对相应的电网设备设施进行智能化运维处理[11]。这不仅可有效提升配电自动化控制系统的自动运维处理能力，提高电网处理各种故障的效率，同时可以有效降低配网运维检修工作人员的工作强度与作业负担，为电力单位节约更多的人力资源成本。

4 结 论

随着现代电力工程行业的不断发展，配电自动化与通信技术在现代配电系统运维管理工作中得到了广泛应用。在此项技术的具体应用中，配电通信技术发挥着不可或缺的优势。因此，研究者与技术人员应以现代先进的配电通信技术为依托，结合现代电网的实际运维管理需求，对配电自动化系统进行合理设计。不仅可以满足现代配电自动化系统的实际应用和发展需求，还可以提升配电服务质量，为电力企业的健康发展提供动力。