史元浩

摘? ?要：配電網(wǎng)作為高壓輸電線路與用電終端之間的關鍵部分，長期以來受到了人們的廣泛關注。我國配網(wǎng)自動化仍處于試點階段，技術上仍然不夠成熟，尤其是在配電網(wǎng)的通信技術上普及面還較窄。文章從我國配電自動化應用背景出發(fā)，對配電自動化的基本原理及其系統(tǒng)結構進行了介紹，明確了建設難點，對不同的通信方案進行分析對比，提出了一個適用于配電自動化的通信系統(tǒng)方案，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：配電網(wǎng);自動化;電力通信;智能電網(wǎng)

配電自動化技術在國內(nèi)外已有較長的應用歷史。所謂配電自動化，就是以現(xiàn)代電力電子技術、網(wǎng)絡通信技術為基礎，充分利用系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)結構、地理信息等數(shù)據(jù)，采用動態(tài)監(jiān)控、故障保護等手段，構成一套可以保證配電網(wǎng)高效運行、持續(xù)輸出高質量電力的系統(tǒng)[1]。配電自動化的核心實際上在于電力電子技術和網(wǎng)絡通信技術的應用，使其可以實現(xiàn)對配電網(wǎng)的實時監(jiān)控，以保證配電網(wǎng)的高效、穩(wěn)定、安全運行。

1? ? 配電通信技術概述

一般來說，配電自動化系統(tǒng)由配電主站、通信子系統(tǒng)、配電終端設備以及業(yè)務信息平臺等4大模塊組成，可見通信子系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的重要組成部分，它為配電主站和大量的配電終端設備之間搭建了一條數(shù)據(jù)高速公路，是配電自動化系統(tǒng)建設的核心技術之一[2]。鑒于通信技術在配電自動化改造中的重要地位，國家電網(wǎng)公司早在2012年就給出了配電自動化系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)建設標準，推薦以無源光網(wǎng)絡（Passive Optical Network，PON）為主體，充分利用其與配電一次網(wǎng)架的匹配度，降低改造成本、提高運行效率。目前，我國的配電網(wǎng)一次網(wǎng)架結構通常有不同的組網(wǎng)形式，較為常見的主要包括射線網(wǎng)、樹狀網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)等，PON 組網(wǎng)技術對這些形式的網(wǎng)架具有很好的適應性。

2? ? 配電通信系統(tǒng)建設的難點

配電自動化中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)以及配電控制過程中需要用到的大量指令，都需要通過一定的方式進行傳輸和共享，這就是配電系統(tǒng)通信子系統(tǒng)的主要功能，它在整個配電自動化技術中起到了十分關鍵的作用，在一定程度上配電自動化技術的應用核心就在于通信技術的應用[3]。盡管各國都知道其重要性，但由于通信系統(tǒng)的性能與各國、各地區(qū)的配電網(wǎng)結構、環(huán)境和經(jīng)濟等條件有著密切的關系，其建設過程和技術水平往往很難滿足要求，加上當前的配電網(wǎng)在組網(wǎng)技術、網(wǎng)架結構、傳輸介質等方面的發(fā)展均比較滯后，因此必須在實踐中不斷優(yōu)化配電自動化系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)?？紤]到通信系統(tǒng)的重要性，本文按照各地區(qū)的不同配電網(wǎng)現(xiàn)狀，通過因地制宜的手段對通信體系進行設計和開發(fā)，使之滿足配電自動化系統(tǒng)通信要求的同時，又能適應各地區(qū)的統(tǒng)一管理要求。

3? ? 配電通信技術的選擇

根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇槭欠駷閷嶓w可以將通信技術分為有線和無線通信。其中前者又可以進一步分為光纖通信和電力線載波通信，光纖通信的主流技術包括以太無源光網(wǎng)絡和工業(yè)以太網(wǎng)技術，電力線載波通信屬于中壓載波技術。光纖通信技術在配電網(wǎng)中更具有優(yōu)勢，因為配電網(wǎng)通常具有負荷變化大的特點，對通信系統(tǒng)的可靠程度要求極高，并且許多城市有大量的預留管孔資源，可以實現(xiàn)低成本大覆蓋建設。根據(jù)地區(qū)配電自動化系統(tǒng)的建設目標和應用要求，本文采用了基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡（Ethernet Passive Optical Network，EPON）通信技術。對少部分光纖無法覆蓋的區(qū)域，以無線通信技術作為補充，使整個通信網(wǎng)絡的建設成本降到最低，資源利用率實現(xiàn)最優(yōu)，運行效率得到有效保證，便于網(wǎng)絡的擴展與維護。

4? ? 配電自動化通信方案設計

配電自動化系統(tǒng)屬于電網(wǎng)通信網(wǎng)，在結構上由通信主干網(wǎng)和接入網(wǎng)兩個層次構成，其中接入網(wǎng)一般以PON為主流，傳輸網(wǎng)則以同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）網(wǎng)絡為主，在通信過程的實現(xiàn)上，光纖接入網(wǎng)是經(jīng)過調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的轉接而進入SDH骨干網(wǎng)的。

光纖專網(wǎng)通信網(wǎng)接口設計中，光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）和骨干光傳輸設備采用千兆以太網(wǎng)傳輸，光網(wǎng)絡單元（Optical Network Unit，ONU）和配電終端之間、無線終端與配電終端之間，由于數(shù)據(jù)格式的區(qū)別需要引入快速以太網(wǎng)傳輸，外網(wǎng)和主站電氣隔離設備則通過2 M接口交換數(shù)據(jù)。

通信主干網(wǎng)是網(wǎng)絡的最高層次結構，它必須為全部110 kV及以上變電站提升通信服務，同時還要滿足遠程調度中心以及運營單位的業(yè)務需求。主干網(wǎng)是配電通信網(wǎng)的核心，必須具備高可靠性和實時性，通過安裝雙路由保證系統(tǒng)在故障情況下的自愈時間不超過50 ms。

通信接入網(wǎng)主要由10 kV配電通信網(wǎng)、分段互聯(lián)開關和環(huán)網(wǎng)柜等設備組成，它是各種業(yè)務數(shù)據(jù)進入網(wǎng)絡的必經(jīng)途徑。配電業(yè)務對接入網(wǎng)的可靠性和實時性也有極高的要求，需在采集點數(shù)多，運行情況復雜的情況下仍然可以高效完成通信接入任務，由于接入層對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和成本投資有較大的影響，因此是配電網(wǎng)自動化通信子系統(tǒng)建設的重點。根據(jù)我國配電網(wǎng)自動化發(fā)展趨勢，接入網(wǎng)全部采用光纖通信以提高傳輸質量。主干線路和分支線則通過EPON光纖網(wǎng)絡完成數(shù)據(jù)傳輸，通信終端接入方式采用RJ45，RS232和RS485，形成光纖專用網(wǎng)絡，環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關等終端設備的數(shù)據(jù)由EPON網(wǎng)絡傳輸至變電站。

5? ? 結語

本文提出的配電網(wǎng)通信方案是在目前大部分地區(qū)正在推廣的主流技術的基礎上優(yōu)化而來的，實用性很強，具有較大的推廣意義。本方案在某城市配電網(wǎng)配電自動化項目上成功進行了試點，待進一步完善后有望推廣更城鄉(xiāng)地區(qū)，逐步完善智能電網(wǎng)和堅強電網(wǎng)建設。

[參考文獻]

[1]陳立新，王佳艷，王克杰，等.配電自動化及通信系統(tǒng)建設方案研究與應用[J].技術與市場，2019（7）：28-30.

[2]鹿優(yōu)，徐偉.無線通信技術在智能配電網(wǎng)中的應用[J].國網(wǎng)技術學院學報，2019（1）：16-20.

[3]加云崗，孫媛，杜峰，等.基于4G網(wǎng)絡的配電自動化系統(tǒng)通信子系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應用，2019（2）：113-117.