地区配电通信网建设浅谈

叶斌

摘 要：通信网络是配网自动化、智能化管理、电力用户用电信息采集等系统的实现载体，是自动化系统不可或缺的部分。将配电自动化终端、保护测控装置、配变监测終端等采集的信息送往配电自动化主站、负控中心等运行管理中心，作为配电管理系统的基础信息，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和管理等功能。

关键词：地区配电;通信网;建设

配电自动化业务的突出特点是点多面广，数据流量小但实时性要求较强，其中，带有“三遥”功能的终端要求实时性与主网架一次设备相同，因此，对配电通信网提出了严格的需求，主要体现在实时性、可靠性、安全性上。在选择时，应综合考虑技术成熟、可维护、工程建设简易、经济、先进性等因素，为配网自动化采集系统提供稳定可靠的数据交互通道。

对于具备“三遥”功能的配电终端，由于涉及到开关设备的控制，处于安全I区信息，应采用专网方式通信，确保安全性和实时性。对于只具备“二遥”（遥信和遥测）功能的配电终端，由于不涉及到开关设备的控制，处于安全III区信息，可采用其他方式。在鼓楼示范区工程建设中，福州配电通信网主要采用光纤通信方式，对部分光缆难以敷设的站房辅以载波通信或公网无线通信方式。

1.配电终端采集业务流量

配电终端实时信息流量800b/s。每个变电站的配电自动化信息流量不超过800kb/s。配电终端视频监控流量：单个视频监控2Mb/s，一般不超过4.5Mb/s。配变（电能质量）监测基础业务：76.8kbps。按照现阶段应用标准要求，配电自动化信息带宽不超过800kb/s，对于将来智能电网的发展要求，增加可视化、互动服务应用的情况下，需要通信流量4.5Mb/s。到时候配电系统的通信带宽将达到5.4Mb/s。

2.建设技术路线

从技术、安全以及运行维护等方面综合考虑，为满足配电自动化、电力用户用电信息采集等系统的通信需求和二次系统安全防护技术规范，配电通信网采用光纤为主、载波和无线相结合的多样化的通信方式。配电自动化通信系统建设目标为由光纤通信网组成环型结构，以达到实时传输数据、有双向通信能力、信道可靠、线路故障时能保证正常通信的要求。配电通信网络分为：主站层、子站层、终端层。主站层由一台三层工业以太网交换机构成。为整个网络提供VLAN，路由等协议。确保终端数据与主站服务器之间的通信。子站层由设置在各变电站的工业以太网交换机通过百兆光纤接口组成环网，能够为业务传输提供冗余通道，提高网络的可靠性;终端层部分由各变电站所属供电区域内的终端设备处设置的工业以太网交换机，及环网柜处设置的工业以太网交换机组成。接入层网络根据各变电站所属区域划分相应的子网，每个子网内设置的二层工业以太网交换机和本变电站设置的二层工业以太网交换机通过百兆光口组成环网。

通信介质首选光纤，这主要考虑光纤通信稳定、带宽大、业务丰富，能够满足各类应用的要求。在老市区或在施工难度大、建设成本高的区域有限地使用中压载波通信。在通信线路敷设困难，对数据实时性要求不高，且数据量较小的场合适量使用无线通信。

在光纤通信技术领域，SDH光纤通信采用环形拓扑时支持快速自愈，可以实现在小于100毫秒的时间恢复因故障中断的网络，且支持多个优先级队列实现QoS的业务区分，支持VLAN划分，针对工业应用的设计，电磁兼容性、工作温度、防震等指标符合工业现场的要求。比较而言，工业以太网技术和以太无源光网络光纤更适合配电通信领域。

宽带电力线通信技术可为配用电通信网络提供高速的实时通信通道，为信息采集系统的实时性、可用性及实用性提供技术保障。宽带电力线通信技术采用OFDM自适应载波调制、RS编码、可编程频谱等技术，能够很好的适应低压电力线信道特性，保证了通信可靠性;在信道访问机制及通信协议设计上考虑了自动中继路由及网络重构功能，使得通信无盲区;通过时分中继、频分中继、智能路由计算、自动中继等技术手段实现网络重构，可实现整个低压配电线路的通信网络覆盖。

宽带电力线通信技术利用电力线路作为传输通道，具有不用布线、覆盖范围广、连接方便、传输速率高、与电网建设同步等优点，实现核心芯片技术国产化，研发适用于国内低压配电网特性的产品和设备，逐步实现宽带电力线通信的产业化发展。

公网通信方案主要是利用公网运营商的通信通道来进行信息传送，根据传送方式的不同，分为无线和有线两种方案。公网有线方案主要分为电话拨号、专线等方式，采用电话拨号方式应用较少，采用公网专线（光纤，2M，DDN）方案安全可靠性较好，但租用费用很高。实际应用中无线公网方案使用较多。

无线公网通信是指配用电终端设备通过无线通讯模块接入到无线公网，再经由专用光纤网络接入到主站系统的通信方式，目前无线公网通信主要包括GPRS、CDMA、3G、TD-LTE等。GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，数据传输速率一般可以达到57.6Kbps，峰值可达到115Kbps—170Kbps。CDMA技术从扩频通信技术基础上发展起来，传输速率高，理论峰值307.2Kbps，实际应用可达到153.6Kbps，传输速率优于GPRS。

无线公网通信方式具有初期建设成本较低的优点，但由于本质上无线公网和互联网是相通的，无线公网通信方式的安全性、可靠性、实时性不能保证，无线公网通信方式的通信速率和基站接入用户数目关系大，当接入用户数目增加时，通信速率不能保证。

EPON技术由于组网方式较为灵活、纤芯资源利用率高，近年来已快速成为电信公网中的主流设备，在电信迅速形成标准技术体系。在电信技术基础之上，国网公司正在积极制定完善电力系统应用的相关技术、测试标准，总体上技术发展前景较好。当前国内外主流的通信设备供应商均能提供EPON设备，正积极展开电力特有工业环境测试工作。目前实际应用的经验表明，EPON网络使用总线方式的拓扑时分光以不超过5级为宜，更适合单点发散的使用环境，如用户接入。EPON的不足之处是因为分光器的存在导致设计、施工、维护工作较为复杂，必须在设计阶段做好将来的规划，保证可扩展又不浪费，并且要合理计算各种可能的光功率损耗，这方面工作量很大。

总 结

光纤工业以太网技术比较成熟，可靠性高，在电力系统、轨道交通等行业中已有较多应用。可以灵活的组成星型网，树型网，环状网，相切环网，环间耦合网和环带链状网等各种形式，且任意端口均可组成环或者链，与配电网特点相适应。经过多年的实际应用，这类交换机已能满足工业应用环境，具有工业级的抗电磁干扰、静电环境、粉尘、瞬时高压等要求。基于TCP/IP标准的开放式通信网络，使不同厂商的设备很容易互联。总体来说，工业以太网组网灵活、节点接入方便，可根据需要增减设备，设计、施工、调试相对无源光以太网技术简单。在采用光以太通信方式的通信设备内集成了串口服务器的功能，能直接兼容配电终端上RS232/485等串行通信接口，简化了串口服务器的环节，为维护带来了便利。

参考文献

[1] 王洪剑，白跃伟.光纤通信远程监测系统创新设计研究[J].数字通信世界，2015

[2] 王健，常攀峰.基站远程控制系统设计与实现[J].微计算机信息，2014