电网配网自动化通信系统规划.doc

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电网配网自动化通信系统规划

摘要：

可靠的电力供应是保证现代生活方式的先决条件，随着我国经济社会持续健康发展和人民生活水平不断提高，对坚强电网建设、电网安全稳定运行、电能质量和优质服务水平提出了更高要求。

如何建设自愈、优化、互动、兼容的智能配电网，进一步提升电力生产过程的自动化，提高企业信息化管理和服务水平，实现配网精益化管理是目前主要需解决的问题。

本文主要讨论电网配网自动化通信系统规划。

关键词：

配网自动化，通信系统，电网

正文：

一、配电自动化的定义

通常，110KV及以下电力网络属于配电网络，配电网直接供电给用户，通过众多挂接于上面的配电变压器，将电能分配给诸用户。

随着国民经济的高速发展，电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失。

因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，为广大电力用户不间断的提供优质电能。

配电自动化（DistributionAutomation，简称DA）就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、用户数据、电网结构数据和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的现代化。

配电系统自动化是配电系统运行、管理的有机组成部分。

配电自动化系统（DistributionAutomationSystem，简称DAS），从功能上可以分为两大部分内容，即包括基础配电自动化和配电管理层。

基础配电自动化主要实现数据采集、运行工况监视和控制、故障实时处理，主要包括变电站（配电所）自动化系统、馈线自动化（FeederAutomation，简称为FA）、配电SCADA系统。

配电管理层主要实现配电管理、停电管理、工程管理、电能计量管理及配电高级应用。

其主要内容包括配电工作管理系统、用电管理自动化系统、配电高级应用软件（D-PAS）。

通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统，称为配电管理系统（DistributionManagermentSystem，简称为DMS）。

配电自动化从功能上讲应包括配电网络的数据采集与控制（SCADA）、馈线自动化（FA，即故障定位、隔离、非故障区段的恢复供电）、负荷管理/地理信息系统（AM/FM/GIS）、配电应用分析（PAS）等。

配网自动化系统的特点是：

信息量大；在线分析和离线管理紧密结合；应用分析和终端设备紧密结合；一次设备和二次设备紧密结合。

二、配电自动化的建设内容

配电网自动化系统的建设应包括以下五方面：

配电网架规划、馈线自动化的实施、配电设备的选择、通信系统建设和配网主站建设。

1、配电网架规划

合理的配电网架是实施配电自动化的基础，配电网架规划是实施配电自动化的第一步，配电网架规划应遵循如下原则：

遵循相关标准，结合当地电网实际；

主干线路宜采用环网接线、开式运行，导线和设备应满足负荷转移的要求；

主干线路宜分段，并装设分段开关，分段主要考虑负荷密度、负荷性质和线路长度；

配电设备自身可靠，有一定的容量裕度，并具有遥控和某些智能功能。

2、配电网馈线自动化

配电网馈线自动化是配电网自动化系统的主要功能之一。

配网馈线自动化是配电系统提高供电可靠性最直接、最有效的技术手段，目前供电企业考虑配网自动化系统时，首先投入的是配网馈线自动化的试点工程。

馈线自动化的主要任务是采用计算机技术、通信技术、电子技术及人工智能技术配合系统主站或独立完成配电网的故障检测、故障定位、故障隔离和网络重构。

目前通过采用馈线测控终端（FTU）对配电网开关、重合器、环网柜等一次设备进行数据采集和控制。

因此，FTU、通信及配电一次设备成为实现馈线自动化的关键环节。

配网馈线自动化主要功能包括：

配网馈线运行状态监测；馈线故障检测；故障定位；故障隔离；馈线负荷重新优化配置（网络重构）；供电电源恢复；馈线过负荷时系统切换操作；正常计划调度操作；馈线开关远方控制操作；统计及记录，包括开关动作次数累计、供电可靠性累计、事故记录报告、负荷记录等。

配电网馈线自动化系统与其它自动化系统关系密切，如变电站综合自动化系统、集控中心站、调度自动化系统（SCADA）、用电管理系统、AM/FM/GIS地理信息系统、MIS系统等。

因此必须采用系统集成技术，实现系统之间信息高度共享，避免重复投资和系统之间数据不一致。

3、配电自动化系统的设备选择

在配电自动化系统中，配电设备应包括一次设备如配电开关等，二次设备如馈线远方终端（FTU）、配变终端单元（TTU）等，以及为一、二次设备提供操作电源和工作电源的电源设备。

实施配电自动化，必须以重合器、分段器、负荷开关等具有机电一体化特性的自动配电开关设备为基础。

在架空线路上作为分段和隔离故障用的开关应该具有免维护、操作可靠、体积小和安装方便的特点，并且能适应户外严酷的环境条件。

馈线远方终端（FTU）用于采集开关的运行数据、控制开关的分合，为了达到“四遥”的功能，必须具有通信的功能。

配变终端单元（TTU）用于采集配电变压器低压侧的运行数据，控制低压电容器投切用于无功补偿，通信的实时性要求低。

4、配电自动化的通信系统

通信系统是主站系统与配电网终端设备联接的纽带，主站与终端设备间的信息交互都是通过通信系统完成，因此必须有稳定可靠的通信系统，才能实现配电自动化的功能。

配电自动化系统的通信方式有：

光纤通信、电力线载波、有线电缆、无线扩频、借助公众通信网等多种。

配网自动化系统的通信具有终端设备多，单台设备的数据量小，实时性要求不同的特点，因此应因地制宜，根据当地环境和经济条件确定合理的通信系统，同时要考虑调度自动化通信系统的建设。

5、配电自动化系统的主站系统

主站是整个配电自动化系统的监控管理中心。

三、配电自动化通信系统

本文主要讨论配网自动化通信系统的规划，其他方便不作讨论。

1、配网通信网络架构

配网通信网络可分为通信主站、通信汇聚设备、通信终端三类通信节点，各类节点定义，及与配电网业务节点对应关系如下：

a）通信主站：

负责将通信汇聚设备传送的信息送到配电网自动化主站系统（包含配电主站与区调分站系统），一般设置在地调或区调分局。

b）通信汇聚设备：

一般设置在110kV或220kV变电站。

通信汇聚设备设备的功能：

作为通信中继，负责汇聚接入层的各个通信终端的数据信息帧，并将其重组，转换为骨干层传输的数据，完成传输数据所必要的控制功能、错误检测和同步、路由选择、传输安全等功能。

因此通信汇聚设备设备需要具备支持多介质和多协议的能力。

c）通信终端站：

与配电终端设置在一起，直接接收配电终端的数据，负责传输各10kV配电信息的通信终端站点，包括各室内开关站、配电房、带开关的户外开关箱、环网柜等。

根据配电网通信网络节点功能及配网业务流向，可将配电网通信分为主干层和接入层两层网络结构，其层次结构示意如下图所示：

各网络层次的定义如下：

a）配网通信主干层：

指各通信汇聚设备与通信主站之间的通信。

b）配网通信接入层：

指通信终端站与通信汇聚设备之间的通信。

在通信终端站较集中的区域宜设置汇聚通信终端站，实现对附近区域通信终端站的汇聚功能。

四、、规划方案

以肇庆供电局为例。

1、主干层网络技术方案

目前，广东电网肇庆供电局已建设主干网的传输A网、传输B网和调度数据网。

中压配电网作为输电网及高压配电网（110kv）的延伸，中压配电网主干网的建设必须依靠输电网及高压配电网（110kv）的通信网络对数据进行传输。

考虑配网通信点独立性，并结合广东电网各地供电局已有的配网自动化主干层网络现状，供电局主干层传输网优先采用全部具备MSTP功能的传输B网承载，对不具备传输B网的站点临时采用传输A网（不采用光端机、光收发器作临时通道），待传输B网完善后逐步转移。

根据肇庆地区传输B网现状，传输B网使用同一厂家设备，并且所有站点设备均具备MSTP功能，主站与汇聚站点之间能够实现MSTP互联互通。

由配网自动化数据通信带宽分析可看出，每个通信汇聚设备带宽需求为3.12M。

现在肇庆传输网接入层带宽容量为155M，可满足配网通信需求。

每个通信汇聚设备采用一个MSTP百兆口与汇聚交换机互联，传输带宽为N×2M（N根据归属节点数量，一般配置2～5个）。

2、接入层网络技术方案

通信技术选择

目前，肇庆供电局已经建设的配网自动化系统接入层网络的通信方式全部采用光纤通信和无线。

具体技术选择原则如下：

C类区域

1.C类区域实现“三遥”功能的终端设备点，全部采用光纤通信方式；对于光纤不能到达或者难于建设的偏远终端节点可考虑采用载波通信方式，作为光线通信的补充；

2.C类区域主干线路实现“二遥”功能的终端设备点（占40%，不含架空开关）采用光纤通信方式，支路的终端设备点（占60%，不含架空开关）采用GPRS/CDMA等无线公网通信方式。

3.C类区域主干线路实现“一遥”功能的终端设备点全部采用GPRS/CDMA等无线公网通信方式。

4.C类区域光缆建设分三层建设，即骨干层、汇聚层和接入层，其中骨干层光缆规划48芯，汇聚层和接入层光缆为24芯。

5.光纤通信方式采用工业以太网交换机和PON两种技术。

6.架空开关全部采用无线公网通信方式。

3、设备配置方案

根据前面对工业以太网与PON技术分析比较，综合考虑现有配网自动化配网终端规划方案，建议优先考虑采用工业以太网技术组网，其网络结构如下图所示：

如上图所示，设备配置方案如下：

1.每个通信汇聚设备分别配置1台汇聚三层交换机；

2.采用光纤通信方式的通信终端站分别配置1台二层工业以太网交换机；

3.采用无线公网方式的通信终端站分别配置1套无线设备终端。

采用工业以太网交换机和PON两种技术组网珠海供电局实例方案：

五、结论和建议

展望未来，随着智能配网技术的发展，如何为配网自动化业务提供可靠、高效的通信通道是建设智能配电网的关键所在。

十二五期间，应该积极关注光纤、WiMAX无线通信等通信新技术，选择合适时机进行试点，为实现数字供电发展战略目标，为建设智能配电网奠定坚实的基础。

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参考文献：

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山东大学,2006.

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中国水利水电出版社,2003.

[4]　康恩婷,侯思祖,高宇.配网自动化无线通信方案的探讨[J].电力系统通信,2005,26

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[5]　刘健.城乡电网建设与改造指南[M].北京:

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