4-配电自动化通信解决方案

1配电自动化通信方案技术交流（四）科大正信电气有限公司2013.32内容提纲配网自动化通信基本原则及要求1传统通信技术介绍2EPON光通信解决方案4中压载波通信解决方案5现阶段配电网通信解决方案33PVSPVSCBCB—站内重合器和断路器PVS—柱上真空开关配电开关元件组成图：同处一个位置配电网一次设备线缆图PVSPVSPVS电源A电源BI段II段III段IV段“手拉手”三开关四分段示意图：重合器环网柜重合器重合器PVS—柱上真空开关（重合器）4配电网一次设备线缆图配电子站PVS10KV母线10kV配电线路上的开关站内馈线开关断路器断路器分支断路器目前先进的配网自动化系统的构成由配电线路、重合器、分段器、断路器、通信、配网子站和主站几部分构成。各种开关设备是配电网网自动化的核心部分。开关设备的监控是由配电网自动化终端设备来完成的。5SPSPVSRTUSPSPVSRTUCBCB—站内重合器和断路器PVS—柱上真空开关SPS---电源变电器RTU—一体型远方终端配电开关元件组成图同处一个位置配网自动化终端设备组网图RTU通过并联的方式接入配电线路中的柱上真空开关两级，负责采集PVS来电、掉电（断开、闭合）的状态信息，并通过PVS多次闭合、断开操作，确定有故障的配电线路。最后由RTU将线路故障通过通信网络上报到配网自动化主站系统。各个配变终端（RTU、DTU、FTU）放置在电力一次设备的旁边，负责参数的采集和监控6PVSPVSPVS电源A电源BI段II段III段IV段“手拉手”三开关四分段示意图重合器FTU环网柜配网自动化终端DTU通过并联的方式接入重合器两级。当PVS多级断开、闭合确定了I、II、III、IV哪些段出现故障侧后，相应的FTU将主站的断开命令下达到重合器。环网柜内DTU将根据故障情况，操作另一端PVS闭合，实现供电故障倒换。DTUFTU重合器重合器7SPS配电子站环网柜监控FTUTTUPVS配电线RTU10KV母线FTU配电子站配电线10KV母线10kV配电线路图配网自动化终端FTU则是装设在10kV断路器、负荷开关、分段开关旁，对各种柱上开关设备所在的线路的电器参数进行监控和采集。TTU则是装设在配电变压器、箱变等变压器设备旁，监测变压器运行状况的终端装置。8配网自动化通信的作用要实现配电网自动化系统，通信建设是一个关键环节。那么配网自动化通信的作用是什么呢？配网自动化对通信通信的作用由此可见，配网通信是配网自动化的基础。要实现配网自动化，通信的建设就不容忽视。如何建设适合配网自动化的通信系统是我们这篇胶片讨论的主题。开关设备配电自动化终端通信系统配网主站系统信息采集开闭控制9配网自动化通信要求通信可靠配电终端常暴露在室外，要求通信系统在恶劣环境下能可靠地工作，并且对于重要信息点须实施链路冗余保护。配网通信终端数量众多、信息采集点面广量大。通信线缆应该尽可能利用原有配电电缆管道，避免重新开掘，节省大量成本。通信组网方式应该尽可能遵循原有配电线缆的网络结构，实现配变终端与通信设备的位置趋于一致。进线监视、10kV开闭所、变电站监控和馈线自动化对速率的要求最高；其次是公用配变的巡检和负荷监控系统；远方抄表和计费自动化对速率要求最低。配网通信网随着城市的发展规模不断扩大，其信息采集点具有不可一次预测性，因此要求通信网络具备高度适应性和扩展性。投资经济组网规范通信速率扩展性强配网自动化在选择通信方式的时候要结合自身的特点。从前面的配网通信结构和终端的数量、分布等特点，得出配网自动化通信的要求：配电通信系统构成配电通信系统分为骨干层和接入层。其中，配电通信系统可利用专网或公网，配电主站与配电子站之间的通信通道为骨干层通信网络；配电主站（子站）至配电终端的通信通道为接入层通信网络。（1）骨干层通信网络原则上应采用光纤传输网，在条件不具备的特殊情况下，也可采用其它专网通信方式作为补充。骨干层网络应具备路由迂回能力和较高的生存性。（2）接入层通信网络应因地制宜，可综合采用光纤专网、配电线载波、无线等多种通信方式。采用多种通信方式时应实现多种方式的统一接入、统一接口规范和统一管理，并支持以太网和标准串行通信接口。配电通信系统接入层实现方式配电通信接入层实现方式主要包括光纤专网、配电线载波、无线专网和无线公网。其中：（1）光纤专网通信方式宜选择以太网无源光网络、工业以太网等光纤以太网技术；（2）配电线载波通信方式可选择电缆屏蔽层载波等技术；（3）无线专网通信方式宜选择符合国际标准、多厂家支持的宽带技术；（4）无线公网通信方式宜选择GPRS/CDMA/3G通信技术。配电自动化对通信系统的基本要求基本要求应根据实施区域具体情况选择适宜的通信方式，实现规范接入。a)配电通信系统的建设和改造应充分利用现有通信资源，完善配电通信基础设施，避免重复建设。在满足现有配电自动化系统需求的前提下，充分考虑业务综合应用和通信技术发展前景，统一规划、分步实施、适度超前；配电自动化对通信系统的要求配电自动化对通信系统的基本要求b)对于配置有遥控功能的配电自动化区域应优先采用光纤专网通信方式，可以选用无源光网络等成熟通信技术。依赖通信实现故障自动隔离的馈线自动化区域采用光纤专网通信方式，满足实时响应需要；对于配置“两遥”或故障指示器的情形，可以采用其它有效的通信方式；c)全面确保通信系统满足安全防护要求，必须遵循公司《中低压配电网自动化系统安全防护补充规定（试行）》（国家电网调［2011］168号）标准，所有通信方式，包括光纤专网通信在内，对于遥控须使用认证加密技术进行安全防护。配电自动化对通信系统的要求配电自动化对通信系统的要求配电自动化骨干通信网的要求配电自动化骨干通信网应优先采用光传输网络，并充分利用光传输网络链路层和业务层的保护功能，形成具有动态路由迂回能力的IP网络，与其它应用系统共享通信网络时，骨干通信网应具备支持虚拟专网（VPN）能力。配电自动化对10kV通信接入网的要求10kV通信接入网可采用光纤专网、电力线通信、无线通信等多种通信方式，并应同步考虑通信网络管理系统的建设、扩容和改造，实现对配电通信系统的统一管理。15内容提纲配网自动化通信基本原则及要求1配电网通信传统方式介绍2EPON光通信解决方案4中压载波通信解决方案5现阶段配电网通信解决方案316配网自动化通信传统方式有线通信无线通信PLC（电力载波通信），通信介质：电力线光纤通信（光纤RS-232猫），通信介质：光纤现场总线（485、CAN等），通信介质：屏蔽双绞线音频专线（PCM设备），通信介质：音频线缆230MHz无线微波专用数传网GPRS/CDMA/EDGE3G（TDSCDMA/CDMA2000/WCDMA)传统通信方式配网自动化的通信要求非常严格，选择适合配网自动化通信要求的通信方式是建设的第一步。那么传统的配网自动化通信方式有哪些呢？它们能否符合配网自动化通信的要求呢？最佳的配网通信方案又是什么呢？17配网自动化传统通信---RS232光猫光猫（Modem）通信是早期的配电自动化通信系统建设中常用的一种光纤通信技术，利用配电子站附近的光纤接入，各子站通过光猫和就近的开闭所相连接，而其他开闭所则通过RS－232和前一开闭所线缆级联，由此完成所有开闭所的接入。优点：1）突破了传统RS232/485的传输距离2）支持环网保护3）施工简单缺点：1）接入速率较低，一般在120kbit/s2）不具备抗多点失效性。RS-232总线串口服务器RJ-45RS-232RJ-45开闭所光纤交换机主要子站串口服务器RJ-45交换机子站主站18配网自动化传统通信---SDHSDH在传统电力传输网中的应用非常广泛。作为传统的通信手段之一，SDH的优点非常突出，它以优异的性能和为电力通信提供了一个健壮的平台。但是，在配电网中，SDH应用的缺点和它的优点一样的突出。优点：1）高带宽。2）多种环网保护协议3）光纤通信方式缺点：1）工作环境要求高2）高带宽同时带来了带宽的浪费。3）施工难度大，实现困难。4）成本投入不切实际19配网传统通信方式---交换机工业以太网交换机在电力通信网络中有着较为良好的应用基础，交换机组网有着高带宽、环网保护、IP化的趋势等等优点。但是在配电网自动化通信中，点到多点通信、扩容性、抗多点失效等要求使得交换组网在应对时显得捉襟见肘。20配网自动化传统通信---传统载波系统PLC利用电力架空明线或地理电缆通过配电载波设备来传递信号，其优点是可用现有的配电线路传输不需另铺线路，而且便于管理。缺点是：数据传输速率较低；容易受到干扰、非线性失真和信道交叉调制的影响，并且与其他通信方式兼容性不好。采集终端采集终端采集终端220/380V低压电力线台区变压器采集终端…用户表1用户表n采集终端…用户表1用户表n采集终端…用户表1用户表n集中器10kV中压电力线RS-232RS-232RS-23221配网传统通信方式---230MHz主站电台智能Modem前置机串口1主站电台智能Modem串口2CH2智能化Modem监视单元主站电台CH3主站电台串口3CH2终端CH3终端230MHz是微波通讯的一种，属于超短波通信方式。采用行业专网专用频段，通过微波实现信号传输。优点：1）可节省线路投资2）组网灵活，对环境要求不高。缺点：1）覆盖范围受限2）无线通信存在干扰问题3）带宽不能满足配网通信需求22配网传统通信方式---GPRSGPRS通信方式目前在一遥配电自动化中应用广泛，它依靠租借驻地移动运营商的无线资源组建电力无线专网，这种方式不需要电力投资线缆资源，而且组网灵活。优点：1）基础资源丰富，不需要投资线路建设。2）组网灵活缺点：1）带宽较低，最大带宽114Kbps，很难满足配网终端接入需求。2）实时性和扩展性较差受制于运营商3）维护困难几种通信方式的比较通信电缆（双绞线）光纤通信无线电力线载波GPRS传输速率1Mpbs几个Gpbs几个Kpbs几个Kpbs115kpbs传输距离几个km适合长距离通信几个km几个km,可中继在GPRS网内不受限制可靠性可靠性：高噪音影响：小可靠性：高噪音影响：无可靠性：中等天气有些影响，也受其他因素影响相线耦合干扰大，可靠性：低利用电缆屏蔽层通信干扰小，可靠性：中等可靠性：中等同时通信数量过大时通信质量下降。成本便宜稍微贵些便宜较为便宜运行费用与数据量相关安装及维护不方便，涉及路面开挖、移杆等麻烦不方便，涉及路面开挖、移杆等麻烦方便较为方便，涉及耦合设备安装方便评价适宜于站内通信适合配电主干通信或新建线路预先埋设城市建筑影响较大，适宜于郊区和农村适合城市电缆供电系统适合不带控制的配电监测系统24内容提纲配网自动化通信基本原则及要求1传统通信技术介绍2EPON光通信解决方案4中压载波通信解决方案5现阶段配电网通信解决方案3•主站到变电站的通信组网---骨干网•变电站到终端的通信组网---接入网•骨干网：光纤自愈环网•接入网：光纤、中压载波、无线公网、无线专线等多种通信方式现阶段配电网通信解决方案通信方案的选择与建设——主要配电网通信技术配电网自动化对通信系统的要求（1）覆盖全部配电终端；（2）充分利用现有通信资源，统一规划、分步实施、适度超前；（3）以电力通信专网为主，公网为辅，可采用光纤专网、配电线载波、无线通信（专网、公网）等多种通信方式；（4）为保证一次设备的安全运行，遥控功能必须采用专网通信方式；配电网自动化通信组网方案1.需实现三遥的配电点宜采用光纤通信，以电力载波作为补充；2.主干光缆宜沿着变电站之间线路建设，接入光缆的敷设方式根据具体情况分别以链路或环路接入，具有条件的优先采用成环接入；3.光纤通信组网宜采用工业级别的以太网设备，采用骨干(汇聚)层、接入层的分层组网模式；4.对采用公网无线通信作为信息传送通道时，应建立电力专用VPN通道，且不应传送“遥控”信息，接入配电主站系统时，应充分考虑公网与电力专网的安全隔离措施。基于GPRS的准实时系统1.基于GPRS的配网自动化系统，GPRS的永远在线不一定100%能得到保证，基于GPRS的配网