光纖通信在配電網(wǎng)自動化上的應用

　　趙明洲 廣東省中山電力工業(yè)局(528400)

　　王衛(wèi)星 華南農(nóng)業(yè)大學(510642)　

　　
　　1前言
　　

　　隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對電力的需求日益增長，同時對供電的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。配網(wǎng)饋線自動化是配網(wǎng)系統(tǒng)提高供電可靠性最直接有效的技術手段之一。在近幾年國家加大了對城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的改造，國內(nèi)各大供電局對配電網(wǎng)自動化的投入也在加大。在配網(wǎng)自動化實現(xiàn)的過程中，我們發(fā)現(xiàn)通信問題是一個難點問題。在此，僅就光纖通信在配網(wǎng)自動化方面的應用談一點認識和體會。

　　

　　2配電網(wǎng)自動化對通信的要求

　　

　　同調(diào)度SCADA系統(tǒng)一樣，配電自動化系統(tǒng)也需要一個有效的通信網(wǎng)，同時他有自己的特點：終端數(shù)量極多。配網(wǎng)系統(tǒng)擁有眾多的開閉所、配電變壓器、柱上斷路器，要對這些設備進行監(jiān)控就需要許多FTU和TTU，同時這些FTU隨配電設備安裝，地域分布廣，通訊節(jié)點分散。

　　

　　配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的規(guī)模、復雜程度和自動化程度決定了通信系統(tǒng)應滿足下述要求：

　　

　　(1)可靠性：

　　

　　配網(wǎng)系統(tǒng)的通信設備有很多暴露在室外，環(huán)境惡劣，因此必須能夠抵御高溫、低溫、日曬、雨淋、風雪、冰雹和雷電等自然環(huán)境的侵襲。同時，盡量避免各種電磁干擾，保證長期穩(wěn)定可靠地工作，并要求在線路停電時，通信系統(tǒng)仍能正常工作。

　　

　　(2)經(jīng)濟性：

　　

　　考慮到配電網(wǎng)系統(tǒng)的總體經(jīng)濟效益，通信系統(tǒng)的投資不應過大，力爭充分利用現(xiàn)有的主網(wǎng)通信資源，進行主、配網(wǎng)整體規(guī)劃，避免重復投資。

　　

　　(3)尋址量大：

　　

　　通信系統(tǒng)不僅要考慮目前及未來的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，還要考慮系統(tǒng)升級的要求。

　　

　　(4)雙向通信：

　　

　　配網(wǎng)自動化要實現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能，就必須要求具有雙向通信能力。

　　

　　(5)容易操作和免維護。

　　

　　根據(jù)以上的要求，伴隨著光纖價格的下降，目前，光纖通信正廣泛地應用于電力系統(tǒng)。

　　

　　3光纖通信

　　

　　自激光器和低損耗光纖問世以來，光纖通信系統(tǒng)以其技術、經(jīng)濟上無可比擬的優(yōu)越性而迅速崛起，并風靡全球。該系統(tǒng)是以光纖為傳輸介質(zhì)，以光為載波信號傳遞信息的通信系統(tǒng)，應用的光波波長為1.0～1.μm靘，整個系統(tǒng)由電端機、光端機、光纜和中繼器構(gòu)成。光纖可分為單模光纖(SMF)、多模光纖(MMF)、長波長低射散光纖(LMF)、保偏光纖(PMF)及塑料光纖(POF)等很多種；常用的為單模和多模光纖，多模光纖就是傳輸多個光波模式，而單模光纖只傳輸一個光波模式。單模光纖比多模光纖傳輸距離長，目前一般地，光信號在多模光纖內(nèi)可傳6km左右，在單模光纖內(nèi)可傳30km。因此，單模光設備的價格要高于多模光設備。實用的光纖通常都是由多根光纖、加強芯、保護材料、固定材料等組合成光纜構(gòu)成的傳輸線。

　　

　　光纖MODEM可完成光信號與數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換。光纖MODEM一般有一個以上的數(shù)據(jù)口用以傳遞同步或異步信號。通信速率可達到2Mbps或更高，配網(wǎng)常用的通信速率一般為同步N×64K或異步19200bps以下。故足以滿足配網(wǎng)通信的需要，光纖MODEM的連接示意圖如下：　

　　

　　另外，還有一種光纖MODEM具有雙環(huán)自愈功能。這一功能使通信的可靠性大大增強。其功能示意圖如圖2所示：　

　　

　　

　　圖2(I)中，A，B，C三點是通過自愈光MODEM實現(xiàn)的雙環(huán)網(wǎng)，若在D點發(fā)生故障，則如圖2(II)所示，光路在A站和C站愈合(環(huán)回)，使通信不受影響，同時向主站發(fā)出相應的告警及定位信號，使維修人員及時修復故障段光纜。

　　

　　4光纖通信的特點

　　

　　光纖通信具有通信容量大，衰減小，不怕雷擊，抗電磁干擾、抗腐蝕、保密性好、可靠性高、敷設方便等優(yōu)點，不過投資費用相對較高，尤其對于城區(qū)內(nèi)直埋式電纜線路的光纖敷設，施工費用將更大。

　　

　　5光纖通信在配電網(wǎng)上的實現(xiàn)方案

　　

　　光纖通信的組網(wǎng)方式非常靈活，可以構(gòu)架成星型、鏈型、樹狀、網(wǎng)狀、單纖網(wǎng)、雙纖網(wǎng)、環(huán)上多分支、多環(huán)相交、多環(huán)相切等各種拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡。

　　

　　根據(jù)配電自動化系統(tǒng)的特點，光纖網(wǎng)通常需組成環(huán)型網(wǎng)，并與計算機局域網(wǎng)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。常用的組網(wǎng)方式如圖3所示。　

　　

　　圖3中：“S”表示網(wǎng)絡服務器，“W1、W2、Wn”表示工作站，“b”表示變電所，“k”表示開閉所，“T”表示配電變壓器。

　　

　　實際工程設計中，充分考慮到電力通信專網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的復雜性，SDH傳輸系統(tǒng)可以采用多達126個E1(2M口)全交叉連接和雙主光環(huán)+多光分支的設計思想。基本構(gòu)架為1～3個SDH／STM-1雙纖自愈環(huán)相交或相切，而且在需要時，可通過更換光卡的方式在線升級為SDH／STM-4。如果局調(diào)度中心局域網(wǎng)位于網(wǎng)絡地理中心，建議設計為相切環(huán)，以調(diào)度中心為切點，如圖4所示；如果局調(diào)度中心局域網(wǎng)偏離網(wǎng)絡地理中心，建議設計為相交環(huán)，由于調(diào)度中心不在交點，為了環(huán)間可靠轉(zhuǎn)接，各環(huán)相交至少兩點，互為保護路由，如圖5所示?！?

　　

　　6結(jié)束語

　　

　　在實際的配網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)，必須構(gòu)建一個成本低、收效高的雙向通信系統(tǒng)，用可以接受的費用在可靠性和信息流量方面提供非常高的性能。同時，由于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)所要完成的功能太多而系統(tǒng)復雜，采用單一的通信系統(tǒng)來滿足所有的功能需要是不現(xiàn)實的，也是不經(jīng)濟的。因此，在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，要應用多種通信方式，按綜合的經(jīng)濟技術指標而選取其中最優(yōu)的組合。在電力系統(tǒng)中較常用的通信方式還有一點多址數(shù)字微波、數(shù)傳電臺、無線擴頻、專線電纜、郵電本地網(wǎng)、載波、擴頻載波等，可供組網(wǎng)時選擇。