智能配电自动化系统数据传输通道的建设方式探讨

李鸿奎 曾文婷

（国网菏泽供电公司，山东 菏泽274000）

0 引言

2009年5月22日，中国国家电网公司首次公布了智能电网计划，这表明中国的电力改革已经步上正轨。温总理在2011年、2012年的《政府工作报告》中2次提到智能电网的建设，表明了政府高层对智能电网建设的认可，标志着坚强智能电网已经成为能源创新发展与变革的引擎。智能配电网的建设是智能电网建设的重要一环，而智能配电自动化技术完全包含在智能配电网内，是其主要内容，具有举足轻重的作用，因此智能配电自动化系统的成功建设是智能电网成功建设的重要支撑。

1 智能配电自动化系统建设现状

我国20世纪90年代就开始开展配电自动化技术研发与应用工作。1998年，国家城网改造计划与当时国家电力公司的创一流活动，极大地推动了我国配电自动化应用工作。到2003年，有100多个地级以上城市开展了配电自动化系统工程试点工作，有的配电自动化系统规模很大，如绍兴配电自动化系统安装终端近5 000套，基本覆盖了整个城区的配电网。同年，不少已建成的配电自动化系统暴露出运行不正常、管理维护困难等问题，再加上全国缺电局面的出现，配电自动化应用进入了相对沉寂的阶段。

最近，随着我国社会经济的发展对供电可靠性要求的提高与智能电网的提出，配电自动化工作又迎来新一轮的发展。国家电网公司积极规划、推动智能配电自动化系统的应用，启动了北京、杭州、厦门、银川4个城市的智能配电自动化试点工作。2011年，山东电力集团成为首家17地市智能配网建设方案全部通过国家电网公司审查的省公司，其正加快推进智能电网的建设。

总结我国前段时间的配电自动化工作，总体来说应用水平还比较低，没有发挥出应有的作用。线路自动化覆盖面有限，形不成规模效益；“自动化孤岛”现象严重，条块分割，没有做到整个配电管理流程的计算机化，应用功能有限。究其原因，主要有一些地区配电网网架结构、一次设备以及基础管理工作薄弱，还不具备应用配电自动化系统的条件，出现所谓的“超前建设”现象；有些系统的功能结构规划不合理、设备质量不过关；我国城市建设与配电网扩容任务繁重，配电设备异动率高，数据录入与更新工作量大等。

2 数据传输通道的构建

智能配电自动化系统主要包涵配电主站系统、通讯骨干网、子站（变电站）、通信接入网、终端设备、一次设备。其中，终端数据传输通道有光纤数据传输通道和无线数据传输通道2种。

2．1 光纤数据传输通道的构建

光纤数据传输通道主要包括骨干层和接入层，整体构架如图1所示。

图1 光纤数据传输通道整体构架图

2．1．1 骨干层的建设

骨干层包括配电自动化主站核心数据网设备、PTN通信网络以及变电站端调度数据网设备。根据山东电力集团公司通信网“十二五”规划及PTN网络建设进度，配电通信光纤骨干网络采用PTN网络规划建设。

为便于网络规划管理，骨干网络分为2个子层（核心层、汇聚层）。核心层负责大颗粒数据传输，汇聚层负责具体业务接入的汇聚转发。数据网核心层节点通过10GE光纤接收PTN通信网络上传的数据报文，再传输给配电自动化主站系统。其中数据网主站端及厂站端均有纵向加密认证装置，可加强数据的保密性，增强二次安全防护的安全级别。光纤数据传输通道的汇聚层靠PTN设备，将各个变电站的调度数据网设备，包括路由器、交换机、纵向加密认证装置，组成具有自愈功能的环状结构，将终端数据上传到配电主站系统。

2．1．2 接入层的建设

接入层采用EPON网络，实现配电自动化终端的数据通信，EPON网络与PTN之间采用GE接口。EPON是基于以太网的无源（光的传输及分配无需电源）光网络，是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤数据双向传输的光纤通信技术。EPON由部署在变电站的光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）和光网络单元（ONU）组成。配电通信接入网通常选取双主站双光环形、单主站双光环形和单主站单光星形3种结构。配电终端的“三遥”信息通过ONU，经OLT汇聚后，由PTN网络上传主站。

双主站双光环形是冗余度最高的链路形式，其要求设置为：OLT1、OLT2同时处于工作状态，一个ONU的2个PON口分别选择2个不同的OLT进行数据传输。

2．2 无线数据传输通道的构建

配电网自动化终端（RTU、DTU、TTU、FTU 等）通过GPRS通信终端连接到移动运营商内部GPRS网络，再通过移动运营商与配电自动化主站系统之间的有线专线连接到主站系统；GPRS通信终端使用了专用的接入点名称（APN，Access Point Name）连接到GPRS网络，在通过身份认证后获得无线DDN网络的私有IP地址，与主站系统构成了一个广域的虚拟专用TCP／IP网络，从而提供了配电网自动化终端与主站系统的双向通信链路，可实现实时的远程参数设置、数据采集与分析、远程控制等操作。

3 配网主站端数据接收

光纤数据传输通道采集到的数据通过PTN网络，传输到调度数据网核心层，通过采集网交换机再传输给前置数据采集服务器，供整个配电主站系统使用。

无线网络采集到的数据链接到公网数据采集服务器，通过公网数据采集交换机和正／反向物理隔离装置将数据传输到配电主站系统。

4 数据传输通道的安全性、可靠性

通过上文的说明及图例示意可以看到，配网主站端设置多重防火墙，可保证数据过滤处理。整个通信网络数据传输采用私匙加密—解密处理，其中调度数据网主站及站端均设置纵向加密认证装置，保证了数据传输的安全性。正／反向物理隔离装置及身份验证数字签名的实施更加有力地保证了数据通信的安全性。

5 结语

2012年的《政府工作报告》指出：要加强用能管理，发展智能电网和分布式能源，实施节能发电调度、合同能源管理、政府节能采购等行之有效的管理方式；要优化能源结构，推动传统能源清洁高效利用，安全高效发展核电，积极发展水电，加快页岩气勘查、开发攻关，提高新能源和可再生能源比重，加强能源通道建设。我们认为，发展智能电网写入温总理的《政府工作报告》，表明智能电网的建设得到了政府高层的认可，智能电网全面建设将不可逆转，而作为实现电网智能化重要途径的智能配电自动化系统，必将迎来建设的高潮，构建一条安全、稳定、高效的数据传输通道，是智能配电自动化建设的重要基石，值得我们探讨。