对配电网自动化通信系统的开发设计研究

洪伟光

（沈阳现代制造服务学校，辽宁沈阳 110148）

随着科学技术的飞速发展，智能化、自动化系统在配电网通信中的应用也十分普遍。配电网自动化通信系统在使用过程中的安全性及稳定性逐渐被社会各界广泛关注。配电网通信系统作为通信功能实现的主要介质对电力系统的安全性及稳定性有决定性作用。EPON 技术凭借其经济适用性、扩容性能强、安全性高等特点逐渐走进了人们的视野。该技术在配电网自动化通信系统开发设计中的应用大大提升数据传输的安全性。

1 配电网自动化对通信系统的总体要求

社会主义现代化建设需要配电网自动化通信系统性能的提升，也对电力通信网的建设提出了更高的要求。配电网自动化通信系统的设计框架及功能对整个电力通信网络结构能够产生直接影响。配电网自动化的建造规模、理想自动化水平等是配电网自动化对通信系统的总体要求的决定性因素。

1.1 可靠性

就我国配电网通信系统的使用状况而言，多数设备终端都暴露在气温多变、环境复杂的户外，容易受到气候的影响，导致设备性能下降、材料老化。因此，配电网自动化通信系统的设计要能够抵挡恶劣天气，尽量减少天气因素对设备使用的影响。在面对雷电天气或周围存在磁场时设备的使用效果也会受到影响，因此系统的建立还要满足抗磁场、雷电干扰的要求，确保设备运行的可靠性。

1.2 实时传输能力

配电网自动化功能体现在能够对配电网的运行状态实施监控并对传输数据进行分析。因此配电网自动化通信系统的设计需要较高的传输速率。当设备正常运行时，主站会对RTU、FTU等数据进行周期性召唤，一旦设备运行出现故障，主站与各控制单元之间传输的数据量会大大增加，便于技术人员通过数据反馈及时发现故障出现的原因。基于此，配电网自动化通信系统的设计需要具备大容量数据传输及故障上报的功能。

1.3 双向性与实时性

设备终端与主站之间是上报与传达的关系，就决定了配电网自动化通信系统的建立必须具有信息传递的双向性。所谓的信息传递双向性，指的是设备终端与主站之间信息传递的双向性。主站在日常运作的过程当中，向设备终端进行相对应的数据传输，等到终端接收数据完毕后，前半段的数据传输便已完成。之所以说是前半段的数据传输，那是因为终端在接收到了主站的信息讯号后，还需要将本身的运输情况通过信号检测机制向主站进行汇报。这就意味着设备终端与主站之间变成了双向性的讯息传递。要用这种做法来使得数据传输变成双向流动的机制，是因为设备终端在日常的运行过程当中很容易出现故障，倘若不进行双向性的信息交互，那么即便设备终端出现了问题，主站也无法在第一时间知晓。这不仅会耽误设备终端的正常工作，还可能会给用户造成不利的影响以及较为不良的使用体验。但倘若将讯息传输变为双向性的，那么设备终端一旦出现问题，便可以及时将检测信息上传至主站，主站便会根据故障数据与信息，进行自动的故障排查。这样一来，不仅节省了大量的人力，还能够提高故障排查的工作效率，一举两得。当然，配电网的通信系统除了需要具有双向性的特点，还需要具有实时性。倘若配电网的通信系统只具有双向性而没有实时性，那么设备终端出现了故障，并且将故障信息与数据传递给了主站，却由于信息传递缺乏实时性，主站则很可能会在信息收集与处理上出现延迟，倘若延迟较为严重，就会出现设备终端故障报备后久久不能进行处理的情况，这种情况是会对工作效率以及用户体验产生极为不利的影响的。故而应当要保障通信设备的实时性。

1.4 灵活性

前文提到配电网设备经常暴露在户外。面对复杂的环境，再加上设备工作的设计范围十分广。因此需要通信系统对环境具有强大的适应能力且具备一定的灵活度。所谓的适应能力，是能够适应配电网设备日常安装的各个场景与条件。换句话说，哪怕是在极端的温度与气候下，通信系统的流畅性与准确性都不会受到严重的干扰。所谓的灵活度，指的是通信系统的通讯方式并不拘泥于某一种，而应当随着环境的变化进行改变，使用最适宜当前环境下的通信方式。当然，为了保障通讯的流畅性与准确性，在任何时刻、任何场景下，配电网的通信系统都应当使用标准的协议来进行通信，否则其信息传递与共享的流畅性与准确性很有可能会受到影响。

1.5 网络环境的异构

网络环境的异构很大程度上取决于建设条件的复杂程度，配电网自动化通信系统的使用通常采用多接入技术互补的形式。异构网络的使用一方面能够确保通信业务的顺利开展，另一方面还能够实现多项业务的开放与部署。为了获取更好的用户体验感，通信系统的设计需要将业务与应用紧密结合。

1.6 丰富的业务种类

配电网自动化通信系统的业务类型主要包括负荷控制、SCADA 等，不同业务的实现对数据传输的高效性与实时性的要求不同，因此在配电网自动化通信系统的开发设计中要综合考虑各项业务的实现条件。

1.7 开放性

系统建立的开放性与扩展性已然成为现阶段配电网自动化通信系统建立的必要条件之一。系统开放性的实现与网络接口的开放程度与网络协议的标注化有关，开放性较强的网络接口能够快速接入新业务，从而提高工作效率。

2 配电网自动化通信方式的特点

2.1 光纤通信

光纤通信以已广泛应用在各类通信工程中，是比较常见的一种通信方式。光纤通信的应用很大程度上满足了前文提到的数据传输容量大、抗干扰能力强、传速速率快的设计要求。现阶段光纤通信的传输方式以单模与多模光纤为主。虽说两者的核心技术都是光纤通信，但在成本、传输距离等方面的差异还是十分巨大的。单模传输的应用范围较广，也是接下来要介绍的配电网自动化通信系统设计的主要技术之一，传输速率非常快且可传输距离远，而多模光纤则稍有逊色。但就成本而言，单模光纤由于其特性的强大建设成本较高，多模光纤在成本选择方面具有一定的优势。我国在生产光纤通信的主要材料二氧化硅方面一直处在超前地位且依然具有极大的发展潜力，因此，原材料的大量生产势必会造成光纤通信应用成本的降低。

2.2 租用电话线通信

智能手机在人们的日常生活中发挥了巨大的应用价值，逐渐被人们所依赖，其数据传输成本并不高。从另一方面来看，通过电话网络实现通信的方法也是非常简单的，只要主机与数据集中器均安装调制调节器就能够轻松达到通信的目的。但如果在使用过程中遇到特殊情况或者需要高效率的数据传输也可以安装专线通信。但与前者相比，专线通信的安装成本并不占优势，因此在设计过程中应酌情考虑企业经济状况。

2.3 配电线载波

配电线载波也是加强数据传输效率的主要方法之一。虽说该方法的使用能够大大提高传输效率但成本并没有提高且安装线路简单，因此受到了广泛欢迎。此外，配电线载波的数据传输主要是利用企业内部线路进行，便于技术人员对数据传输的速率等进行控制。但在数据传输过程中，配电线载波的使用也具有一定的局限性，如容易受到脉冲信号变动的影响，一定程度上起到了阻碍数据传输的作用。

2.4 无线通信

无线通信技术与前文所述三种技术相比，在成本与维护方面具有显著优势，其传输途径主要是公共频段。但在建筑物密集的大型城市应用比较困难，因此多用于中小型城市配电网自动化通信系统的升级与优化。

3 配电网自动化通信系统的设计

配电网自动化通信系统的设计需要使用多种通信技术，如前文提到的EPON、光纤通信及无线通信。本文配电网通信系统的设计是在EPON 技术的基础上进行的，该技术的应用决定了本系统的主要构成部分有存在上报与传达关系的终端与主站、数据传输的通信信道等。

配电主站是配电网自动化通信系统设计的核心部分，其功能涉及数据分析与处理、数据记忆，特别是在设备运行出现故障的情况下，主站能够及时对故障信息进行收集、上报及处理。前文提到的FTU、TTU、RTU 等控制单元是配电终端的主要组成部分，系统的开启与关闭、系统变压器的信息收集与监控等都是在此实现的。通信信道是数据传输的必要通道也是连接系统各控制单元的桥梁。EPON 自动化通信系统的设计主要包含三部分。ODN 即光分配网络，是光纤通信的主要通道，通过光分配网络可将收集到的数据进行分发，同时继续对系统运行产生的数据再整理，有助于波长复用的实现。EPON 技术的实现还需要用到波分复用技术，能够有效地对双向数据传输进行柔性处理，并将下行数据反馈到中心控制端。

EPON 技术的应用以单模光纤为主，两者强强联合，在多种混合式组网结构的使用中脱颖而出。

4 结束语

综上所述，配电网自动化通信系统的开发设计需要使用EPON 技术，充分发挥该技术一点到多点的典型通信结构的作用，致力于为多个终端用户进行服务，提高用户使用的好感度。EPON 应用技术中物理层规范化通信协议的建立及以太网数据链路层协议的扩展有助于实现多点TDM 的快速接入，提高系统适应性。通过多个供电局的投入设计与实用证明该设计方案在数据传输能力、系统运行稳定性、光损耗等方面的确具有显著优势，可行性较强。