电力通信配网自动化交换机光纤链路自动倒换装置的研究

杨俊

摘要：电力通信配网自动化就是利用现代通信技术、网络技术、自动控制技术、计算机技术和高性能配电设备等技术手段，对在运的配电网进行在线的智能化监控管理，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，使配电网设备始终处于安全、可靠、高效、经济、优质的最优运行状态。

关键词：工业以太网交换机;光纤链路;光开关;自动倒换装置

随着我国经济的迅猛发展，城市现代化进程不断加快，电力负荷日益增加，用户对电能供应的稳定性、灵活性和可靠性等的要求越来越高。打造智能电网的的主要环节智能配电网的征途已经在路上，配网自动化就是利用通信和智能监控技术手段，对配网设备的运行状态进行远程监控。提高客户供电质量，可以根据设备运行状态进行远程控制，配网主要监控点有FTU、TTU、DTU、集中器等。

在配网自动化通信系统中：光纤通信、电力载波通信、无线通信、有线通信等都是可选用的，但它们的通信质量标准和投资并不一样，根据实际情况和需要进行选择。其中光纤通信是当前性价比最为理想的通信方式之一。其优点：传输频带宽、通信容量大;传输损耗低，不受电磁干扰;线径细、重量轻，资源丰富;挠性好，不怕潮湿，耐高压;抗腐蚀，安全保密等优点，运用环境较为广泛。缺点：光纤性质脆，需要适当涂敷加以保护;对切断和连接光纤时，需要高精度技术，这在连接电缆时是没有的;分路耦合不方便;光纤不能传输中继器所需要的电能;弯曲半径不宜太小。

电力通信配网自动化交换机作为支撑智能配网的重要设备，已覆盖各大城市的10kV主干线路和及以上变电站、供电所和各调度机构，长距离、大芯数的特种通信光缆，在电力通信工程建设中普遍应用，对与之相关的通信光缆线路运行维护专业提出了更高的要求。根据配电自动化系统要求，预计未来配网自动化通信网络最有竞争力的模式是工业以太网的模式，即以保证数据的实时性和可靠性为前提，采用工业以太网技术完成FTU、DTU、TTU等关键点的数据监控和接入。工业级以太网交换机在电力电力通信网络中有着较为良好的应用基础，具备高带宽、环网保护、工业化标准设计、IP化趋势等电力配电网通信所要求的优点。

昆明供电局配电网自动化通信系统的通信通道采用专网通道和公网通道相结合的方式，通信方式采用光纤通信和无线公网通信相结合的方式。专网通道通信方式采用光纤通信，通信技术以光纤工业以太网交换机技术为主、EPON技術为辅;公网通道通信方式采用无线公网通信，通信技术采用无线通信技术，公网通道由现有无线运营商建设，接口点为配电主站公网前置采集侧防火墙设备。配网自动化通信网络经过多年的不断建设，发展迅速，然而，从运行数据分析，90%以上的故障来至于接入层工业交换机的故障，配网自动化网络发生故障时，现场故障排查通常为交换机掉电而引发的故障，恢复供电后故障消除，如遇到配网一次设备故障和无备件时，只有采取抢修人员现场跳纤的方式甩掉故障站点来保障接入层相邻站点的正常数据通信，增加运维人员的人力成本和危险系数。接入层站点的交换机掉电故障，严重影响配网自动化光纤DTU的在线率，严重影响电网的安全经济稳定运行。

解决生产中的技术难题，运维人员自己设计、组装、反复调试，终于完成了电力通信配网自动化交换机光纤链路自动旁路装置 ：本装置是一种光链路自动倒换装置，尤其是一种电力系统配网自动化交换机光纤链路自动倒换装置，还涉及自动倒换方法具有较强的实用性和创新性，经济和社会效益显著， 就成果应用的技术经济性进行分析，提高劳动生产率、降低设备故障。

一、一种电力系统配网自动化交换机光纤链路自动倒换装置，该装置包括FTU、TTU、DTU站点交换机收、发尾纤上的第一个光开关和第二个光开关，第一个光开关与第一台交换机连接，第二个光开关与第三台交换机连接，第二台交换机设于第一个光开关和第二个光开关之间，当第二台交换机电源正常时，两侧光链路光路接至第二台交换机，当电源中断时，光开关发生动作，光路自动倒换把两侧光路接通;当第二台交换机电源恢复供电时，光开关动作断开两侧光纤链路，将第二台交换机上下站点的两个交换机光路接通。本发明不需要人工去现场临时跳纤，连通上下站点光纤链路的问题，运维人员也不用去现场断开临时跳纤的工作，实现配网自动化交换机的光纤链路自动倒换功能，有效防止危及多个FTU、TTU、DTU三遥信号中断的问题。

二、交换机光纤链路正常运行时为实线，当DTU通信柜发生电源失电时，第一个、第二个光开关光纤链路同时动作，实现一一对应倒换，甩掉故障第二台交换机，连通第一台、第三台交换机的光纤链路，故障时交换机光纤链路运行为虚线，确保接入层交换机不发生开环运行。

三、交换机电源故障时，光纤链路运行时为虚线，当FTU、TTU、DTU通信电源恢复供电时，第一个、第二个光开关光纤链路同时动作，实现一一对应倒换，自动接入第二台交换机，连通第一台、第三台交换机的光纤链路，光纤链路运行为实线，从而实现电力系统配网自动化交换机光纤链路的自动倒换功能，确保电网的安全经济稳定运行。

应用情况：10kV配网自动化交换机在运设备，在运设备因停电、鼠类活动频繁咬断在运设备造成设备停运、故障、烧区域，直接效益：昆明供电局配网自动化交换机光纤链路自动旁路装置应用：使用前配网通信设备在运接入层配网交换机发生掉电时，抢修时间2-5小时，抢修费用2000元/次，人工：抢修人员2人、300元/人，合计：600元;车辆台班：1辆、600元/台，合计：600元;工作许可：开抢修工作票办理许可手材料费：800元;抢修时间6小时，2人12小时。使用配网自动化交换机光纤链路自动倒换装置后节省费用：2019年昆明配网自动化发生200次，合计：40万元;应用产生的经济效益40万元。

配网自动化系统建设是一个长期、艰巨及复杂的任务，同时也是一条城市配电网发展的必由之路。配网通信系统在配网自动化系统中的作用就像路一样，昆明供电局采用工业级以太网交换机通信技术，为配网自动化系统提供可靠、高带宽、投资经济的通信通道，从而实现配电自动化，达到为广大电力用户不间断提供优质电力供应服务，从而实现人民电力为人民的企业宗旨。