电力配网通信网络的设计与实施

赵靖宇

（渭南光明电力集团有限公司澄城分公司，陕西 渭南 715200）

0 引 言

随着时代的发展和科技的进步，人们生活条件得到了一定提升，因此对电力的质量、数量有着更高的要求。配网通信担任着配网自动化系统的信息传输任务，建设高水平的配网通信网络可以提升电网电力自动化系统的服务水平[1]。为进一步提升广东省惠州市配网通信网络设计技术，本研究针对广东省惠州市惠城区（以下简称惠城区）的配网通信系统，提出了一种新的设计方案。

1 惠州市配电通信网组网总体设计原则

配电通信网示意如图1 所示。基于对如何选取产品设备型号、规划网络结构以及选择合适的通信技术3 个方面问题的考虑，参照以下原则进行配网通信的组织与规划：（1）应该以“统一规划、适当超前、建设同步、因地制宜”的原则建设通信网络系统，根据业务类型的不同，各个地区的配网建设目标也不同，需要制定不同的规划；（2）配电通信网骨干层在具备10 kV 线路的超过35 kV 的站点设置汇聚节点，在备调、地调设置核心节点；（3）汇聚层与核心层是配电通信网络建设必备的2 个分层，各个配网业务的数据汇聚在一起传输至汇聚层，汇聚层再将数据传给核心层，而核心层负责处理配网终端的数据，并传送到汇聚层站点；（4）有必要给配电通信网搭配一个网络管理平台，可以基于平台对网络实现高效率运维和管理。

图1 配电通信网示意

2 惠州市配网通信的建设问题

结合近几年有关惠州市环境特征和配电自动化搭建现状的调研资料分析可得，仍存在下列问题。

（1）虽然目前惠州市配网通信开始租用4G 网络通信，但是4G 网络并没有全面覆盖整个通信系统，光纤通信也有限[2,3]。因此，需要对配网自动化进行进一步规划改造，并将其无线通信策略选取为4G 传输通信。

（2）截至2022 年，惠州市已经进行了不少于12 次的改造配网线路项目，但是线路覆盖率仍不足7%，仅为6.5%，突显较低的自动化水平。

3 惠城区配电网通信系统建设规划

根据惠州市对于建设配网自动化的预期设定可以得出，2023 年规划在惠城区达到98%以上的“三遥”覆盖程度，分段开关的“三遥”覆盖程度要达到95%以上。而对于惠州市内除惠城区之外的其他地区，分段开关的“二遥”覆盖程度要达到93%，联络开关的“二遥”覆盖程度要达到95%，进一步实现全线路馈线自动化与架空线路全面自动化。

提高惠州市配网通信水平的首要任务是解决主城区的通信建设要求，本研究选取惠城区为配电网工程建设试点站点，选取的6 个变电站名称分别是110 kV雅居变电站、220 kV 金源变电站、110 kV 乌石变电站、220 kV 汝湖变电站、110 kV 江畔变电站以及110 kV 水北变电站。本配网通信系统围绕着这6 个变电站进行设计。

4 惠城区配电网通信系统建设方案

4.1 主干层网络通信方案

配电网的主站与子站之间会进行通信，主站与各个工作站之间也会进行通信，而通信的平台是基于通信网络的传输层。江畔变电站、汝湖变电站、水北变电站以及乌石变电站这4 个站点的调网设备还不够完善，因此对这4 个站点的主干网络进行建设。为了完善调网设备，在这4 个站点每处单独安装一台配网数据网交换机，目的是搭建相应的数据网络。拟添加的数据网链路如表1 所示。

表1 核心层网络附加链路表

4.2 接入层网络通信方案

惠城区在建设配电自动化系统的通信网络时，最大只有几千字节的数据需求，选取任何传统的通信方式都可以实现需求。那么，在建设配网通信时更多地要考虑系统的建设成本等。选取工业以太网，并基于手拉手的方式组网成环，手拉手环网结构具体如图2所示。接着，将系统的子站点就近接入附近的变电站，配网与主网通信网相连接。基于经济成本的角度出发，本研究选用租用公网通道实现配网数据网内的数据传输，从而达到“二遥”的操作。在接入层设计方面，采用10 Mb/s 的链路设计通信链路，接入方式采用手拉手环网结构，如图3 所示，其中从汝湖变电站到乌石变电站需要经过雅居变电站的环网柜。

图2 双电源手拉手环网电路接线

图3 惠城区配电通信网一期建设目标

“一遥”“二遥”的配电终端，在基于公网通信时，一般选择通过无线专网虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）通道，将终端里的数据传输到主站。基于“纵向认证，横向隔离”的原则，如果考虑电力二次系统的安全性，那么将在终端处设置防火墙，如图4 所示。

图4 惠城区配电通信网公共网络租赁渠道示意

配网自动化通信网络系统建设完成时，配网可以通过通信通道对其数据参数进行24 h 监控，还可以远程对配电设备进行操作。配电网的相关部门也可以借此优化配网线路，从而延长设备使用时间，减少人工成本，提高运维效率。

4.3 4G 无线公网组网

由于惠州市的地理环境特殊，导致较难开展光缆铺设工作，本研究基于无线公网的通信方式对部分接入层进行建设。此外，设计了基于频分双长期演化（Frequency Division Dual Long Term Evolution，FDDLTE）和时分法重复长期进化（Time Division Duplexing Long Term Evolution，TDDLTE）的无线接入系统，其有效地接入剩下的“二遥”“一遥”接入层站点。

无线公网通信主要有VPN 和专线2 种形式[4,5]。专线经济成本低，因此主要选取专线方式进行无线组网。在配网通信网络组网中，4G 通信终端是必不可少的，基于公网的4G 网络可以对终端进行远程监控，如数据传输单元（Data Transfer Unit，DTU）、馈线终端装置（Feeder Terminal Unit，FTU）等。另外，合理运用交换机、路由器，可以进一步提高运营商和主站系统的连接效率。由于4G 通信模块的存在，节点连接可以保证更高效率和安全性，仅需要验证身份后就可以得到相关IP。基于VPN，可以让链路保持高效率通信，使其同时容纳不低于20 000 个终端的同时使用。

5 具体实施预期成果

本研究针对惠城区的配网通信系统，提出了一种新的设计方案。同时，将此方案正式投入惠城区当地在建的配电网电力自动化项目，通过目前的数据分析可以得出建成后预期取得的成果如表2 所示。

表2 惠城区配电网工程实施前后指标对比

可以从表2 得出，基于本研究所提出的电力配网通信网络，惠城区的配电网电力自动化技术得到了进一步的提升。终端设备覆盖率和“三遥率”达到了100%，满足惠州市配网自动化建设预期设定中对于主城区惠城区的要求，提高了惠州市配网的通信能力。而配网通信技术的升级，可以提高供电的服务质量与惠州局的社会形象，具有显著的社会效益。

6 结 论

建设配电自动化通信网络，可以有效地保证配电网运行的可靠性，进一步推动配电网管理的发展。为了提高惠州市配网通信技术，本文提出了一种新的设计方案，方案的具体实施改造是围绕着惠城区进行，最后对具体施工建设后取得的预期成果进行估计，证明本次改造的有效性。