电网配网自动化通信系统规划

电网配网自动化通信系统规划电网配网自动化通信系统规划 摘要 摘要 可靠的电力供应是保证现代生活方式的先决条件 随着我国经济社 会持续健康发展和人民生活水平不断提高 对坚强电网建设 电网安全稳定运 行 电能质量和优质服务水平提出了更高要求 如何建设自愈 优化 互动 兼容的智能配电网 进一步提升电力生产过程的自动化 提高企业信息化管理 和服务水平 实现配网精益化管理是目前主要需解决的问题 本文主要讨论电 网配网自动化通信系统规划 关键词 配网自动化 通信系统 电网关键词 配网自动化 通信系统 电网 正文 正文 一 一 配电自动化的定义配电自动化的定义 通常 110KV 及以下电力网络属于配电网络 配电网直接供电给用户 通 过众多挂接于上面的配电变压器 将电能分配给诸用户 随着国民经济的高速 发展 电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高 电压波动和短时的 停电都会造成巨大的损失 因此 需要结合电网改造在配电网中实现配电自动 化 以提高配电网的管理水平 为广大电力用户不间断的提供优质电能 配电自动化 Distribution Automation 简称 DA 就是利用现代电子技术 通讯技术 计算机及网络技术 将配电网在线数据和离线数据 用户数据 电 网结构数据和地理图形进行信息集成 构成完整的自动化系统 实现配电系统 正常运行及事故情况下的监测 保护 控制和配电管理的现代化 配电系统自 动化是配电系统运行 管理的有机组成部分 配电自动化系统 Distribution Automation System 简称 DAS 从功能上 可以分为两大部分内容 即包括基础配电自动化和配电管理层 基础配电自动 化主要实现数据采集 运行工况监视和控制 故障实时处理 主要包括变电站 配电所 自动化系统 馈线自动化 Feeder Automation 简称为 FA 配电 SCADA 系统 配电管理层主要实现配电管理 停电管理 工程管理 电能计 量管理及配电高级应用 其主要内容包括配电工作管理系统 用电管理自动化 系统 配电高级应用软件 D PAS 通常把从变电 配电到用电过程的监视 控制和管理的综合自动化系统 称为配电管理系统 Distribution Managerment System 简称为 DMS 配电自动化从功能上讲应包括配电网络的数据采集与控制 SCADA 馈线 自动化 FA 即故障定位 隔离 非故障区段的恢复供电 负荷管理 地理信息 系统 AM FM GIS 配电应用分析 PAS 等 配网自动化系统的特点是 信息 量大 在线分析和离线管理紧密结合 应用分析和终端设备紧密结合 一次设 备和二次设备紧密结合 二 配电自动化的建设内容二 配电自动化的建设内容 配电网自动化系统的建设应包括以下五方面 配电网架规划 馈线自动化 的实施 配电设备的选择 通信系统建设和配网主站建设 1 配电网架规划 配电网架规划 合理的配电网架是实施配电自动化的基础 配电网架规划是实施配电自动化 的第一步 配电网架规划应遵循如下原则 遵循相关标准 结合当地电网实际 主干线路宜采用环网接线 开式运行 导线和设备应满足负荷转移的要 求 主干线路宜分段 并装设分段开关 分段主要考虑负荷密度 负荷性质 和线路长度 配电设备自身可靠 有一定的容量裕度 并具有遥控和某些智能功能 2 2 配电网馈线自动化 配电网馈线自动化 配电网馈线自动化是配电网自动化系统的主要功能之一 配网馈线自动化 是配电系统提高供电可靠性最直接 最有效的技术手段 目前供电企业考虑配 网自动化系统时 首先投入的是配网馈线自动化的试点工程 馈线自动化的主要任务是采用计算机技术 通信技术 电子技术及人 工智能技术配合系统主站或独立完成配电网的故障检测 故障定位 故障隔离 和网络重构 目前通过采用馈线测控终端 FTU 对配电网开关 重合器 环 网柜等一次设备进行数据采集和控制 因此 FTU 通信及配电一次设备成为 实现馈线自动化的关键环节 配网馈线自动化主要功能包括 配网馈线运行状态监测 馈线故障检 测 故障定位 故障隔离 馈线负荷重新优化配置 网络重构 供电电源恢复 馈线过负荷时系统切换操作 正常计划调度操作 馈线开关远方控制操作 统 计及记录 包括开关动作次数累计 供电可靠性累计 事故记录报告 负荷记 录等 配电网馈线自动化系统与其它自动化系统关系密切 如变电站综合自 动化系统 集控中心站 调度自动化系统 SCADA 用电管理系统 AM FM GIS 地理信息系统 MIS 系统等 因此必须采用系统集成技术 实现系 统之间信息高度共享 避免重复投资和系统之间数据不一致 3 3 配电自动化系统的设备选择 配电自动化系统的设备选择 在配电自动化系统中 配电设备应包括一次设备如配电开关等 二次设备如 馈线远方终端 FTU 配变终端单元 TTU 等 以及为一 二次设备提供操 作电源和工作电源的电源设备 实施配电自动化 必须以重合器 分段器 负荷开关等具有机电一体化 特性的自动配电开关设备为基础 在架空线路上作为分段和隔离故障用的开关 应该具有免维护 操作可靠 体积小和安装方便的特点 并且能适应户外严酷 的环境条件 馈线远方终端 FTU 用于采集开关的运行数据 控制开关的分合 为 了达到 四遥 的功能 必须具有通信的功能 配变终端单元 TTU 用于采集配电变压器低压侧的运行数据 控制低 压电容器投切用于无功补偿 通信的实时性要求低 4 4 配电自动化的通信系统 配电自动化的通信系统 通信系统是主站系统与配电网终端设备联接的纽带 主站与终端设备间的信 息交互都是通过通信系统完成 因此必须有稳定可靠的通信系统 才能实现配 电自动化的功能 配电自动化系统的通信方式有 光纤通信 电力线载波 有线电缆 无 线扩频 借助公众通信网等多种 配网自动化系统的通信具有终端设备多 单台设备的数据量小 实时性 要求不同的特点 因此应因地制宜 根据当地环境和经济条件确定合理的通信 系统 同时要考虑调度自动化通信系统的建设 5 5 配电自动化系统的主站系统 配电自动化系统的主站系统 主站是整个配电自动化系统的监控管理中心 三 配电自动化通信系统三 配电自动化通信系统 本文主要讨论配网自动化通信系统的规划 其他方便不作讨论 1 1 配网通信网络架构 配网通信网络架构 配网通信网络可分为通信主站 通信汇聚设备 通信终端三类通信节点 各类节点定义 及与配电网业务节点对应关系如下 a 通信主站 负责将通信汇聚设备传送的信息送到配电网自动化主站系统 包含配电主站与区调分站系统 一般设置在地调或区调分局 b 通信汇聚设备 一般设置在 110kV 或 220kV 变电站 通信汇 聚设备设备的功能 作为通信中继 负责汇聚接入层的各个通信终端的数据信 息帧 并将其重组 转换为骨干层传输的数据 完成传输数据所必要的控制功 能 错误检测和同步 路由选择 传输安全等功能 因此通信汇聚设备设备需 要具 备支持多介质和多协议的能力 c 通信终端站 与配电终端设置在一起 直接接收配电终端的 数据 负 责传输各 10kV 配电信息的通信终端站点 包括各室内开关站 配电房 带开 关的户外开关箱 环网柜等 根据配电网通信网络节点功能及配网业务流向 可将配电网通信分为主干 层和接入层两层网络结构 其层次结构示意如下图所示 各网络层次的定义如下 a 配网通信主干层 指各通信汇聚设备与通信主站之间的通信 b 配网通信接入层 指通信终端站与通信汇聚设备之间的通信 在通信 终端站较集中的区域宜设置汇聚通信终端站 实现对附近区域通信终端站的汇 聚功能 四 四 规划方案 规划方案 以肇庆供电局为例 1 主干层网络技术方案 目前 广东电网肇庆供电局已建设主干网的传输 A 网 传输 B 网和调度 数据网 中压配电网作为输电网及高压配电网 110kv 的延伸 中压配电网主 干网的建设必须依靠输电网及高压配电网 110kv 的通信网络对数据进行传输 考虑配网通信点独立性 并结合广东电网各地供电局已有的配网自动化主 干层网络现状 供电局主干层传输网优先采用全部具备 MSTP 功能的传输 B 网 承载 对不具备传输 B 网的站点临时采用传输 A 网 不采用光端机 光收发 器作临时通道 待传输 B 网完善后逐步转移 根据肇庆地区传输 B 网现状 传输 B 网使用同一厂家设备 并且所有站 点设备均具备 MSTP 功能 主站与汇聚站点之间能够实现 MSTP 互联互通 由配网自动化数据通信带宽分析可看出 每个通信汇聚设备带宽需求为 3 12M 现在肇庆传输网接入层带宽容量为 155M 可满足配网通信需求 每个通信汇聚设备采用一个 MSTP 百兆口与汇聚交换机互联 传输带宽为 N 2M N 根据归属节点数量 一般配置 2 5 个 2 接入层网络技术方案 接入层网络技术方案 通信技术选择 目前 肇庆供电局已经建设的配网自动化系统接入层网络的通信方式全部 采用光纤通信和无线 具体技术选择原则如下 C 类区域 1 C 类区域实现 三遥 功能的终端设备点 全部采用光纤通信方式 对 于光纤不能到达或者难于建设的偏远终端节点可考虑采用载波通信方式 作为 光线通信的补充 2 C 类区域主干线路实现 二遥 功能的终端设备点 占 40 不含架空 开关 采用光纤通信方式 支路的终端设备点 占 60 不含架空开关 采用 GPRS CDMA 等无线公网通信方式 3 C 类区域主干线路实现 一遥 功能的终端设备点全部采用 GPRS CDMA 等无线公网通信方式 4 C 类区域光缆建设分三层建设 即骨干层 汇聚层和接入层 其中骨干层光缆规划 48 芯 汇聚层和接入层光缆为 24 芯 5 光纤通信方式采用工业以太网交换机和 PON 两种技术 6 架空开关全部采用无线公网通信方式 3 设备配置方案 设备配置方案 根据前面对工业以太网与 PON 技术分析比较 综合考虑现有配网自动化 配网终端规划方案 建议优先考虑采用工业以太网技术组网 其网络结构如下 图所示 如上图所示 设备配置方案如下 1 每个通信汇聚设备分别配置 1 台汇聚三层交换机 2 采用光纤通信方式的通信终端站分别配置 1 台二层工业以太网交换机 3 采用无线公网方式的通信终端站分别配置 1 套无线设备终端 采用工业以太网交换机和 PON 两种技术组网珠海供电局实例方案 珠珠海海局局2 拱拱北北站站 兰兰埔埔站站 夏夏湾湾站站 侨侨光光开开关关站站银银海海开开关关站站 白白石石开开关关站站 跨境 4户 外环网柜 ONU 跨境 5户 外环网柜 ONU 跨境 3户 外环网柜 ONU 跨境 1户 外环网柜O NU 跨境 2户 外环网柜O NU 拱北站 OLT 兰铺站 OLT 夏一 线3 户外环 网柜ONU 夏一 线1 户外环 网柜ONU 南苑电房 ONU 富祥花园 电房ONU 百合花园 电房ONU 金河湾 ONU 百合花园 三期电房 ONU 海荣新村 电房ONU 银海开关 站OLT 莲花路电 缆分接箱 ONU 银海开关 站户外环 网柜ONU 西南资源 1 电缆分 接箱ONU 拱北污水 厂2 电缆 分接箱 ONU 侨光开关 站OLT 市政处户 外环网柜 ONU 粤海国际 花园一 二区电房 ONU 白石开关 站OLT 海关大院 户外环网 柜ONU 夏湾站 OLT 珠珠海海局局1 粤华路电 缆分接箱 ONU 拱拱北北片片区区 7 光光交交接接箱箱ODN 拱拱北北片片区区 1光光 交交接接箱箱ODN 拱拱北北片片区区 3光光 交交接接箱箱ODN 拱拱北北片片区区 11光光 交交接接箱箱ODN 银银海海开开关关站站 ODN 拱拱北北片片区区 8 光光交交接接箱箱ODN 侨侨光光开开关关站站 ODN 拱拱北北片片区区 9 光光交交接接箱箱ODN 三三层层工工业业以以太太网网 交交换换机机 二二层层工工业业以以太太网网 交交换换机机 以以太太网网线线 光光纤纤 OLT ODN ONU 网管终端1 网管终端3 网管终端2 已已有有网网管管交交换换机机 五 结论和建议五 结论和建议 展望未来 随着智能配网技术的发展 如何为配网自动化业务 提供可靠 高效的通信通道是建设智能配电网的关键所在 十二五期间 应该积极关注光 纤 WiMAX 无线通信