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淺析配電通信網試點建設方案

發布時間:2012-09-21 11:06所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

本文根據作者多年工作實踐,結合南京主城核心區進行配電自動化試點工作,針對其中配電通信網試點建設方案進行了分析。

  摘要:本文根據作者多年工作實踐,結合南京主城核心區進行配電自動化試點工作,針對其中配電通信網試點建設方案進行了分析。

  關鍵詞:配電通信網,規劃,建設

  Abstract: in this paper, according to the author years work experience and combining with the nanjing urban area in power distribution automation pilot work, in view of power distribution network pilot construction scheme is analyzed.

  Keywords: power distribution network, planning, construction

  中圖分類號:S972.7+6 文獻標識碼:A 文章編號:

  前言

  2009年5月,國家電網公司明確提出建設“具有信息化、自動化、互動化的智能電網”,計劃到2020年全面建成堅強智能電網。智能電網戰略目標的提出給配電自動化注入了新的內涵,也給配電自動化帶來了新的生機。為有效指導配電自動化建設與改造工作,國家電網公司組織制定了《配電自動化技術導則》和《配電自動化試點建設與改造技術原則》,對配電自動化的規劃、設計、建設和改造提出規范性技術要求,也為南京供電公司開展配電自動化工作指明了方向。

  1、配電通信網現狀

  經過多年建設,南京城區已建成以光通信為主的電力通信傳輸網,采用SDH體制,以環網拓撲結構為主。城區傳輸網由三個網絡容量為2.5Gb的環網兩兩相交組成,網絡包含2.5Gb、622Mb、155Mb等幾種速率容量等級。

  “十一五”期間通信網規劃建設以滿足發電廠、變電站及公司生產基地各種通信業務需求為主,提供服務電力調度生產和管理的各類業務通道,配用電通信內容幾乎沒有涉及。目前配用電信息上傳依賴公網GPRS通信方式,缺乏有效的管理。

  在試點區域內35kV以上變電站光纜覆蓋率為100%,配用電側沒有敷設光纜;采用公網GPRS通信方式實現信息采集的配變占試點區域內配變總數的33%。

  2、配電通信網存在問題

  試點區域內所有變電站均以實現光纖覆蓋,城區傳輸網絡優化工程已經初步完成,可以可靠實現變電站至主站的信息交互,但還存在以下問題:

  (1)未建設配電通信網,配電終端缺乏采集及監控信息傳輸通道,嚴重制約了智能電網相關項目的順利推進。

  (2)主城核心區內部分電力電纜溝道未預埋光纜或管孔,使后期的配電通信光纜建設產生較大的困難。

  (3)缺乏完善的配電通信技術標準和相關網絡建設、運行管理規范,配電通信系統缺乏有效的管理手段和依據。

  3、配電通信網規劃目標

  根據此次項目整體規劃目標,配電通信系統建設以滿足配電自動化終端、子站與主站之間信息交互的可靠性、安全性、實時性為目的,建設便于管理、具有良好擴展性,高速、雙向、實時、集成的配電通信系統為總體目標。建成后的通信系統將能承載配電自動化、智能用電信息采集、雙向互動營銷等各種智能電網的雙向通信業務,滿足一次系統各種配變(包括公用配變、專用配變)智能管理終端的通信要求,滿足公用配變臺區中低壓線路設備及低壓用戶計量設備和安全管控設備(開關、漏保等)智能管控終端之間通信要求。

  配電通信系統框架包括配電通信網管理平臺,配電主站至變電站的骨干通信網和變電站至配電終端的接入通信網。配電通信系統框架如下圖所示。

  配電通信網管理平臺用于實現配電通信網集中接入和管理,以“統一通信接口、統一通信規范、統一通信網管”為建設目標。采用統一的接口與配電主站系統對接。應能夠實現對配電通信終端的監測與配置,同時實現各種顆粒業務的管理。

  主站至變電站通信網絡以滿足交互信息的可靠、透明傳輸為目標。

  變電站至配電終端通信網絡覆蓋變電站10kV出線側至配電終端。根據國網公司配用電通信網一體化建設考慮,變電站至配電終端通信網絡以實現智能電網配電自動化信息、用電信息數據采集(含電力負荷控制數據、遠程自動抄表數據及營銷互動系統等),未來對視頻監控、分布電源接入、電動汽車充電站等信息傳輸至變電站內通信匯接子站為目標。

  通信終端設備應滿足易安裝維護,靈活適應各種應用場合,接口開放統一要求,同時符合工業級標準和環境要求。

  4配電通信網建設與改造

  4.1配電通信管理平臺實施方案

  在配電自動化通信系統運行過程中,特別是大規模建設情況下,通信系統的維護尤為重要。

  隨著配電通信網絡規模不斷擴大,結構愈加復雜,終端數目越來越多,智能化水平越來越高,一些網絡運行、維護與管理難題也隨之出現。網絡運行中發現故障、確定故障和處理故障的難度越來越大,網絡故障處理的時間不能保證,這些嚴重影響到配網自動化系統的運行質量與效率。

  為保證配網通信系統的可靠運行,迫切需要建立一套配網通信集中監控系統,能實現對配電通信網中各廠家的配電通信終端、光纜電纜、通信通道等通信資源以及配電通信終端的運行環境等的統一監控和管理,這也是智能電網建設規劃中的要求。在配電通信網建設時應考慮同步建設通信網管理監控系統。

  配電通信管理平臺總體規劃,下圖所示,系統采用分層架構體系,在配電主站建立配網通信監控主站系統,在各配電子站設立相應的通信監控分站系統,分站向主站發送所采集的各種數據,通信監控分站到通信監控主站通過骨干光纖通信網的以太網通道進行通信連接。

  配電通信管理平臺主站具有對各個分站集中監控統一管理的功能。在配電主站配置網絡設備,在監控主機與前置機上安裝相應系統平臺軟件,建立以LAN為結構的配網通信集中監控管理中心站,搭建起系統平臺,提供各種人性化的人機界面,完成系統功能主體。

  配電通信管理平臺分站具有為各種終端設備提供接口、收集各類信息并將信息上傳至主站的功能。在各配電子站配置交換機、采集器等構建配網通信監控分站,實現配網通信設備、環境、電源的集中監測,并將信息匯集轉發至監控主站。

  4.2主站至變電站的通信網絡實施方案

  本期配電自動化建設,主站至變電站的配電通信網絡采用光纖傳輸網方式,考慮變電站之間的通信設備信息交互,并為了便于管理數量龐大配電通信終端的變電站匯集信息,以IP方式通過專用路由器接入。架構如下圖所示:

  本次試點工程將對變電站原有SDH設備進程擴容,并增加路由器設備,新建一張從局中心到各變電站的虛擬專用IP網絡,每個變電站設計帶寬不小于2M,專門用于傳送配電自動化信息。本層業務接入方式為純IP接入。

  本次項目中,考慮到在試點區域外已有配變監測系統的信息接入,在主站建設一套無線接入系統。

  4.3變電站至配電終端的通信網絡實施方案

  變電站至開關站、戶外環網單元配電終端的通信網絡,實現配電子站到配電終端之間的通信,也稱為接入層通信網絡。

  變電站至配電終端的通信網絡建設技術體制有光纖專網、無線專網、無線公網、配電線載波等多種通信方式可供選擇。光纖專網存在有源和無源兩種解決方案。有源光網絡帶寬利用率低并且維護困難。無線專網大規模組網時易受干擾并且容量較小。無線公網安全性不高。配電線載波受諧波干擾大、傳輸帶寬窄并且維護困難。而無源光網絡EPON技術能有效地解決上述其他通信方式所遇到的問題,因此,本次試點工程采用EPON技術。變電站至配電終端的通信網建設選擇實時可靠性高、擴展性好的EPON光纖專網技術,通信接入層網架如下圖所示。

  根據配電業務實時性、可靠性要求高的特點,ONU終端設備選用雙PON口設備實現全保護自愈;ONU設備采用工業級設備,以滿足較劣的現場運行環境。ONU設備配置在配電終端處(開關站、戶外環網單元、分支箱、柱上開關、配變),實現配電終端設備信息上傳至變電站。OLT設備配置在變電站內,實現變電站信息匯集上傳至主站。OLT、ONU邏輯圖如下圖所示。

  結合南京試點配電線路的實際走向,采用“手拉手”型保護組網方式。典型“手拉手”兩點接入結構如下圖所示,OLT1和OLT2分別安裝在不同的110kV/35kV變電所,ONU設備安裝在配電終端處,光纜中斷或OLT設備失效時均能實現保護,由ONU設備選擇接入不同的OLT。

  圖6 EPON“手拉手”兩點接入結構

  當因配電一次網架的原因不滿足兩點接入不同的變電所時,組織兩條不同的光路,實現“手拉手”保證單點接入其中一個變電站,如下圖所示。

  圖7EPON“手拉手”單點接入結構(雙總線結構)

  OLT1和OLT2之間的通信通過上聯口進行。OLT通過以太口上聯至子站路由器,子站路由器經由SDH/MSTP與中心路由器相連。各子站路由器與中心路由器組成星型網絡結構。各OLT間的信息交換在中心路由器上完成。

  根據目前用電信息采集帶寬需求,主站至變電站的通信網絡選用已建成的SDH/MSTP光纖傳輸網擴容的方式實現用電數據傳輸需求。未來在視頻監控、智能用電等業務逐步推廣,數據流量迅速增長時,考慮建設一個高帶寬的城域數據網。考慮用電業務接入的需求,在變電站至配電終端的通信網預留用電信息上傳的光纜纖芯資源。本次工程只考慮用電信息上傳光纜建設,用電專用數據網需求通信主設備、終端通信設備在其他項目中考慮。

  10kV目標網架模型及城區施工難度等因素,每條10kV線路干線采用72芯光纜,配變分支使用24芯光纜。干線光纜中采用48芯傳輸配電信息,24芯用來傳輸用電信息;分支光纜16芯傳輸配電信息,8芯用來傳輸用電信息。

  OLT設備置于各變電站內,采用變電站內直流屏DC/DC模塊提供-48V直流電源。ONU設備電源與配電自動化裝置(FTU/DTU/TTU)一并配置統一考慮,擬采用24V直流電源,并配置蓄電池保證不間斷運行。

  5、結語

  通過配電自動化的實施可有效的提高供電可靠性,為南京的經濟建設發展提供用電保障。構筑和諧社會、節約型社會的需要。提高供電可靠性,緩解電力需求矛盾是構筑和諧社會的重要內容之一,通過配電自動化系統的建設,可以減少電量損失,減少設備損壞,減少維修費用,節約國家緊缺資源。


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