【文章內(nèi)容簡介】 過渡到寬帶化、管理運行從人工化變?yōu)橹悄芑I(yè)務(wù) 功能從單一化向多功能綜合化方向發(fā)展和邁進(jìn)。 根據(jù)目前輸電網(wǎng)，主要通信方式有 SDH網(wǎng)（ MSTP）、光纖通信、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)及綜 合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 21輸電通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)圖 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 5 配網(wǎng)通信現(xiàn)狀 目前廣東地區(qū)電網(wǎng)中 110千伏及以上電壓等級變電站多數(shù)已實現(xiàn)綜合自動化，相 當(dāng)多的變電站是 “ 十五 ” 期間投運或進(jìn)行了綜合自動化改造，自動化水平相對較高， 但整個系統(tǒng)的自動化水平仍然有較大的提升空間，尤其是配電網(wǎng)的自動化水平，與西 方發(fā)達(dá)國家的配電自動化水平還有較大差距，如 10KV饋線出線端均安裝有監(jiān)測設(shè)備， 調(diào)度員能觀察到每回饋線的電流、功率等情 況，但各開關(guān)房等處基本沒有遠(yuǎn)程監(jiān)測手 段。 10kV饋線基本沒有自動隔離故障功能（除白云局有架空線自動化），只能依賴變 電站 10kV出口處的斷路器切除故障，然后沿線查明故障后再行供電。城區(qū)的 10kV電 纜環(huán)網(wǎng)柜多數(shù)均安裝有故障指示器，可幫助判斷故障所在區(qū)域，但并無信號回傳功能。 配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)通信系統(tǒng)關(guān)系 目前，廣東省地區(qū)電力系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)一套較為完整的光通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)已覆蓋到 全部 220kV變電站以及絕大部分的 110kV變電站。配電網(wǎng)作為輸電網(wǎng)的延伸，在適當(dāng)?shù)? 站點必須依靠輸電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進(jìn) 行傳輸。 圖 22 配網(wǎng)與輸電通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 6 第 3章 需求分析 配網(wǎng)自動化結(jié)構(gòu)對通信要求 配電二次系統(tǒng)業(yè)務(wù)統(tǒng)計如下表所示，主要分為生產(chǎn)控制區(qū)業(yè)務(wù)和管理信息大區(qū)。 生產(chǎn)控制大區(qū)主要分為：配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)、電力負(fù)荷管理系統(tǒng)、低頻抵壓減負(fù)荷裝 置等；管理信息大區(qū)包括用戶集中抄表系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、電力營 銷管理信息 系統(tǒng)、 95598客戶服務(wù)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)等。如下表所示。 表 31 配電二次系統(tǒng)安全分區(qū)表 初級階段 為方便管理，便于維護(hù)，減少投資，從通信角度看，配網(wǎng)自動化部分分為兩層 結(jié)構(gòu)來建設(shè)，即在地區(qū)局或下屬的各區(qū)局設(shè)立一個配電自動化系統(tǒng)主站（圖中的 DA 主站），通過專線與 GPRS/CDMA的服務(wù)器相連， FTU、 DTU等遠(yuǎn)方終端通過 GPRS/CDMA方 式將數(shù)據(jù)發(fā)送至 GPRS/CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的對應(yīng)基站，各基站通過移動或聯(lián)通的高速 有線光纖等方式將數(shù)據(jù)傳送至 GPRS/CDMA服務(wù) 器后，通過專線直接發(fā)送至 DA主站。 DA 主站還通過標(biāo)準(zhǔn)的中間件服務(wù)從其他系統(tǒng)如計量自動化、負(fù)荷控制系統(tǒng)、地調(diào) EMS/SCADA系統(tǒng)等獲取相關(guān)信息，完成數(shù)據(jù)采集、交換、處理和分析后，重現(xiàn)系統(tǒng)潮 流，并對其他系統(tǒng)提供動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)。 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 7 公眾通信網(wǎng) GPRS/CDMA TDSCDMA/WIMAX **供電局配電自動化 主站系統(tǒng) 越秀監(jiān)控管 理分站 天河 監(jiān)控管 理分站 番禺監(jiān)控管 理分站 終端 終端 終端 終端 終端 終端 終端 終端 終端 **局光纖網(wǎng)絡(luò) FTU/TTU 終端終端 圖 31 配網(wǎng)通信層次結(jié)構(gòu)圖（ 低級階段） 如上圖所示，通信方式主要采用電信運營商的無線方式，如 GPRS或者 CDMA。 高級階段 根據(jù)自動化規(guī)劃，今后配網(wǎng)將進(jìn)一步實現(xiàn) “ 三遙 ” ，即在原有遙信、遙測的基礎(chǔ) 上增加遙控信號。 實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)視、控制，故障定位、隔離和自動恢復(fù)送電、無功補(bǔ)償 和電壓調(diào)節(jié)、設(shè)備管理、遠(yuǎn)方 抄表和電能計量、需方側(cè)用電管理、負(fù)荷控制和管理等。 由于遙控信息的安全性對通信要求比較高，為此在高級階段，不能完全依賴于電 信運營商的通信網(wǎng)絡(luò)，租用電信運營商的網(wǎng)絡(luò)由于傳輸帶寬、速率及安全性等原因， 建議只能實現(xiàn) “ 二遙 ” 以下的業(yè)務(wù)。部分區(qū)域可開展采用 GPRS等技術(shù)對 “ 三遙 ” 進(jìn)行 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 8 試點，最終根據(jù)實際應(yīng)用情況推廣該通信方式應(yīng)用。其余有條件的根據(jù)實際情 況逐步 改造，采用自建無線通信、光纜、配電載波等通信方式建設(shè)到高級階段。 配電自動化高級階段其層次實現(xiàn)方式如下圖所示。 圖 32 配網(wǎng)通信層次結(jié)構(gòu)圖（ 高級階段） 配網(wǎng)自動化業(yè)務(wù)對通信的要求 基本要求 配電系統(tǒng)自動化系統(tǒng)對通信的要求一般有： （ 1） 可靠性 配電系統(tǒng)的通信終端設(shè)備有的暴露在室外，受陽光、雨雪、冰雹、大風(fēng)和雷電等 自然條件的侵襲，同時，它們還受外界的干擾。所以，要求通信系統(tǒng)在任何時候均能 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 9 可靠地工作。 （ 2） 經(jīng)濟(jì)性 信息采集點面廣量大，所以應(yīng)保證通信系統(tǒng)的投資不能太大，以免影響配電故障 信息應(yīng)可優(yōu)先、快速地傳輸。 （ 3） 在配電網(wǎng)停電區(qū)和故障時有通信能力，并能捕捉故障信息，在故障發(fā)生時， 故障信息應(yīng)可優(yōu)先、快速地傳輸。 （ 4） 從配電系統(tǒng)自動化結(jié)構(gòu)的角度，匯集了大量數(shù)據(jù)的骨干節(jié)點設(shè)備對通信速 率的要求，要遠(yuǎn)高于分支線單個配電終端對通信速率的要求。 （ 5） 提 供雙向通信能力 即數(shù)據(jù)的上行和控制指令的上行通信能力。如柱上開關(guān)狀態(tài)的采集與控制。 （ 6） 容易操作與維護(hù) 配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備眾多且分布區(qū)域廣、通信網(wǎng)組織困難。如果將這些數(shù)量 眾多的自動化終端設(shè)備直接接入配電自動化系統(tǒng)會影響其系統(tǒng)實時性，也會造成后臺 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組織困難，在主干通信網(wǎng)建設(shè)上投資巨大。從目前技術(shù)水平來看，單一的 通信手段難以滿足較大規(guī)模的城區(qū)配電自動化系統(tǒng)的需要。采用分層分布式組織結(jié) 構(gòu)，混合使用多種通信手段可以更好地滿足配電系統(tǒng)自動化的通信需求。 傳輸數(shù)據(jù)類型和通 信要求 根據(jù)配電自動化系統(tǒng)的功能要求，配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)類型分為以下幾種： 狀態(tài)信息：主要包含開關(guān)的分合狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(tài)，配電網(wǎng)運行狀態(tài)和故 障信息。 測量信息：通過采樣等手段獲得的線路電壓、電流信息以及功率、頻率等派 生計算量。 控制信息：包含由控制中心下發(fā)的遙控、遙調(diào)、設(shè)點等控制命令。 其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)：包括計量、電能質(zhì)量等。 對滿足自動化功能的基本傳輸量可參考下表： 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 10 對各級傳輸實時性的要求見下表： 配電網(wǎng)自動化對通信系統(tǒng)的要求，主要取決于要實現(xiàn)自動化網(wǎng)絡(luò)的整體規(guī)模、接 級別 要求 傳輸延時 A 傳輸實時性要求最高，優(yōu)先傳送 5s B 傳輸實時性要求高，優(yōu)先級次之 10s C 傳輸無嚴(yán)格實時性要求，優(yōu)先級最低 60s 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 11 線的復(fù)雜程度、自動化系統(tǒng)的功能要求、預(yù)期達(dá)到的自動化水平等，主要體現(xiàn)在以下 幾個方面： ? 通信的可靠性 配電網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)是在戶外運行的，容易導(dǎo)致材料老化，故要求能經(jīng)受起 惡劣氣候的考驗。另外，通信系統(tǒng)還要經(jīng)受噪音、電磁、雷電等的干擾，保持穩(wěn)定運 行。在電力設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)能抵抗事故所產(chǎn)生的瞬間強(qiáng)電磁干擾，完成故障診斷， 故障隔離和恢復(fù)非故障區(qū)段供電的通信任務(wù)。 ? 通信的實時性 配電網(wǎng)自動化的重要功能就是能夠?qū)崟r監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運行并進(jìn)行在線分析，實時性對 通信傳輸速率提出了較高的要求。正常運行時 ，主站系統(tǒng)在 3s內(nèi)需刷新全部 RTU、 FTU 等終端的數(shù)據(jù)；發(fā)生故障時，主站系統(tǒng)和 RTU、 FTU終端之間需要交換的數(shù)據(jù)較正常 情況下多得多。因而，除了考慮刷新速度外，還要考慮能快速及時傳送大量故障數(shù)據(jù) 的問題。同時，還需考慮今后擴(kuò)展需要，今后發(fā)展可能不僅要傳送數(shù)據(jù)，還要傳送現(xiàn) 場實時圖象等。 ? 通信的雙向性 對主站來說，不僅向終端下發(fā)控制命令，也需接收終端上傳的數(shù)據(jù)，配電自動化 系統(tǒng)中的各項功能均要求雙向通信，如故障區(qū)段隔離和恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能，遠(yuǎn) 方的 FTU必須能向主站上報故障信息以供主站確定故障 區(qū)段，主站必須再向 FTU下達(dá) 控制命令，才能實現(xiàn)故障區(qū)段隔離和恢復(fù)非故障線路的正常供電。因而，配電自動化 系統(tǒng)各層次之間的通信是雙向的，通信系統(tǒng)必須具有雙向通信的能力。 ? 通信的靈活性 配電自動化系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)點多面廣，規(guī)模龐大，這就要求通信設(shè)備具有較強(qiáng) 的靈活性，選擇標(biāo)準(zhǔn)的通信設(shè)備，便于安裝、調(diào)試、運行和維護(hù)。通常采用多種通信 方式相結(jié)合，需要盡可能地簡化系統(tǒng)的使用與維護(hù)，選擇標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，提高系統(tǒng) 的兼容性和靈活性。 ? 業(yè)務(wù)種類繁多 配網(wǎng)主站層包括配網(wǎng) SCADA、 GIS、負(fù)荷控制管理、遠(yuǎn) 程抄表等眾多子功能系統(tǒng)。 各種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)通信量和實時性要求的差別很大，不同業(yè)務(wù)對通信系統(tǒng)提出了不同的 要求。 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 12 ? 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模廣、覆蓋面大 配電網(wǎng)是電力網(wǎng)的末端網(wǎng)絡(luò)，直接面對廣大的電力用戶，因此網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大，設(shè) 備數(shù)量、種類十分龐大。要解決這樣一個巨大的、覆蓋面廣闊的網(wǎng)絡(luò)通信問題，對通 信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和覆蓋的要求很高，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前端服務(wù)器負(fù)載巨大 。 ? 成本因素 包括建設(shè)投資，運行、維護(hù)和使用成本。由于配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模巨大，網(wǎng)絡(luò)的 建設(shè)投資，運行、維護(hù)和使用成本都十分可觀。成本問題實際上是目前制約配網(wǎng)通信 發(fā)展的關(guān)鍵問題，也是選擇各種配網(wǎng)通信方案時要考慮的最重要的問題。 對數(shù)據(jù)流量、實時性、可靠性、帶寬的需求見下表綜合介紹。 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 13 表 32 廣州供電局配網(wǎng)自動化業(yè)務(wù)對通信要求 數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)流量（單個開關(guān)）實時性要求 可靠性 帶寬要求 安全要求 遙 信 量 開關(guān)狀態(tài) 數(shù)據(jù)流量很小 5秒鐘變位信息 傳送到主站，特 殊通道（ GPRS） 可以放寬到 10秒 遙信動作正 確率 高 ％ 幾十字節(jié) 弱 /可以通過公網(wǎng)傳 輸 故障指示器信息 開關(guān)儲能信號 SF6開關(guān)壓力信號 事故跳閘信號 保護(hù)動作信號和異常信 號 終端狀態(tài)信號 通信狀態(tài)信號 遙 測 量 電壓（模擬） 通道上的數(shù)據(jù)包括全 數(shù)據(jù)、對鐘數(shù)據(jù)、變 位遙信數(shù)據(jù)、變化遙 測數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)流量 很大 變化遙測 5~15秒 傳送到主站 遙測合格率 ≥98% K級別 弱 /可以通過公網(wǎng)傳 輸 電流（模擬） 有功功率（模擬） 無功功率（模擬） 功率因數(shù)（模擬，可選） 溫度（模擬） 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 14 瓦斯氣體壓力（模擬） 頻率（模擬，可選） 電能量（數(shù)字量） 標(biāo)準(zhǔn)時鐘接收輸出（數(shù)字 量） 遙 控 量 開關(guān)分合閘 控制命令，數(shù)據(jù)流量 較小 遙 控命令一般在 5秒內(nèi)完成，特殊 通道可以放寬到 15秒 可靠，遙控正 確率 ％ 精確，遙控綜 合誤差 ≤ % 幾十字節(jié) 控制命令需要安全 的通道保證 閉鎖控制功能 保護(hù)及重合閘遠(yuǎn)方投停 （可選） 保護(hù)定值遠(yuǎn)方設(shè)置（可 選） 廣東電網(wǎng)公司