光纖通信電網自動化分析論文

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1前言

隨著國家經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對電力的需求日益增長，同時對供電的可靠性和供電質量提出了更高的要求。配網饋線自動化是配網系統提高供電可靠性最直接有效的技術手段之一。在近幾年國家加大了對城網和農網的改造，國內各大供電局對配電網自動化的投入也在加大。在配網自動化實現的過程中，我們發現通信問題是一個難點問題。在此，僅就光纖通信在配網自動化方面的應用談一點認識和體會。

2配電網自動化對通信的要求

同調度SCADA系統一樣，配電自動化系統也需要一個有效的通信網，同時他有自己的特點：終端數量極多。配網系統擁有眾多的開閉所、配電變壓器、柱上斷路器，要對這些設備進行監控就需要許多FTU和TTU，同時這些FTU隨配電設備安裝，地域分布廣，通訊節點分散。

配網自動化系統的規模、復雜程度和自動化程度決定了通信系統應滿足下述要求：

(1)可靠性：

配網系統的通信設備有很多暴露在室外，環境惡劣，因此必須能夠抵御高溫、低溫、日曬、雨淋、風雪、冰雹和雷電等自然環境的侵襲。同時，盡量避免各種電磁干擾，保證長期穩定可靠地工作，并要求在線路停電時，通信系統仍能正常工作。

(2)經濟性：

考慮到配電網系統的總體經濟效益，通信系統的投資不應過大，力爭充分利用現有的主網通信資源，進行主、配網整體規劃，避免重復投資。

(3)尋址量大：

通信系統不僅要考慮目前及未來的數據傳輸的需要，還要考慮系統升級的要求。

(4)雙向通信：

配網自動化要實現遙測、遙信、遙控功能，就必須要求具有雙向通信能力。

(5)容易操作和免維護。

根據以上的要求，伴隨著光纖價格的下降，目前，光纖通信正廣泛地應用于電力系統。

3光纖通信

自激光器和低損耗光纖問世以來，光纖通信系統以其技術、經濟上無可比擬的優越性而迅速崛起，并風靡全球。該系統是以光纖為傳輸介質，以光為載波信號傳遞信息的通信系統，應用的光波波長為1.0～1.μm靘，整個系統由電端機、光端機、光纜和中繼器構成。光纖可分為單模光纖(SMF)、多模光纖(MMF)、長波長低射散光纖(LMF)、保偏光纖(PMF)及塑料光纖(POF)等很多種；常用的為單模和多模光纖，多模光纖就是傳輸多個光波模式，而單模光纖只傳輸一個光波模式。單模光纖比多模光纖傳輸距離長，目前一般地，光信號在多模光纖內可傳6km左右，在單模光纖內可傳30km。因此，單模光設備的價格要高于多模光設備。實用的光纖通常都是由多根光纖、加強芯、保護材料、固定材料等組合成光纜構成的傳輸線。

光纖MODEM可完成光信號與數字信號之間的相互轉換。光纖MODEM一般有一個以上的數據口用以傳遞同步或異步信號。通信速率可達到2Mbps或更高，配網常用的通信速率一般為同步N×64K或異步19200bps以下。故足以滿足配網通信的需要，光纖MODEM的連接示意圖如下：

另外，還有一種光纖MODEM具有雙環自愈功能。這一功能使通信的可靠性大大增強。其功能示意圖如圖2所示：

圖2(I)中，A，B，C三點是通過自愈光MODEM實現的雙環網，若在D點發生故障，則如圖2(II)所示，光路在A站和C站愈合(環回)，使通信不受影響，同時向主站發出相應的告警及定位信號，使維修人員及時修復故障段光纜。

4光纖通信的特點

光纖通信具有通信容量大，衰減小，不怕雷擊，抗電磁干擾、抗腐蝕、保密性好、可靠性高、敷設方便等優點，不過投資費用相對較高，尤其對于城區內直埋式電纜線路的光纖敷設，施工費用將更大。

5光纖通信在配電網上的實現方案

光纖通信的組網方式非常靈活，可以構架成星型、鏈型、樹狀、網狀、單纖網、雙纖網、環上多分支、多環相交、多環相切等各種拓撲結構的網絡。

根據配電自動化系統的特點，光纖網通常需組成環型網，并與計算機局域網連接，實現數據共享。常用的組網方式如圖3所示。

圖3中：“S”表示網絡服務器，“W1、W2、Wn”表示工作站，“b”表示變電所，“k”表示開閉所，“T”表示配電變壓器。

實際工程設計中，充分考慮到電力通信專網拓撲結構的復雜性，SDH傳輸系統可以采用多達126個E1(2M口)全交叉連接和雙主光環+多光分支的設計思想。基本構架為1～3個SDH／STM-1雙纖自愈環相交或相切，而且在需要時，可通過更換光卡的方式在線升級為SDH／STM-4。如果局調度中心局域網位于網絡地理中心，建議設計為相切環，以調度中心為切點，如圖4所示；如果局調度中心局域網偏離網絡地理中心，建議設計為相交環，由于調度中心不在交點，為了環間可靠轉接，各環相交至少兩點，互為保護路由，如圖5所示。

6結束語

在實際的配網自動化的通信系統，必須構建一個成本低、收效高的雙向通信系統，用可以接受的費用在可靠性和信息流量方面提供非常高的性能。同時，由于配電網自動化系統所要完成的功能太多而系統復雜，采用單一的通信系統來滿足所有的功能需要是不現實的，也是不經濟的。因此，在配電網自動化系統中，要應用多種通信方式，按綜合的經濟技術指標而選取其中最優的組合。在電力系統中較常用的通信方式還有一點多址數字微波、數傳電臺、無線擴頻、專線電纜、郵電本地網、載波、擴頻載波等，可供組網時選擇。