南京配網(wǎng)自動化二期通信網(wǎng)的建設

陳蕓

（南京蘇逸實業(yè)有限公司設計院，江蘇南京210009）

南京配網(wǎng)自動化二期通信網(wǎng)的建設

陳蕓

（南京蘇逸實業(yè)有限公司設計院，江蘇南京210009）

電網(wǎng)配電自動化是智能電網(wǎng)的重要部分，是電網(wǎng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。介紹了南京地區(qū)配網(wǎng)自動化一期項目與二期項目通信建設模式的異同，采用通道優(yōu)化提高了通信的可靠性和數(shù)據(jù)的完整準確性，同時取消變電站內(nèi)子站設備，節(jié)省了設備投資，保證了南京二期配網(wǎng)自動化項目的全面實現(xiàn)。

配網(wǎng)自動化；通信技術；EPON

配電自動化系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)控、保護和配電管理的系統(tǒng)。其內(nèi)容涵蓋了配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)（SCADA）、配電地理信息系統(tǒng)（GIS）和需求側(cè)管理系統(tǒng)（DSM），是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程［1］。配電自動化通信系統(tǒng)是實現(xiàn)配電自動化信息傳輸?shù)年P鍵系統(tǒng)南京地區(qū)經(jīng)過一期試點項目的建設，在二期建設時，不再采用子站設備，此時二期項目需采用不同的通信傳輸模式，一期與二期項目產(chǎn)生了傳輸模式共存的問題，文中討論了解決的方法。

1　南京配網(wǎng)自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀

南京作為國家電網(wǎng)公司關于堅強智能電網(wǎng)第二批試點項目中19家配電自動化試點單位之一，于2011年底完成了試點項目的建設。試點項目有3個區(qū)域：奧體中心區(qū)、新街口區(qū)域、中山陵風景區(qū)。試點項目對試點區(qū)域內(nèi)64條10 kV線路進行自動化建設與改造，新建24座變電站通信設備及24套配電子站；新建光纖通信網(wǎng)絡197 km。

2　南京配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)現(xiàn)狀

配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)設計完全遵循Q/GDW 625—2011［2］的有關技術原則。線路終端采用光纖以太無源光網(wǎng)絡（EPON）通信方式實現(xiàn)信息上傳，通信系統(tǒng)采用就近、雙路由接入方式，每條線路采用雙路由結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。光網(wǎng)絡單元（ONU）終端設備選用雙無源光網(wǎng)絡（PON）口的工業(yè)級設備，配置在配電終端處，光線路終端）設備配置在變電站內(nèi)，終端ONU與變電站OLT之間采用通信光纜連接。

如圖1所示，一期配電自動化網(wǎng)絡由主站核心節(jié)點、子站節(jié)點、終端節(jié)點組成，從層次上講，存在核心節(jié)點、子站節(jié)點和終端節(jié)點三級結(jié)構(gòu)，各個子站之間沒有直接鏈路連接。所有子站都是直接連接到主站的核心節(jié)點。終端ONU雖然雙PON口接入到不同的OLT設備上，但最終的配電終端設備是將數(shù)據(jù)送到所屬變電站的子站設備上。

圖1　一期網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

3　南京地區(qū)配網(wǎng)自動化二期通信網(wǎng)的建設

由于子站設備的存在成為終端數(shù)據(jù)發(fā)送單點，無法發(fā)揮EPON網(wǎng)絡手拉手冗余作用，根據(jù)國網(wǎng)公司相關規(guī)范，南京配網(wǎng)自動化二期工程不再采用子站設備。

3.1二期通信網(wǎng)絡建設方法

圖2為二期通信網(wǎng)絡建設結(jié)構(gòu)，配網(wǎng)線路涉及到的變電站，有些是新增站，有些是一期在用變電站，新增站需要增加變電站路由器和OLT，一期變電站只需要在原設備的基礎上增加相應的模塊即可。

二期增加的終端全部采用直接與主站通信的方式，一期的終端保持原有的與子站通信的方式，當二期終端接入到一期變電站時，二期終端與一期終端的數(shù)據(jù)分別按照預設的方式轉(zhuǎn)發(fā)，互不影響。

3.2通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)過程

圖2　二期網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

由于南京地區(qū)配網(wǎng)自動化一期與二期項目存在不同的通信設備，故信息的傳輸方式也存在不同，一期二期項目通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)過程如圖3所示。

圖3　通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)模式

一期終端的網(wǎng)關都放在變電站的路由器上，一期終端通過①通道或者②通道與子站設備進行通信，ONU根據(jù)①、②線路狀態(tài)（up、down）進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)選擇，同一時間只有一條線路處于active狀態(tài) （數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)）。正常情況下，終端通過①通道接入OLT1，然后再接入變電站路由器1和子站設備；如果①通道出現(xiàn)故障，ONU迅速切換到②通道，終端通過②備通道接入OLT2，然后通過變電站路由器2、SDH傳輸線路、核心路由器、SDH傳輸線路，再接回到變電站路由器1和子站設備。所以如果此時終端走的是②通道，那么數(shù)據(jù)要傳到子站設備，需要2次經(jīng)過SDH傳輸線路，如果此時中間任一節(jié)點出現(xiàn)問題，都會影響數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。

子站設備通過變電站路由器1、SDH傳輸線路、核心路由器、核心交換機，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到主站前置機1或者前置機2上。如果變電站路由器1所連接的SDH傳輸線路出現(xiàn)故障，不管是①還是②通道的數(shù)據(jù)都無法經(jīng)過子站設備傳輸?shù)街髡厩爸脵C上。

二期終端的網(wǎng)關也放在變電站路由器上，二期終端通過③通道接入到OLT2，然后再通過變電站路由器2、SDH傳輸線路、核心路由器、核心交換機，然后將數(shù)據(jù)送到主站前置機1或者前置機2上；如果ONU檢測到③通道的狀態(tài)發(fā)生變化，切換到④通道，此時ONU通過新增站OLT3，接入到路由器3、SDH傳輸線路、核心路由器、核心交換機，然后將數(shù)據(jù)送到主站前置機1或者前置機2上。

綜上所述，二期終端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時，由于沒有子站設備的制約，終端可以真正實現(xiàn)雙PON口的手拉手傳輸方式，終端直接將數(shù)據(jù)發(fā)給主站設備，避免了PON2口的數(shù)據(jù)通過2次通信線路連接到所屬子站設備，增加了整網(wǎng)的冗余度。

3.3數(shù)據(jù)業(yè)務流程

對于主站來說，2臺前置互為備份，正常運行時，終端負荷均勻分配在2個前置上，數(shù)據(jù)傳送發(fā)起主動權(quán)在前置。

（1）前置1第一網(wǎng)卡的IP通過變電站1的通道1與終端進行連接，終端與前置連接后發(fā)生業(yè)務數(shù)據(jù)。

（2）變電站1與配電終端的通道1的通信光纖發(fā)生故障后，光路斷開，變電站1內(nèi)OLT設備檢測到光路故障后，將通信通道切換到變電站2的通道2上，主站前置監(jiān)測到第一網(wǎng)卡的IP地址連接不通后，對第二網(wǎng)卡的IP地址連接的終端IP地址發(fā)起連接，前置通過變電站2的通道2與終端進行連接，終端與前置連接后發(fā)生業(yè)務數(shù)據(jù)。

（3）前置1發(fā)生故障后，由前置2通過上述步驟（1）、（2）與配電終端進行業(yè)務數(shù)據(jù)交互。

（4）通信通道或前置切換后，配電終端業(yè)務發(fā)送過的信息由于需要主站的確認，因此都有記錄，斷鏈之前發(fā)送過的信息不再重復發(fā)送，斷鏈期間生成的信息鏈路建立后會重新發(fā)送，保證了數(shù)據(jù)不丟失、不重復。

4　結(jié)束語

電力系統(tǒng)通信網(wǎng)是唯一一張與電網(wǎng)平行、從500 kV覆蓋到10 kV乃至用戶家庭的網(wǎng)絡。10 kV終端通信接入網(wǎng)在整體網(wǎng)架上起到承上啟下的作用。南京地區(qū)配電自動化系統(tǒng)經(jīng)過一期試點工程的試運行，發(fā)現(xiàn)了一期EPON通信配置的不足，在二期建設過程中，通過對主站設備和變電站通信設備均采用多種冗余備份方式，提高了通信的可靠性和數(shù)據(jù)的完整準確性，徹底解決了配網(wǎng)自動化一期和二期通信方式采用不同模式所產(chǎn)生的模式共存問題。同時二期工程取消了變電站內(nèi)的子站設備，節(jié)省了項目投資，保證了南京二期配網(wǎng)自動化項目的全面實現(xiàn)。

［1］崔厚坤，陳蕓.南京配網(wǎng)自動化通信網(wǎng)建設探討［J］.電力系統(tǒng)通信，2011，32（7）：16-19.

［2］國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 625—2011配電自動化建設與改造標準化設計技術規(guī)定［S］.北京：中國電力出版社，2011.

The Construction of Phase-two Communication Network for Nanjing Distribution Automation System

CHEN Yun
（Design Institute of Nanjing Su Yi Industrial Co.Ltd.，Nanjing 210009，China）

As an important part of the smart grid，distribution automation system is the development trend of modern power grid.This paper studies similarities and differences between the communication modes in the first and second phases of Nanjing distribution automation system.The comparison indicates that channel optimization improves the reliability of communication and the integrity and accuracy of data.At the meantime uninstallation of sub-station equipment reduces investment.These measures guarantee the entirely realization of the second phase of the Nanjing distribution automation system.

distribution automation；communication technology；EPON

發(fā)電技術

TM76

B

1009-0665（2015）03-0067-02

2014-11-26；

2015-03-15

陳蕓（1976），女，江蘇南京人，高級工程師，從事系統(tǒng)通信、自動化專業(yè)設計工作。