電力通信配網(wǎng)自動化交換機光纖鏈路自動倒換裝置的研究

楊俊

摘要：電力通信配網(wǎng)自動化就是利用現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和高性能配電設(shè)備等技術(shù)手段，對在運的配電網(wǎng)進行在線的智能化監(jiān)控管理，實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和配電管理，使配電網(wǎng)設(shè)備始終處于安全、可靠、高效、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的最優(yōu)運行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)交換機;光纖鏈路;光開關(guān);自動倒換裝置

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市現(xiàn)代化進程不斷加快，電力負荷日益增加，用戶對電能供應的穩(wěn)定性、靈活性和可靠性等的要求越來越高。打造智能電網(wǎng)的的主要環(huán)節(jié)智能配電網(wǎng)的征途已經(jīng)在路上，配網(wǎng)自動化就是利用通信和智能監(jiān)控技術(shù)手段，對配網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)控。提高客戶供電質(zhì)量，可以根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)進行遠程控制，配網(wǎng)主要監(jiān)控點有FTU、TTU、DTU、集中器等。

在配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)中：光纖通信、電力載波通信、無線通信、有線通信等都是可選用的，但它們的通信質(zhì)量標準和投資并不一樣，根據(jù)實際情況和需要進行選擇。其中光纖通信是當前性價比最為理想的通信方式之一。其優(yōu)點：傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低，不受電磁干擾;線徑細、重量輕，資源豐富;撓性好，不怕潮濕，耐高壓;抗腐蝕，安全保密等優(yōu)點，運用環(huán)境較為廣泛。缺點：光纖性質(zhì)脆，需要適當涂敷加以保護;對切斷和連接光纖時，需要高精度技術(shù)，這在連接電纜時是沒有的;分路耦合不方便;光纖不能傳輸中繼器所需要的電能;彎曲半徑不宜太小。

電力通信配網(wǎng)自動化交換機作為支撐智能配網(wǎng)的重要設(shè)備，已覆蓋各大城市的10kV主干線路和及以上變電站、供電所和各調(diào)度機構(gòu)，長距離、大芯數(shù)的特種通信光纜，在電力通信工程建設(shè)中普遍應用，對與之相關(guān)的通信光纜線路運行維護專業(yè)提出了更高的要求。根據(jù)配電自動化系統(tǒng)要求，預計未來配網(wǎng)自動化通信網(wǎng)絡(luò)最有競爭力的模式是工業(yè)以太網(wǎng)的模式，即以保證數(shù)據(jù)的實時性和可靠性為前提，采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)完成FTU、DTU、TTU等關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)監(jiān)控和接入。工業(yè)級以太網(wǎng)交換機在電力電力通信網(wǎng)絡(luò)中有著較為良好的應用基礎(chǔ)，具備高帶寬、環(huán)網(wǎng)保護、工業(yè)化標準設(shè)計、IP化趨勢等電力配電網(wǎng)通信所要求的優(yōu)點。

昆明供電局配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的通信通道采用專網(wǎng)通道和公網(wǎng)通道相結(jié)合的方式，通信方式采用光纖通信和無線公網(wǎng)通信相結(jié)合的方式。專網(wǎng)通道通信方式采用光纖通信，通信技術(shù)以光纖工業(yè)以太網(wǎng)交換機技術(shù)為主、EPON技術(shù)為輔;公網(wǎng)通道通信方式采用無線公網(wǎng)通信，通信技術(shù)采用無線通信技術(shù)，公網(wǎng)通道由現(xiàn)有無線運營商建設(shè)，接口點為配電主站公網(wǎng)前置采集側(cè)防火墻設(shè)備。配網(wǎng)自動化通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的不斷建設(shè)，發(fā)展迅速，然而，從運行數(shù)據(jù)分析，90%以上的故障來至于接入層工業(yè)交換機的故障，配網(wǎng)自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，現(xiàn)場故障排查通常為交換機掉電而引發(fā)的故障，恢復供電后故障消除，如遇到配網(wǎng)一次設(shè)備故障和無備件時，只有采取搶修人員現(xiàn)場跳纖的方式甩掉故障站點來保障接入層相鄰站點的正常數(shù)據(jù)通信，增加運維人員的人力成本和危險系數(shù)。接入層站點的交換機掉電故障，嚴重影響配網(wǎng)自動化光纖DTU的在線率，嚴重影響電網(wǎng)的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行。

解決生產(chǎn)中的技術(shù)難題，運維人員自己設(shè)計、組裝、反復調(diào)試，終于完成了電力通信配網(wǎng)自動化交換機光纖鏈路自動旁路裝置 ：本裝置是一種光鏈路自動倒換裝置，尤其是一種電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化交換機光纖鏈路自動倒換裝置，還涉及自動倒換方法具有較強的實用性和創(chuàng)新性，經(jīng)濟和社會效益顯著， 就成果應用的技術(shù)經(jīng)濟性進行分析，提高勞動生產(chǎn)率、降低設(shè)備故障。

一、一種電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化交換機光纖鏈路自動倒換裝置，該裝置包括FTU、TTU、DTU站點交換機收、發(fā)尾纖上的第一個光開關(guān)和第二個光開關(guān)，第一個光開關(guān)與第一臺交換機連接，第二個光開關(guān)與第三臺交換機連接，第二臺交換機設(shè)于第一個光開關(guān)和第二個光開關(guān)之間，當?shù)诙_交換機電源正常時，兩側(cè)光鏈路光路接至第二臺交換機，當電源中斷時，光開關(guān)發(fā)生動作，光路自動倒換把兩側(cè)光路接通;當?shù)诙_交換機電源恢復供電時，光開關(guān)動作斷開兩側(cè)光纖鏈路，將第二臺交換機上下站點的兩個交換機光路接通。本發(fā)明不需要人工去現(xiàn)場臨時跳纖，連通上下站點光纖鏈路的問題，運維人員也不用去現(xiàn)場斷開臨時跳纖的工作，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化交換機的光纖鏈路自動倒換功能，有效防止危及多個FTU、TTU、DTU三遙信號中斷的問題。

二、交換機光纖鏈路正常運行時為實線，當DTU通信柜發(fā)生電源失電時，第一個、第二個光開關(guān)光纖鏈路同時動作，實現(xiàn)一一對應倒換，甩掉故障第二臺交換機，連通第一臺、第三臺交換機的光纖鏈路，故障時交換機光纖鏈路運行為虛線，確保接入層交換機不發(fā)生開環(huán)運行。

三、交換機電源故障時，光纖鏈路運行時為虛線，當FTU、TTU、DTU通信電源恢復供電時，第一個、第二個光開關(guān)光纖鏈路同時動作，實現(xiàn)一一對應倒換，自動接入第二臺交換機，連通第一臺、第三臺交換機的光纖鏈路，光纖鏈路運行為實線，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化交換機光纖鏈路的自動倒換功能，確保電網(wǎng)的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行。

應用情況：10kV配網(wǎng)自動化交換機在運設(shè)備，在運設(shè)備因停電、鼠類活動頻繁咬斷在運設(shè)備造成設(shè)備停運、故障、燒區(qū)域，直接效益：昆明供電局配網(wǎng)自動化交換機光纖鏈路自動旁路裝置應用：使用前配網(wǎng)通信設(shè)備在運接入層配網(wǎng)交換機發(fā)生掉電時，搶修時間2-5小時，搶修費用2000元/次，人工：搶修人員2人、300元/人，合計：600元;車輛臺班：1輛、600元/臺，合計：600元;工作許可：開搶修工作票辦理許可手材料費：800元;搶修時間6小時，2人12小時。使用配網(wǎng)自動化交換機光纖鏈路自動倒換裝置后節(jié)省費用：2019年昆明配網(wǎng)自動化發(fā)生200次，合計：40萬元;應用產(chǎn)生的經(jīng)濟效益40萬元。

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)是一個長期、艱巨及復雜的任務，同時也是一條城市配電網(wǎng)發(fā)展的必由之路。配網(wǎng)通信系統(tǒng)在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的作用就像路一樣，昆明供電局采用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機通信技術(shù)，為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)提供可靠、高帶寬、投資經(jīng)濟的通信通道，從而實現(xiàn)配電自動化，達到為廣大電力用戶不間斷提供優(yōu)質(zhì)電力供應服務，從而實現(xiàn)人民電力為人民的企業(yè)宗旨。