配電網(wǎng)狀態(tài)主動感知管控系統(tǒng)設(shè)計的探討

李胤徵

摘要：為進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的智能化水平，結(jié)合當(dāng)前的信息技術(shù)，提出一種智能感知管控系統(tǒng)。為實現(xiàn)該系統(tǒng)，首先對系統(tǒng)整體架構(gòu)進(jìn)行搭建，將系統(tǒng)分為局端設(shè)備、站端設(shè)備、光分配網(wǎng)絡(luò)和光纜4個部分，其次探討了光分配網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式的設(shè)計，并提出光鏈路衰減計算模型。然后提出一種主動故障感知流程，通過遍歷操作的方式，實現(xiàn)對配電網(wǎng)故障的主動感知。最后，給出該系統(tǒng)應(yīng)用的成效。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng);EPON通信;主動感知;成效

在通信組網(wǎng)設(shè)計中，整體的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性能，并直接影響到數(shù)據(jù)傳輸?shù)目捎眯院蜏?zhǔn)確性。其中，比較典型的是以太無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）。EPON網(wǎng)絡(luò)主要是以以太網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，通過一對多的傳輸模式，并采用了物理層和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，使得EPON網(wǎng)絡(luò)綜合了PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點，具有低成本、高帶寬等特點，能夠與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，傳輸模式具有更好的安全機(jī)制。因此在組網(wǎng)設(shè)計中，采用EPON模式實現(xiàn)終端對電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集。

一、網(wǎng)架設(shè)計

在EPON網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，采用圖1所示的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行搭建。具體包括局端主站、變電站、開關(guān)站配電站等部分。近些年國家電網(wǎng)改造資金的密集投入，局端主站和變電站已初步建成EPON光纖網(wǎng)絡(luò)，變電站到受電終端的通信網(wǎng)架構(gòu)建才起步，故本文針對性的對變電站到受電終端的通信組網(wǎng)方式進(jìn)行探討。具體則是通過EPON網(wǎng)絡(luò)，將配電站中電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過交換機(jī)上傳。

二、組網(wǎng)方式

1.通過圖1看出，該網(wǎng)架主要包括四個部分：一是局端設(shè)備（OLT）;二是站端設(shè)備（ONU）;三是光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）：四是光纜。在這四個組成部分中，OLT主要被安裝在骨干網(wǎng)絡(luò)中，以實現(xiàn)骨干網(wǎng)與通信主站的通信連接;ONU主要是通過通信串口與采集終端連接，并通過ODN與局部OLT進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.在整個，EPON光纖網(wǎng)絡(luò)中，光分配網(wǎng)絡(luò)ODN的組網(wǎng)方式?jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)劣，在具體的組網(wǎng)方式上，采用“手拉手”兩點接入的方式。當(dāng)配網(wǎng)一次架構(gòu)為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以滿足兩點接入的條件時，可以采用模式一（見圖2）。在該模式中，OLT1和OLT2分別安裝在不同的變電所，ONU設(shè)備安裝在配電終端處，光纜中斷或某一節(jié)點的切]設(shè)備失效時，由ONU設(shè)備選擇接入其它不同的OLT設(shè)備，均能實現(xiàn)保護(hù)的不間斷。當(dāng)配網(wǎng)一次架構(gòu)未能形成環(huán)網(wǎng)，不足以滿足兩點接入的條件時，也可以采用兩條不同的光路來實現(xiàn)“手拉手”的組網(wǎng)模式，以提高光分配網(wǎng)絡(luò)ODN的可靠性。

3.光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）的設(shè)計中，最為重要的是對ODN光通道衰減進(jìn)行計算，所謂的ODN光通道衰減是指其允許的衰減，主要用S/k和R/S側(cè)參考點之間的光衰減來表示，包括光纖、光纖熔接接頭、分光器和光活動連接器等所引入的衰減的總和。在對EPON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行具體設(shè)計中，一般以最遠(yuǎn)用戶終端的光通道衰減核算來進(jìn)行核算，核算方法采用最壞值法，每個ONL的光通道衰減根據(jù)要求的應(yīng)該小于23dB。具體衰減模型如圖3所示。

另外在ODN設(shè)計時，則需要密切結(jié)合改造的需要，預(yù)留一部分光纖支路，為后續(xù)的新增的ONU奠定基礎(chǔ)。

三、故障停電感知設(shè)計

感知流程是該系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的重點，感知流程中一個重要的功能就是對故障停電進(jìn)行感知。對故障停電來講，其存在突發(fā)性、被動式等特點，因此如何在第一時間對故障進(jìn)行感知，并對故障點進(jìn)行第一時間定位和隔離，從而為及時進(jìn)行電力搶修提供保障，是該模塊設(shè)計的重點。因此，為提高故障停電處理的效率，減少配電網(wǎng)停電的時間，通過主動感知的方式，采集終端配電設(shè)備的各類信息。這種主動感知方式采用兩種方式來實現(xiàn)：一是由上而下，計系統(tǒng)定期搜集采集點設(shè)備的狀態(tài);二是由下而山，在采集設(shè)備出現(xiàn)故障的瞬間，就是向主站發(fā)出故障報警信號。通過這種兩種方式，可實現(xiàn)對包括中壓和低壓等用戶在內(nèi)信息的采集集成，并及時獲取受到影響的客戶群體，進(jìn)而方便及時發(fā)布信息，也方便電力搶修部門就是對故障進(jìn)行搶修。

四、系統(tǒng)應(yīng)用成效

通過上述該感知系統(tǒng)的設(shè)計，取得以下幾方面的成效：一是實現(xiàn)了對中低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時感知和采集。在該感知系統(tǒng)中，結(jié)合各類自動化技術(shù)，實現(xiàn)了中、低壓等電壓電流、有功和無功等參數(shù)的采集，同時也實現(xiàn)了對開關(guān)位置狀態(tài)、零序電流等遙信信息的采集;二是實現(xiàn)了對配電網(wǎng)故障預(yù)警和停電管理。在該感知系統(tǒng)中，提前對可能發(fā)生的故障進(jìn)行了預(yù)警，以及對發(fā)生故障的快速定位和自動處理，將事故的影響限定在最小的范圍以內(nèi)。三是通過該感知系統(tǒng)，與營銷系統(tǒng)、電力生產(chǎn)系統(tǒng)等連接，從而加強(qiáng)了電網(wǎng)內(nèi)部的信息共享。四是實現(xiàn)了對電網(wǎng)的智能監(jiān)視。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確和實時的對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出電網(wǎng)運行的薄弱環(huán)節(jié)，從而為后續(xù)的電力運維提供數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。

五、結(jié)束語

通過上述的研究可以看出，智能電網(wǎng)感知管控的實現(xiàn)關(guān)鍵在于三個方面：一是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集方面，這是一切感知的基礎(chǔ);二是在通信方面，這是感知控制的關(guān)鍵，保障數(shù)據(jù)能夠及時上傳給后臺服務(wù)器進(jìn)行分析;三是故障判斷。本文則重點對采集和通信方式進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，并在故障判斷方面，提出一種主動感知的方式，進(jìn)而提高了智能電網(wǎng)故障判斷的主動性。希望通過以上的研究，能為當(dāng)前智能電網(wǎng)的故障主動感知提供一些參考與借鑒。

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