無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

王遠(yuǎn)琴

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與人們生活水平的進(jìn)步，對(duì)電力的需求不斷提高，促進(jìn)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)供電穩(wěn)定性提出更高的要求。本文對(duì)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、配網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)行闡述，對(duì)應(yīng)用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，并對(duì)其在提高系統(tǒng)安全性方面的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；配網(wǎng)自動(dòng)化；電力系統(tǒng)

前言

近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)電力的需要也在不斷增加。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2017年全年用電量為63077億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)6.6%，2018年1-5月，全社會(huì)用電量同比增長(zhǎng)9.8%，快速發(fā)展的電力需求對(duì)供電穩(wěn)定性、智能化也提出了更高的要求，配網(wǎng)自動(dòng)化已成為現(xiàn)今電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)此，加強(qiáng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用情況具有重要意義。

一、無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

無源光網(wǎng)絡(luò)是在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效避免雷電影響以及電磁干擾，在降低外部設(shè)備以及線路的故障率具有重要意義，極大地提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該技術(shù)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的接入技術(shù)以及光纖數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，下行線路使用廣播而上行線路使用時(shí)分多址技術(shù)，通過一系列先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用讓無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組成總線型、樹形、星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約光纜資源、提高帶寬資源共享率、提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度、降低投資成本等目的。從結(jié)構(gòu)上來說，無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有光網(wǎng)絡(luò)單元、光線路終端、光配電網(wǎng)絡(luò)等部件組成。

二、配網(wǎng)自動(dòng)化分析

自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展讓配網(wǎng)自動(dòng)化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。配網(wǎng)自動(dòng)化是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將配電網(wǎng)絡(luò)的用戶信息、實(shí)時(shí)信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、離線信息、地理信息等關(guān)鍵信息進(jìn)行有效集合，構(gòu)建成自動(dòng)化管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化控制、監(jiān)測(cè)以及管理的目的[1]。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要由配網(wǎng)主站、配網(wǎng)終端以及配網(wǎng)子站等部位組成。作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)最為重要的組成部分之一，配電通信系統(tǒng)采用先進(jìn)的信息交換技術(shù)具有重要意義，可以有效提高自動(dòng)化管理系統(tǒng)的運(yùn)行效率。配網(wǎng)主站是整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心承擔(dān)著配網(wǎng)監(jiān)控以及配網(wǎng)管理的重要責(zé)任；配電終端在配電系統(tǒng)中發(fā)揮著監(jiān)控配電信息的作用；配網(wǎng)子站承擔(dān)著整理數(shù)據(jù)并向配網(wǎng)主站傳遞數(shù)據(jù)職責(zé)。

在這一過程中，配電通信系統(tǒng)承擔(dān)著連接系統(tǒng)各部分重要系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾氊?zé)，是配電自動(dòng)化系統(tǒng)中不可或缺的重要部分。

三、無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)技術(shù)在配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用十分廣泛，為方便分析，我們以小型配電網(wǎng)絡(luò)為例。該配電網(wǎng)由開關(guān)站、七座10kV分接箱組成，其通信系統(tǒng)根據(jù)其功能、位置等信息劃分為三部分，分別為主站層、變電所層、饋線層。

其中，主站層所使用的網(wǎng)絡(luò)為總線型以太網(wǎng)，以太網(wǎng)在使用過程中具有安裝過程簡(jiǎn)單、擴(kuò)充性較好且方便進(jìn)行以及較好的可靠性能等特點(diǎn)。而在變電所層與主站層之間，利用同步數(shù)字光端機(jī)等設(shè)備通過百兆口形成SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)，繼而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。在該配電網(wǎng)絡(luò)的變電所層與饋線層之間進(jìn)行通信可以是利用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（一）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)饋線層通信網(wǎng)絡(luò)分析

一般來說，小型配電網(wǎng)絡(luò)的饋線層通信網(wǎng)絡(luò)采用鏈型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)以變電站為起點(diǎn)，并在變電所中安裝光線路終端等設(shè)備。此外，該系統(tǒng)還使用多個(gè)1分2光分路器，每一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元都與分路比為1分16的光分路器都被安裝在FTU機(jī)箱中，光網(wǎng)絡(luò)單位可以利用RS232實(shí)現(xiàn)與FTU的數(shù)據(jù)交換。通常來說，任何位置與數(shù)量的光網(wǎng)絡(luò)單元出現(xiàn)失效都不會(huì)影響到其他光網(wǎng)絡(luò)的正常使用。

采用此種通信方式可以有效提高饋線層數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、線路監(jiān)控以及故障操作等功能。

（二）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)變電所層通信網(wǎng)絡(luò)分析

配電自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可利用光線路終端的RS232設(shè)備接口實(shí)現(xiàn)與終端服務(wù)器的鏈接，繼而實(shí)現(xiàn)與變電所的站內(nèi)局域網(wǎng)進(jìn)行鏈接，這一網(wǎng)絡(luò)連接方式給主站數(shù)據(jù)采集服務(wù)器數(shù)據(jù)通信提供了可能。

變電所通信設(shè)備與SDH光傳輸環(huán)網(wǎng)進(jìn)行連接的網(wǎng)絡(luò)形式可以有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在施工技術(shù)方面，所有的變電所光纜線路都可以沿著輸電線路進(jìn)行鋪設(shè)，方便修檢工作的進(jìn)行。

（三）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站層通信網(wǎng)絡(luò)分析

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由離線管理系統(tǒng)及實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成。通過兩個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的信息、客戶用電數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等有機(jī)結(jié)合起來。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站層具有安全穩(wěn)定、集成度較高等特點(diǎn)，相關(guān)人員在主站端開展測(cè)試，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行遙控開關(guān)三次，成功率為100%，系統(tǒng)的反映時(shí)間僅有0.8s，具有較高的實(shí)時(shí)性。

四、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全應(yīng)用分析

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際的使用過程中承擔(dān)著許多職責(zé)，例如自動(dòng)超抄表，遠(yuǎn)程斷電、復(fù)電，SCADA系統(tǒng)以及Web管理等，電力系統(tǒng)在日常工作中需要對(duì)這些工作進(jìn)行分別管理。然而，如何實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的互不干擾，提根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求制定相應(yīng)的加強(qiáng)措施來提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)能力，并增強(qiáng)敏感數(shù)據(jù)的保密能力、數(shù)據(jù)傳輸能力是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須要解決的重要問題，而無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用則提出了解決方法[2]，主要包含以下方面：

第一，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)上行數(shù)據(jù)傳輸中使用時(shí)分復(fù)用的技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)單元利用自身時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，使系統(tǒng)具有良好的通道邏輯隔離能力。

第二，標(biāo)簽技術(shù)的應(yīng)用可以有效實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)類型的有效分類，繼而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)業(yè)務(wù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸工作。在現(xiàn)有的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中主要使用三層交換機(jī)、路由器等設(shè)備對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分類，提高數(shù)據(jù)處理效率。

第三，無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)提供基于IP地址、通信端口、TCP端口的差異化通信優(yōu)先級(jí)服務(wù)。根據(jù)端口、網(wǎng)絡(luò)的不同對(duì)帶寬進(jìn)行調(diào)節(jié)同時(shí)，無源光網(wǎng)絡(luò)還可以實(shí)現(xiàn)重要數(shù)據(jù)優(yōu)先傳送的功能。

第四，數(shù)據(jù)加密方面，可以通過三重膠東、AES-128等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)重要數(shù)據(jù)的加密，并實(shí)現(xiàn)對(duì)密鑰的更新。以加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，避免重要?shù)據(jù)的損毀與竊取。

結(jié)語：

綜上所述，無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中擁有較為廣泛的應(yīng)用，并在提高通信速率、降低建設(shè)成本，提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性以及加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸安全性等方面具有重要意義。加強(qiáng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用研究，提高無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用水平對(duì)于提高配網(wǎng)自動(dòng)化水平，提高電力企業(yè)供電服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。

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