EPON在智能电网中的应用技术交流

1EPON在智能电网中的应用技术交流浙江益朋科技有限公司技术支持部门编写2011年1月2配电网自动化及通信方式介绍1EPON用于配网通信可行性分析2EPON技术配网通信的解决方案3EPON在电力通信的技术要求4内容提纲3PVSPVSCBCB—站内重合器和断路器PVS—柱上真空开关配电开关元件组成图：同处一个位置配电网一次设备线缆图PVSPVSPVS电源A电源BI段II段III段IV段“手拉手”三开关四分段示意图：重合器环网柜重合器重合器PVS—柱上真空开关（重合器）配电网自动化及通信方式介绍4配电网一次设备线缆图配电子站PVS10KV母线10kV配电线路上的开关站内馈线开关断路器断路器分支断路器目前先进的配网自动化系统的构成由配电线路、重合器、分段器、断路器、通信、配网子站和主站几部分构成。各种开关设备是配电网网自动化的核心部分。开关设备的监控是由配电网自动化终端设备来完成的。配电网自动化及通信方式介绍5SPSPVSRTUSPSPVSRTUCBCB—站内重合器和断路器PVS—柱上真空开关SPS---电源变电器RTU—一体型远方终端配电开关元件组成图同处一个位置配网自动化终端设备组网图RTU通过并联的方式接入配电线路中的柱上真空开关两级，负责采集PVS来电、掉电（断开、闭合）的状态信息，并通过PVS多次闭合、断开操作，确定有故障的配电线路。最后由RTU将线路故障通过通信网络上报到配网自动化主站系统。各个配变终端（RTU、DTU、FTU）放置在电力一次设备的旁边，负责参数的采集和监控配电网自动化及通信方式介绍6PVSPVSPVS电源A电源BI段II段III段IV段“手拉手”三开关四分段示意图重合器FTU环网柜配网自动化终端DTU通过并联的方式接入重合器两级。当PVS多级断开、闭合确定了I、II、III、IV哪些段出现故障侧后，相应的FTU将主站的断开命令下达到重合器。环网柜内DTU将根据故障情况，操作另一端PVS闭合，实现供电故障倒换。DTUFTU重合器重合器配电网自动化及通信方式介绍7SPS配电子站环网柜监控FTUTTUPVS配电线RTU10KV母线FTU配电子站配电线10KV母线10kV配电线路图配网自动化终端FTU则是装设在10kV断路器、负荷开关、分段器旁，对各种柱上开关设备所在的线路的电器参数进行监控和采集。TTU则是装设在配电变压器、箱变等变压器设备旁，监测变压器运行状况的终端装置。配电网自动化及通信方式介绍8要实现配电网自动化系统，通信建设是一个关键环节。那么配网自动化通信的作用是什么呢？配网自动化对通信通信的作用由此可见，配网通信是配网自动化的基础。要实现配网自动化，通信的建设就不容忽视。如何建设适合配网自动化的通信系统是我们这篇胶片讨论的主题。开关设备配电自动化终端通信系统配网主站系统信息采集开闭控制配网自动化通信的作用配电网自动化及通信方式介绍9通信可靠配电终端常暴露在室外，要求通信系统在恶劣环境下能可靠地工作，并且对于重要信息点须实施链路冗余保护。配网通信终端数量众多、信息采集点面广量大。通信线缆应该尽可能利用原有配电电缆管道，避免重新开掘，节省大量成本。通信组网方式应该尽可能遵循原有配电线缆的网络结构，实现配变终端与通信设备的位置趋于一致。进线监视、10kV开闭所、变电站监控和馈线自动化对速率的要求最高；其次是公用配变的巡检和负荷监控系统；远方抄表和计费自动化对速率要求最低。配网通信网随着城市的发展规模不断扩大，其信息采集点具有不可一次预测性，因此要求通信网络具备高度适应性和扩展性。投资经济组网规范通信速率扩展性强配网自动化在选择通信方式的时候要结合自身的特点。从前面的配网通信结构和终端的数量、分布等特点，得出配网自动化通信的要求：配网自动化通信要求配电网自动化及通信方式介绍10配网自动化通信结构图配电网自动化及通信方式介绍11有线通信无线通信PLC（电力载波通信），通信介质：电力线光纤通信（光纤RS-232猫），通信介质：光纤现场总线（485、CAN等），通信介质：屏蔽双绞线音频专线（PCM设备），通信介质：音频线缆230MHz无线微波专用数传网GPRS/CDMA/EDGE3G（TDSCDMA/CDMA2000/WCDMA)传统通信方式配网自动化的通信要求非常严格，选择适合配网自动化通信要求的通信方式是建设的第一步。那么传统的配网自动化通信方式有哪些呢？它们能否符合配网自动化通信的要求呢？最佳的配网通信方案又是什么呢？配网自动化通信传统方式配电网自动化及通信方式介绍12光猫（Modem）通信是早期的配电自动化通信系统建设中常用的一种光纤通信技术，利用配电子站附近的光纤接入，各子站通过光猫和就近的开闭所相连接，而其他开闭所则通过RS－232和前一开闭所线缆级联，由此完成所有开闭所的接入。优点：1）突破了传统RS232/485的传输距离2）支持环网保护3）施工简单缺点：1）接入速率较低，一般在120kbit/s2）不具备抗多点失效性。RS-232总线串口服务器RJ-45RS-232RJ-45开闭所光纤交换机主要子站串口服务器RJ-45交换机子站主站配网自动化传统通信---RS232光猫配电网自动化及通信方式介绍13SDH在传统电力传输网中的应用非常广泛。作为传统的通信手段之一，SDH的优点非常突出，它以优异的性能和为电力通信提供了一个健壮的平台。但是，在配电网中，SDH应用的缺点和它的优点一样的突出。优点：1）高带宽。2）多种环网保护协议3）光纤通信方式缺点：1）工作环境要求高2）高带宽同时带来了带宽的浪费。3）施工难度大，实现困难。4）成本投入不切实际配网自动化传统通信---SDH配电网自动化及通信方式介绍14工业以太网交换机在电力通信网络中有着较为良好的应用基础，交换机组网有着高带宽、环网保护、IP化的趋势等等优点。但是在配电网自动化通信中，点到多点通信、扩容性、抗多点失效等要求使得交换组网在应对时显得捉襟见肘。配网传统通信方式---交换机配电网自动化及通信方式介绍15PLC利用电力架空明线或地理电缆通过配电载波设备来传递信号，其优点是可用现有的配电线路传输不需另铺线路，而且便于管理。缺点是：数据传输速率较低；容易受到干扰、非线性失真和信道交叉调制的影响，并且与其他通信方式兼容性不好。采集终端采集终端采集终端220/380V低压电力线台区变压器采集终端…用户表1用户表n采集终端…用户表1用户表n采集终端…用户表1用户表n集中器10kV中压电力线RS-232RS-232RS-232配网自动化传统通信---PLC配电网自动化及通信方式介绍16主站电台智能Modem前置机串口1主站电台智能Modem串口2CH2智能化Modem监视单元主站电台CH3主站电台串口3CH2终端CH3终端230MHz是微波通讯的一种，属于超短波通信方式。采用行业专网专用频段，通过微波实现信号传输。优点：1）可节省线路投资2）组网灵活，对环境要求不高。缺点：1）覆盖范围受限2）无线通信存在干扰问题3）带宽不能满足配网通信需求配网传统通信方式---230MHz配电网自动化及通信方式介绍17GPRS通信方式目前在电力集中抄表系统中应用广泛，它依靠租借驻地移动运营商的无线资源组建电力无线专网，这种方式不需要电力投资线缆资源，而且组网灵活。优点：1）基础资源丰富，不需要投资线路建设。2）组网灵活缺点：1）带宽较低，最大带宽114Kbps，很难满足配网终端接入需求。2）实时性和扩展性较差受制于运营商3）维护困难配网传统通信方式---GPRS配电网自动化及通信方式介绍18通过对传统配网通信手段的分析，结合配电网的实际情况，目前配网自动化通信最终将以光纤+载波为主，其它通信方式为辅。配电网主要通信信道最终方式选择配网自动化对光纤通信方式有哪些具体要求呢？配电网自动化及通信方式介绍19配网自动光纤通信面临的问题一、点到多点通信。由配网自动化终端数量和分布的特点决定，传统点到点的光纤通信方式在配网中并不适用。二、分光设备对环境因素不敏感。由电力配网特点决定了，在线路上在户外不可能有很好的工作环境。三、带宽能够满足配网自动化需求。四、终端设备工业级设计。包括环境适应性、供电等因素。五、网络扩展性好。扩展不影响整网架构。频繁的网络架构变化显然是配网通信所不能允许的。配电网自动化及通信方式介绍20配网自动化及通信方式介绍1EPON用于配网通信可行性分析2EPON技术配网通信的解决方案3EPON在电力通信的技术要求4内容提纲211、配电网通信介质分析2、光缆建设分析3、EPON应用于配电网光纤通信分析4、供电分析5、配电网电缆组网分析6、EPON组网分析7、配电网对通信设备的环境要求分析8、通信速率分析9、EPON链路保护分析10、EPON抗多点失效分析11、EPON通信网络扩容分析EPON通信可行性分析22省级核心网市级骨干网县级接入网火电厂500kV220kV220kV220kV110kV220kV110kV110kV110kV110kV35kV35kV35kV35kV35kV220kV220kV110kVSTM64/STM16STM16/STM4STM4/STM1各省市电力公司已建成以光纤通信网络为主的调度通信网。所辖电网内35kV、110kV及以上变电站基本实现光纤全覆盖。当前电力系统光纤分布情况配电线路10kV开闭所配电站（一）配电网通信介质分析光纤网络具备向35kV以下的配电线路延伸的网络基础。231、将光缆沿配电线路架挂在电力导线下方充分利用配电网线缆资源，延伸配电网光纤：ADSS（全介质自承式）OPGW（光纤复合架空地线）OPPC（光纤复合相线）地线和通信双重功能全金属结构相线和通信双重功能耐受高压强电承受自身重力抗自然环境光纤通信具备传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、组网方式灵活等优势，已成为电力通信的主要通信方式。2、将光纤放置在架空中高压配电线的地线中3、在一些可不架设地线的配电线路，将光纤单元复合在电缆相线中4、利用电力线管道资源，地埋光缆（一）配电网通信介质分析241、架空线路：利用同杆塔敷设光缆2、具备电力管道路径：同路由敷设光缆3、光缆芯数：根据配电线路监控数量选择4、光纤类型：优选单模配电网光缆具体建设方案：专芯专网原则。沿着配电线路一级一级顺序敷设电力特种光缆，使用专用纤芯承载电力配电网自动化业务实现配电网专网建设配电网线路资源情况：断路器、配电变压器、分段开关、负荷开关、配电网监测终端是沿着配电电缆分布。（二）光缆建设分析25环网柜监控TTU配电线SPSPVSRTU配电子站10KV母线FTU配电线配电网主站同处一个位置配电子站10KV母线交换机OLTOLTONU1ONU2ONU3ONU4SDH传输网（三）EPON应用于配电网光纤通信分析CB—站内重合器和断路器PVS—柱上真空开关SPS---电源变电器261、电压互感器变换电压，二次侧可输出220VAC2、就近配电变压器取电3、电压互感器+蓄电池（UPS）配电网测量仪表、继电保护装置、自动化终端及通信设备如何取电？电压互感器（PTpotentialtransformer）配电采集终端PT接线图3~35KV220VONUPT一次侧可输入3~220kV配电馈线电压110~220KVPT接线图继电保护装置220VONU开闭所、负荷中心、用户电表能实现机房供电；环网柜、柱上开关、变压器可依靠PT提供工作电源。（四）供电分析27（五）配电网电缆组网分析电力配电网中电缆的组网结构如下所示：手拉手环网单电源辐射网农村电网占主导地位。线路单电源供电，接线简单、建设投资较少。当线路或设备故障、检修时，用户停电范围大，系统供电可靠性较差。主干线路一般要求分３～４段，供电半径约为3～5km。城网供电多为双电源方式通过主干线路末端之间的直接联络，实行环网接线，开环运行，大大提高了供电可靠性。28双电源双T网（五）配电网电缆组网分析双变压器接线，具有Ｔ形接线的优点，节省电力电缆的用量，运行方式灵活，又使变压器和低压配电系统有备用，接线可靠性高。1、现有