配网自动化中光纤通信的应用前景

时间：2022-10-05 21:21:55 通信工程毕业论文我要投稿

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配网自动化中光纤通信的应用前景

　　配网自动化中光纤通信的应用前景【1】

　　摘要：科学技术的发展让光纤通信成为时代的热点，在光纤通信过程中配网自动化起着一定的推动作用，并且具有非常广阔的发展前景。

　　光纤通信是光导纤维对信号传递的一种方式，主要特点是通信的容量非常大，一般情况下要比电形式的通信容量大出很多倍。

　　文章对配网自动化中光纤通信的应用前景进行了探讨。

　　关键词：配网自动化;光纤通信;应用前景;光导纤维;信号传递

　　在配网自动化的实现过程中，需要解决的问题很多，但是通信问题既是一个重点又是一个难点。

　　配网通信的方式有很多种，常见的有有线通信，它的特点是抗干扰的能力突出，但是需要假设出通信线路;无线通信在架设上比较简单，但是存在的问题是频道资源的限制以及无线干扰等。

　　在当前情况下，光纤通信不仅干扰程度比较小、可靠性强，还可以和电缆进行同时性的铺设，发展潜力突出。

　　1 配网自动化在通信方面的具体要求

　　配网自动化的完成是我国科学技术进步的体现，更是改变人们工作生活效率的一种手段。

　　配电自动化动网络的主要作用是对馈线终端进行传递，然后完成对配电主站之间的数据通信。

　　需要根据配网自动化的特点，对信息加以研究，常见的信息种类有遥感信息、故障信息以及脉冲积累信息等。

　　在配网过程中，因为配网自身的规模型特点、结构性特点和自动化程度，所以对于通信系统有非常高的要求。

　　具体要求从以下三个方面进行分析和论述：

　　1.1 通信系统的可靠性要求

　　在配网系统当中，非常多的通信设备处于一种外露的环境中，并且环境条件非常恶劣，这样就要求配网系统的通信设备必须有耐高温、耐雨淋、耐冰雪日晒等方面的性能，与此同时，还要减少电磁对于通信系统的种种干扰，以此保证配电网可以在这种环境下高效、可靠地去工作。

　　另外，配电网还需要有后备电源的支持，一旦遇到停电的情况，能够维持通信系统的正常稳定工作。

　　1.2 通信系统的经济性要求

　　在配电网系统中，经济性原则是一项需要长期考量的准则，因为电力系统不仅要有经济效益，还要有社会效益，所以对于配电网通信系统的成本投入不能过多，基本致力于充分使用现有网络通信的情况还能让资源得到优化配置，进而有效地调整好配网的整体规划，以免出现一些浪费资源、重复建设的情况。

　　1.3 通信系统的双向通信以及免维护要求

　　在通信系统当中，配电网的自动化需要实现种种要求，例如遥感功能、遥信功能以及遥控功能，因此需要通信系统有双向的通信能力。

　　在操作方面，很多配网设备都需要安装在线路以及环网柜当中，这样操作起来非常不易，而且空间较为窄小，在安装调试过程中经常出现不便的情况。

　　因此，在这种情况下，需要配电网通信设备可以更加便于安装和调试，不仅是提升工作效率的举措，也能够在一定程度上减少工作人员的工作负担。

　　光纤通信在通信容量方面有一定的优势，不仅容量大，而且衰减非常小，能够顶住雷击以及一些电磁方面的干扰，同时抗腐蚀性、密封性以及可靠性非常高，在铺设上便捷、简单。

　　但是光纤通信的劣势是需要非常大的投资，在城区的内部，尤其是电缆线路的辐射，需要较大的成本和人工。

　　在配电网自动化过程中，光纤价格若是有所降低，那么可以更加广泛地在电力系统中加以

　　应用。

　　2 配电网目标的分析

　　以前，常见的配网方式是使用载波通信，但是在最近几年经常使用的是光纤通信的方式进行配网。

　　在通讯的链路中，不仅有载波，还有光纤通信，这两者的混合让链路的数据从通信系统的终端位置上，逐步经过中间站或者开关站，慢慢传送到主站中。

　　数据进入主站以后，会通过服务器以及光端机的作用对数据进行汇总，然后再继续上传到调度。

　　在现阶段中，KP型站在进线方面的保护中，多数会运用纵差保护的方式，在光纤通道建设完全的情况下，配网的光纤通信也就会得到很大的保障。

　　例如，很多电力企业在以后的新站建设中会更多地去使用光纤，并且以往的载波通道同时也逐步地减少对二者的混合使用。

　　那么要做到充分地利用当前的条件，对现有设备进行充分的利用实现遥感、遥测和遥控数据的上传已经成为多家电力企业所需要解决的问题，配电网中的光纤使用既是一种机遇，又是挑战。

　　在配电网的自动化过程中，因为系统的规模比较大，并且涉及到的自动化装置种类多样化，终端设备在各个点都有分布，这样配电网在自动化方面所需要采集的信息量就比较大，种类也比较多。

　　例如，上海某公司对于自己配电网自动化设备在基本的要求方面主要体现为三点，分别是：第一，数据传输过程中需要更加完整，减少以往数据零散分布的可能性;第二，数据传输在时间的响应上也具有快速的特点;第三，不同类型以及不同结构的数据在传输时会有优先性和不同时间的响应性。

　　配电的自动化系统中，对于一些信息以及数据的传输有一定的要求，例如在信息的优先等级上有很多的规定。

　　一些应急性需要立即进行传输的信息，会被分配到较高的优先等级;一般性的信息则会被分配中低的等级。

　　那么根据现阶段配网的运行情况，电力企业在光纤设备的使用上需要为自己制定出目标，具体目标方向从如下两点进行分析和论述：第一，在通信过程中，需要保证通信站内的电度、遥信以及遥测的数据在上传上具有一定的完整性;第二，所上传的数据和信息必须有效、准确。

　　重要信息、快速信息需要有优先等级。

　　智能化的FA功能变电站需要能够及时、快速地对故障进行识别，并且在故障发生时做出应急响应，以此及时地恢复正常供电。

　　3 载波通信与光纤通信的对比分析

　　3.1 载波通信的相关分析

　　在电力载波中，主要涉及的传输媒介就是架空线中的屏蔽层和电缆。

　　载波通信一般会用在县调以及地调中，因为这些地段的信息需求量比较小，在其他环境中，载波通信业可能被当成可靠的通信手段来利用。

　　在一些覆盖范围比较大并且通信需求量也比较大的地方，载波通信的能力不能满足当地的要求，但是载波通信的一个最大优势就是相对于其他传输媒介，在成本以及费用上比较低。

　　电力载波的通信模式，一般以树状为主要方式，也就是在一个主载波通信下可以连接到多台的从载波。

　　很多企业一直使用载波通信中的101规约，这种规约属于一种问答的方式，经常适宜的情况是点点之间的对应、一点和多点之间的对应、多点之间的共线以及多点环形的运动系统。

　　载波通信在调度获取到自己所需要的信息以后，就会投入到询问工作中，不然就会继续召唤该类信息向着子站的方向。

　　而现场调试过程中，载波的信息数据接受灯也会更加频繁的闪烁，但是发送灯却不一定闪烁。

　　那么这种情况下，载波通信中就存在一个比较重要的难题，子站中有信息发生变化时，若是主站没有此信息的记录，那么在调度端就不能接收到此信息，进而不会做出反应，但是子站受到的信息越多，就越会造成积压，那么上传的实时性和快速性就会受到影响。

　　因为架空线路也会受到环境、人为因素等方面的影响，所以若是主载电波有多个从电波被接连，那么输出的功率会被这些从载波所均分，更加容易造成线路干扰的状况。

　　3.2 光纤通信的相关分析

　　光纤通信在拓扑结构中会有多种类型的架构方式，例如星型、链型、树状、双纤等，网络结构相对比较灵活。

　　在配电自动化系统当中，光纤网一般为树状或者是环型结构构成，以此用来满足多种不同的需要。

　　光纤通信在传输通道方面有很大的独立性特点，这样与载波通信相比较就减少了多种设备交织和联系的可能性，进而减少了对光纤通信的干扰，也保证了数据以及信息在传输过程中的稳定性。

　　光纤通信一般以点对点的传输为主要方式，收发器中的通道只有一个。

　　在配电网中，CDT规约有比较大、比较稳定的通信带宽，因此光纤通信正好满足这一优势，在站内可以快速地上传各种数据信息，并且消耗时间短。

　　光纤通信组网有非常大的灵活性，能够在建立起电源自愈模式，以此识别多种通信故障，发生问题时及时恢复供电能力。

　　光纤通信在传输的效率以及信息的可靠性方面有很高的性能，能够为实现配电网的自动化提供多种支持。

　　除了本文所研究的光纤通信技术以外，配电网在电力线上网技术方面也有一定发展前景。

　　电力线上网技术主要是指用数据和话音进行信息数据传输的一种方式，此种条件下可以大大提升传输速率，这种技术和光纤通信相对比不相上下，可以很好地应用于数据传输。

　　4 结语

　　本文对配电网中光纤通信的使用以及发展前景进行了分析，并且对传统的载波通信和光纤通信进行了对比分析。

　　结合上述论断，可以得出结论，在以后的电力企业发展中可以在投资允许的情况下大量使用光纤进行数据的传输。

　　参考文献

　　[1] 邹祁武.光纤通信在配网调度自动化中的运用[J].中国高新技术企业(中旬刊)，2014，25(6).

　　[2] 黄绍红.浅谈光纤通信在配电网自动化上的应用[J].城市建设理论研究(电子版)，2014，12(36).

　　[3] 杨毅，肖莹莹.基于“三供一备”馈线组构建配网光纤通信网[A].中国电机工程学会电力通信专业委员会第九届学术会议论文集[C].2013.

　　[4] 杨云涛，许知博，任正某，等.智能配网集成通信系统验证与测试平台设计与实现[A].第二届全国输配电技术协作网年会暨2013中国国际输配电技术创新与应用交流会论文集[C].2013.

　　[5] 陆智敏.镇江供电公司配网自动化系统通信实施方案[A].中国电机工程学会电力通信专业委员会第五届学术会议论文集[C].2014.

　　[6] 李莹.异步通信光模块ODM-7在电力配网中的应用[J].电信科学，2012，18(3).

　　[7] 李晨煜.基于光纤传输的配网自动化系统探讨[A].2010年配电自动化新技术及其应用高峰论坛论文集[C].2010.

　　光纤通信在配网调度自动化中的运用【2】

　　【摘要】农网调度自动化系统的关键技术是通信系统，通信系统的好坏在很大程度上决定了自动化系统的优劣，配电自动化借助通信手段，将控制命令下发到各个执行机构或终端，同时将各监控单元所采集的信息上传至控制中心。

　　而光纤通信以它所特有的优势在配电自动化系统中得到了广泛的应用，文章着重对光纤通信的发展进行了研究，并着重介绍了光纤通信在配电系统中的具体应用。

　　【关键词】农配网;光纤通信;ADSL技术;配网调度自动化;配电自动化

　　农网自动化调度系统的优化，对电力生产运行技术和农网配电自动化运行水平的提高具有重要意义。

　　在新农村建设进程加快的背景下，布局合理、结构科学的农网调度自动化系统的建立是保证农网安全运行、长期发展的基本前提。

　　在配电自动化通常使用的几种通信方式中，光纤通信以其独特的优势使用最为广泛，另外，配合投资性价比的角度来讲，ADSL方式性价比更高。

　　本文阐述了光纤通信在农配网自动化系统的使用，着重就ADSL在农配网调度自动化中的应用展开讨论。

　　1 配电自动化

　　1.1 配电自动化系统概述

　　配电自动化系统是一项集合了计算机技术、控制技术、数据传输通信技术、现代化设备及管理为一体的综合信息管理系统。

　　目的在于提高供电系统的安全性、可靠性，改进电能的质量，为客户提供更加优质服务的同时节省成本，以自动化代替人工操作，减轻运行人员的劳动强度。

　　1.2 配电自动化对通信的要求

　　配电自动化系统需要一个有效的通信网，因为其终端数极多，配网系统拥有众多的开闭所、柱上断路器、配电变压器。

　　要对这些设备进行监控就需要许多的FTU(馈线终端设备)和TTU(配变终端设备)，同时这些FTU需要随着配电设备安装，地域分布广泛使得通讯节点分散。

　　所以，配电自动化系统的规模、复杂程度和自动化控制要求决定了通信系统必须满足以下要求：(1)可靠性。

　　配网系统大多的通信设备都暴露在室外，环境恶劣，因此通信系统的设计必须保证能够抵挡得住高温、日晒、低温、风雪、雨淋、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。

　　同时作为通信系统还应该避免各种电磁干扰，使得系统可以稳定的工作，另外，需设计应急系统，以便线路停电时，通信系统仍可以正常工作。

　　(2)双向通信。

　　配网自动化系统需要实现遥控、遥测功能，因此必须具有双向通信的能力。

　　(3)寻址量大。

　　考虑到系统升级以及未来数据量传输的需求，系统设计的寻址量不能太小。

　　目前，伴随着光纤传输介质价格的下降，光纤通信系统正广泛应用在电力系统中。

　　2 光纤通信在配电系统中的应用

　　2.1 光纤通信的优点

　　现代通信网的三大支柱是光纤、卫星和无线通信，其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信具有以下突出的优点：(1)频带宽、通信容量大。

　　光纤可利用的带宽大约为50000GHz。

　　(2)损耗低、中继距离长。

　　由石英光纤组成的光纤通信系统中继距离可达到200多千米，这对于降低通信的成本、提高稳定性具有特别的意义。

　　(3)抗电磁干扰。

　　光纤具有绝缘特性，免受自然界的雷电干扰、电离层变化等干扰，提高系统的稳定性。

　　(4)无串音干扰，保密性好。

　　光波在光缆中传输，不容易泄露。

　　即使光缆内光纤总数很多，也可以实现无串音干扰，也无法实现偷听，保密性强。

　　(5)光纤原材料丰富，节约金属材料。

　　光纤的主要材料是石英，在地球上有取之不尽的原材料，对于合理利用资源有很大的意义。

　　2.2 光纤通信在配电系统中的实现

　　在传统的配电中，可利用已建成的变电站到主控中心的光纤进行数据传输，此时，光纤通过MODEM将数字转换成了话音频带进行传输。

　　现在主要的配电网大多采用的是租用专门的光纤进行传输，把电话、视频等多种数据业务用到一根光纤上面进行传输，这种业务通常称为综合接入通信，大多数系统都可以用综合通信来完成。

　　2.3 光纤通信在输电线路保护上的应用

　　要求系统发生故障时，必须快速切除，决不能发生继电保护拒动的事故。

　　这样全线速动的纵联保护对高压电网的稳定运行起到尤为重要的作用，它也是保证电网稳定的一道防线。

　　高压线路纵联保护主要是依赖于通道，使线路两端的保护装置进行故障信息的交换，进而判别出是本线故障，还是区外故障。

　　从而使两端的保护装置：在区外故障时，不动作;在区内故障时，快速动作，切除故障。

　　2.4 光纤通讯在电网中的发展趋势

　　随着光纤和网络技术的飞速发展，不断的在变电站自动化系统中得到广泛的应用，用数字通讯来传递信号，用光纤作为传输介质，这样就构成了网络通信变电站的必然选择，随着时代的发展，智能化变电站已成为现在发展的必然趋势，智能化的变电站是变电站自动化技术的延伸，是通过信息采集、传输、处理、等实现数字化的变电站，这就对光纤通信提出了更高的要求。

　　但在目前，智能变电站的建设工作还处在初级阶段，重点主要集中在智能化光纤传感器、设备状态等技术研究，随着技术的不断成熟，将来一定会应用广泛的。

　　2.5 光纤通信在调度自动化中的其他用途

　　调度自动化不仅体现在信息的自动化，而且还需有其它辅助的系统来共同实现调度自动化，它包括：调度软交换电话、视频监控系统等等，光纤在其中只是重要的一个环节。

　　3 调度自动化对光纤通信传输性能的要求

　　光纤通信要保证远距离的传输能够及时和准确的接收，并由专门的管理人员对信息在传输的内容进行实时监控，保证能及时发现数据异常。

　　在由传统的调度经验到现在的自动化调度技术转变的同时，能否提高调度信息的准确性，在很大程度上影响了电力通信的运行安全和维护成本。

　　因此，加大对传输数据的及时性和保证数据的真实可靠，是有效防止调度自动化反馈出现偏差的关键手段。

　　同时参与调度自动化的信息要具有一定的稳定性。

　　在为了满足调度自动化需求而采用的光纤通信技术，不仅能实现其不受电磁干扰的优点，还能提高其在信息处理中的稳定性。

　　尤其是在光纤局域网中采取的整个或者单个的网络拓扑结构，可以将通讯一方的现场信息通过RTU远程测控装置采集，通过电话、语音和视频图像将信息传到电力调度中心，由中心的计算机进行数据采集和分析。

　　这种多环节智能控制的信号传输环节，保证各个环节中信号的真实性，避免信号在经过中继等信号分析的终端产生一定偏差，保证了调度自动化在各个环节的有效实施。

　　4 结束语

　　随着通信技术的不断进步，光纤通信已经成为电力系统安全稳定运行以及电力系统生产生活中不可缺少的一个重要组成部分。

　　该系统以光纤传输为介质，以光为载波信号传递信息。

　　整个系统由终端设备、光端机、光纤线路、中继器构成。

　　电力调度自动化系统在电力系统的运行生产中，起着举足轻重的作用，成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少的工具。

　　在调度自动化系统中使用光纤通信，能够满足传输信息容量大、数据速率高、信道可靠等各种要求，从而保证电网的安全、稳定、可靠的运行。

　　参考文献：

　　[1]姚建国，杨胜春等.电网调度自动化系统发展趋势展望[J].电力系统自动化，2007(7).

　　[2]杜新宇.光纤通信技术在电网调度自动化系统中的应用[J].电力电气专刊，2007(4).

　　[3]杜志杰.电网调度自动化发展趋势研究[J].科技创新导报，2008(25).

　　[4]姚钧.光学教程[M].北京：高等教育出版社，1981(06).

　　基于光纤通信技术的配网自动化【3】

　　摘要：当前国家电网正极力推广建设智能电网架构，从而完成实现电网的清洁、高效、互动目标。

　　而配网自动化技术是坚强智能电网的一个关键部分，本文基于光纤通信技术分析光纤中自承式光缆、光纤环网，配网自动化系统架构中探讨了配网自动化基本配置和数据采集与监控系统，分析可知光纤环网具有能实现ATM、IP等多种速率的业务，应用网管软件完成通信网络的控制与配置，最后叙述了有一定推广意义的SCADA系统结构，这一研究对于配网自动化的进一步推广具有一定的意义。

　　关键词：光纤通信配网自动化 SCADA

　　1、引言

　　智能电网是基于能源配置的最大优化、确保电力供应安全可靠为基础的，当前国家电网正极力推广建设智能电网架构，从而完成实现电网的清洁、高效、互动目标。

　　而配网自动化技术是坚强智能电网的一个关键部分，相比发达国家的配电网络国内的配电网络的还是比较落后的，本文基于这一背景，分析了光纤通讯技术在配网中的应用以及配网自动化的相关技术，这一研究对于配网自动化的进一步推广具有一定的意义。

　　2、配网中光纤通信技术

　　在配电网的自动化系统中，载波通信、无线通信、有线通信以及光纤通信都是常见应用的通信技术，然而其通信质量标准显然是不一样的，就目前智能电网的发展来说，光纤通信技术是目前应用较为理想的方向，下面将就这一技术特点进行详细分析。

　　2.1 光纤通信技术特点

　　光纤通信具有以下特点：通信容量大、质量好、稳定性强;通信速率高可达2×108，误码率低10-8以下;光缆传输的抗干扰、抗雷击能力更强，运行环境比较广泛。

　　然而光纤通信业存在着以下缺点：在传输距离长、小容量的情况下，造价成本过高;施工方式与无线通信相比较为麻烦，还需要进行架杆拉线等方式。

　　2.2 自承式光缆

　　电力系统通信领域，基于更有效利用输电线路和高压杆塔的情况，通常应用架空地线复合光缆以及自承式光缆(ADSS)。

　　当前电力通信领域中ADSS是应用比较成熟与广泛的一种产品，这类光缆有很强的抗张能力，可直接挂于2电力杆塔间，跨度最大能在1km左右，常见的24芯自承式光缆具有以下特点：自承式光缆应用的是非金属材料，光缆口径小、重量轻、绝缘性能良好、抗拉强度大，线膨胀系数较小，适应温度范围比较广;和OPGW光缆相比，自承式光缆不需要依附于地线或者电力线，能独立的架设在杆塔上，故可实现带电作业施工;应用自承式光缆的通信线路和电力线路更成体系，维护较为方便;光缆内有芳纶丝缠绕，这样ADSS光缆就会有较好的防抢弹与抗张力的性质。

　　2.3 光纤环网

　　Synhronous Digital Hierarchy(同步数字体系)是世界通信领域在传输技术发展中的一项关键突破应用，同时其在光传输中也是较为成熟的技术，当前的很多区域骨干传输网都应用了这一传输技术。

　　SDH光纤环网应用的是统一网关管理系统，应用了光纤信道完成多个节点(即网元)之间的同步信息传输、分叉、复用以及交叉连接等网络。

　　光纤环网中节点之间应用的世界统一的网络节点接口Network Node Interface(NNI)，采用了标准化的信息结构，即同步转移模式(STM—N，N=1，4，16，25……)。

　　STM—N应用的是块状帧结构，网络管理中的任一节点都应用了标准光接口，完成了各类厂家光路通信上的互联。

　　在STM—N结构中每一基本网元都应用了终端复用器实现低速率码流的复接/分接变换成高速率的码流，其中ADM(分插复用器)则实现高速码流中分出/插入低速率码流，DXC(数字交叉连接设备)则实现同等速率码流之间的交换。

　　光纤环网能实现如ATM、IP等多种速率的业务，应用网管软件实现通信网络的控制与配置，光纤环网不仅在电力系统应用优势明显，且对于未来智能电网更多技术推广具有一定的技术支持。

　　3、配网自动化系统架构

　　当前应用光纤以太网通信的配电自动化系统下面对相关结构进行简要分析。

　　3.1 配网自动化基本配置

　　基于国内配网自动化技术的发展，实际应用规划主站的基本配置如下：数据库服务器——当前应用的有ORACLE9i或SQLSERVER 2000商用以及实时数据库系统实现数据存储、处理和对各工作站转发处理过的信息;前置机(数据采集工作站)——完成配电终端、配调子站和采集终端的数据采集与预处理，同时对应用服务器传送处理的信息;SCADA(配网工作站)——为配网与调度人员应用人机界面，包括曲线、饼图、棒图、接线图等实现多窗口、漫游等形式监视数据与控制;馈线自动化工作站——为配网调度人员提供自动故障定位、故障隔离和恢复用电的应用;WEB服务器——为运行人员提供终端配网状态、报表等浏览;GIS工作站——为调度相关管理人员提供地理信息系统。

　　3.2 数据采集与监控系统

　　数据采集与监控系统(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)是配电自动化的核心，其实现了电网各站的数据显现到监控屏上，能让调度员清晰的实现调度与感知能力。

　　SCADA中特点有：应用的FTU智能化算法，改进了配网系统的稳定性、抗干扰能力，提高了精度;开发了小电流接地智能架构，解决了小电流接地的技术问题;实现了智能开关技术，应用了标准的主站支持系统。

　　4、结语

　　本文基于光纤通信技术分析光纤中自承式光缆、光纤环网，配网自动化系统架构中探讨了配网自动化基本配置和数据采集与监控系统，分析可知光纤环网具有能实现ATM、IP等多种速率的业务，应用网管软件完成通信网络的控制与配置，最后叙述了有一定推广意义的SCADA系统结构。

　　在实际配网自动化改造与应用中，还应进行相关FTU相关的应用与设计。

　　参考文献

　　[1]赵超阳，高文杰.浅谈配网自动化中载波通讯技术的应用[J].新疆电力技术，2010，(03).

　　[2]罗涛，周在良.配网自动化在电网中的应用[J].硅谷，2010，(24).

　　[3]马韬.实施配网自动化与提高供电可靠率的初步认识[J].云南电力技术，2005，(04).

　　[4]昆明供电局配网自动化试点应用方案编制研究[J].云南电力技术，2011，(03).

　　[5]张华栋，鲁守银，邢宏伟.光纤通讯在配网自动化系统中的应用[J].山东电力技术，2003，(05).