電力通信配網自動化交換機光纖鏈路自動倒換裝置的研究

楊俊

摘要：電力通信配網自動化就是利用現代通信技術、網絡技術、自動控制技術、計算機技術和高性能配電設備等技術手段，對在運的配電網進行在線的智能化監控管理，實現配電系統正常運行及事故情況下的監測、保護、控制和配電管理，使配電網設備始終處于安全、可靠、高效、經濟、優質的最優運行狀態。

關鍵詞：工業以太網交換機;光纖鏈路;光開關;自動倒換裝置

隨著我國經濟的迅猛發展，城市現代化進程不斷加快，電力負荷日益增加，用戶對電能供應的穩定性、靈活性和可靠性等的要求越來越高。打造智能電網的的主要環節智能配電網的征途已經在路上，配網自動化就是利用通信和智能監控技術手段，對配網設備的運行狀態進行遠程監控。提高客戶供電質量，可以根據設備運行狀態進行遠程控制，配網主要監控點有FTU、TTU、DTU、集中器等。

在配網自動化通信系統中：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，但它們的通信質量標準和投資并不一樣，根據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，安全保密等優點，運用環境較為廣泛。缺點：光纖性質脆，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，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。

電力通信配網自動化交換機作為支撐智能配網的重要設備，已覆蓋各大城市的10kV主干線路和及以上變電站、供電所和各調度機構，長距離、大芯數的特種通信光纜，在電力通信工程建設中普遍應用，對與之相關的通信光纜線路運行維護專業提出了更高的要求。根據配電自動化系統要求，預計未來配網自動化通信網絡最有競爭力的模式是工業以太網的模式，即以保證數據的實時性和可靠性為前提，采用工業以太網技術完成FTU、DTU、TTU等關鍵點的數據監控和接入。工業級以太網交換機在電力電力通信網絡中有著較為良好的應用基礎，具備高帶寬、環網保護、工業化標準設計、IP化趨勢等電力配電網通信所要求的優點。

昆明供電局配電網自動化通信系統的通信通道采用專網通道和公網通道相結合的方式，通信方式采用光纖通信和無線公網通信相結合的方式。專網通道通信方式采用光纖通信，通信技術以光纖工業以太網交換機技術為主、EPON技術為輔;公網通道通信方式采用無線公網通信，通信技術采用無線通信技術，公網通道由現有無線運營商建設，接口點為配電主站公網前置采集側防火墻設備。配網自動化通信網絡經過多年的不斷建設，發展迅速，然而，從運行數據分析，90%以上的故障來至于接入層工業交換機的故障，配網自動化網絡發生故障時，現場故障排查通常為交換機掉電而引發的故障，恢復供電后故障消除，如遇到配網一次設備故障和無備件時，只有采取搶修人員現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據通信，增加運維人員的人力成本和危險系數。接入層站點的交換機掉電故障，嚴重影響配網自動化光纖DTU的在線率，嚴重影響電網的安全經濟穩定運行。

解決生產中的技術難題，運維人員自己設計、組裝、反復調試，終于完成了電力通信配網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配網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新性，經濟和社會效益顯著， 就成果應用的技術經濟性進行分析，提高勞動生產率、降低設備故障。

一、一種電力系統配網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、發尾纖上的第一個光開關和第二個光開關，第一個光開關與第一臺交換機連接，第二個光開關與第三臺交換機連接，第二臺交換機設于第一個光開關和第二個光開關之間，當第二臺交換機電源正常時，兩側光鏈路光路接至第二臺交換機，當電源中斷時，光開關發生動作，光路自動倒換把兩側光路接通;當第二臺交換機電源恢復供電時，光開關動作斷開兩側光纖鏈路，將第二臺交換機上下站點的兩個交換機光路接通。本發明不需要人工去現場臨時跳纖，連通上下站點光纖鏈路的問題，運維人員也不用去現場斷開臨時跳纖的工作，實現配網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通信柜發生電源失電時，第一個、第二個光開關光纖鏈路同時動作，實現一一對應倒換，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生開環運行。

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、第二個光開關光纖鏈路同時動作，實現一一對應倒換，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，從而實現電力系統配網自動化交換機光纖鏈路的自動倒換功能，確保電網的安全經濟穩定運行。

應用情況：10kV配網自動化交換機在運設備，在運設備因停電、鼠類活動頻繁咬斷在運設備造成設備停運、故障、燒區域，直接效益：昆明供電局配網自動化交換機光纖鏈路自動旁路裝置應用：使用前配網通信設備在運接入層配網交換機發生掉電時，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。使用配網自動化交換機光纖鏈路自動倒換裝置后節省費用：2019年昆明配網自動化發生200次，合計：40萬元;應用產生的經濟效益40萬元。

配網自動化系統建設是一個長期、艱巨及復雜的任務，同時也是一條城市配電網發展的必由之路。配網通信系統在配網自動化系統中的作用就像路一樣，昆明供電局采用工業級以太網交換機通信技術，為配網自動化系統提供可靠、高帶寬、投資經濟的通信通道，從而實現配電自動化，達到為廣大電力用戶不間斷提供優質電力供應服務，從而實現人民電力為人民的企業宗旨。