Fvision电力配网自动化通信解决方案 一、 前 言 随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配网馈线自动化是配网系统提高供电可靠性最直接有效的技术手段之一，配网自动化为电网的运行监测、快速故障定位、故障隔离等提供了有力的保障措施。在配网自动化实现的过程中，通信问题是一个比较关键的问题，其可靠性、经济性至关重要。 二、 配网自动化通信系统的要求 配网控制中心与用户变（开闭所、箱变等）RTU/FTU之间的通信是配网自动化的主要通信系统，同调度SCADA系统一样，配电自动化系统也需要一个有效的通信网，同时配网系统拥有众多的开闭所、配电变压器、柱上断路器，要对这些设备进行监控就需要许多FTU和TTU，FTU设备安装地域分布广、通讯节点分散。因此配网自动化系统的规模、复杂程度和自动化程度决定了通信系统应满足下述要求： 1、可靠性 配网系统的通信设备有很多暴露在室外，环境恶劣，因此必须能够抵御高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。同时，尽量避免各种电磁干扰，保证长期稳定可靠地工作，并要求在线路停电时，通信系统仍能正常工作。 2、经济性 考虑到配电网系统的总体经济效益，通信系统的投资不应过大，力争充分利用现有的主网通信资源，进行主、配网整体规划，避免重复投资。 3、寻址量大 配网通信系统不仅要考虑目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统升级的要求。 4、双向通信 配网自动化要实现遥测、遥信、遥控功能，就必须要求具有双向通信能力。 5、运行维护成本低 作为配网自动化数据的传输方法，目前多采用无线通信、双绞线、光纤、电力载波通信等，但是无线扩频通信、双绞线、电力载波等通信模式由于易受干扰、地形障碍、防雷击、组网模式、网络安全等技术因素的影响，很难在地形复杂的城市配网中得到大面积推广，已逐渐被用户所淘汰。随着配网自动化的推广和深入，以及光缆和光器件价格的大幅下滑，光纤通信已越来越显示其独特的优越性，并逐渐成为当前配网自动化通信系统的主流解决方案。 三、光纤通信的特点 光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点。 现阶段配网自动化多以10KV线路为主，在线路上运行的各种自动化设备在电磁兼容上，国家并没有一个统一的强制标准，造成了低压侧的运行环境比较恶劣，这为配网自动化通信网的建设提出了更高的要求。实践证明，以光纤为传输介质的通信网，更能适应中国的配网自动化通信需求。 四、FVision系列数据光端机简介 Fvision系列光端机是传输多路异步数据的光纤通信设备，专门用于电力配网自动化系统、工业过程控制、交通控制、SCADA（分布式控制和数据采集系统）等应用领域。 Fvision能够组成各种复杂光纤网络，如自愈环网、链形网、树型和星型网等，系统可靠性高、升级维护简单，该系列产品提供不同类型的用户接入平台。 4.1 主要功能 1. 提供4路RS232数据接口、1路RS422数据接口和1路RS485数据接口； 2. 具有8条全双工数据通道，可完成8×8数据交叉连接功能； 3. 有自愈功能、通道交叉功能、光口遥信量信号输出等功能； 4. Fvision数据光端机有2对光口，壁挂式结构。 4.2 主要特点 4.2.1 组网灵活 l 采用无源光分路器，可以组建复杂的环型、星型、树型、链型等光纤网络； l 根据网络节点灵活联网或改变网络拓扑结构。 4.2.2 建设和维护成本低 l 点对多点技术构建，光接口数量减少，扩展能力很强，增减节点不影响其他节点的正常工作； l 无源分光网络，性能可靠，维护成本低。 4.2.3 安全可靠性高 l 由无源光分路器进行光方向的增加，节点可靠性大大提高； l Fvision系统中各个子站RU之间都是并联关系，任何子站的故障不影响其他子站的正常 工作，网络能够抵抗多节点同时失效的能力； l 组建双环光纤网络，提供更加安全的保护，显著增加了网络的可靠性。 五、系统组网应用方案 Fvision系统为多节点接入系统，一个主站LU设备连接多个子站RU设备，对应光路上的多个分支，故足以满足配网通信的需要，通信子站的连接示意图如下： 图一 系统子站连接示意图 系统采用无源光分路器进行光路的分配，Fvision系统中各个子站RU设备之间都是并联关系，在光纤链路上实现了挂灯笼模式的安装方式，系统节点的扩展能力很强，安装和维护更简单。 5.1组建星型＋链型网络 由于电力网拓扑结构比较复杂，现有的配网自动化通信网多以链型网为主。Fvision系统可以根据电力网络拓扑需要任意分支，不受网络环境和FTU设备位置的制约。网络具有抗多节点失效能力，任意位置、任意数量的子站RU失效，不会影响网络其他子站RU设备和主站LU设备的正常通信。 图二 链型组网结构 5.2 组建双环自愈网络 图三 双环自愈网正常运行时数据信道 由上图三所示，Fvision系统可以组建安全性很高的自愈环网，系统由光缆组成双环网，其中一对光纤是正常的工作环路，另外一对光纤是保护环路，工作通道传送业务主用信号，保护通道传送备用保护信号，环中的任一节点LU和RU设备发出的光信号同时发送到两个光纤通道，分别按照不同的光方向到达目的节点，在正常工作情况下，各子站只将工作通道上的主用业务信号接收下来；当发生光纤被切断的情况时，有些子站接收不到主用业务信号或业务信号劣化时，该子站设备接收端将倒换到保护通道上，将保护通道上的备用信号接收下来，保证环路传输的正常。 图四 多子站故障时数据信道 由上图四所示，系统抵抗多个子站同时故障的能力。与传统设备组成的环路比较，传统环网的各个子站均为串联模式，任一子站设备的故障均影响环网的正常运行，而Fvision系统保护环上的每一个子站设备RU，在环路上均为旁路设备，相互之间是并联模式，任一RU或多个RU产生的故障，都不影响整个环路的正常工作，所以系统具有抵抗多个子站同时失效的保护能力。 图五 光缆故障时数据信道 由图五所示，当发生光纤被切断的情况时，有些子站接收不到主用业务信号或业务信号劣化时，该子站设备接收端将倒换到保护通道上，将保护通道上的备用信号接收下来，保证环路传输的正常。 六、设备技术指标 性能指标 技术参数 工作波长 双纤方式上下行1310nm 标称比特率 上下对称16.384Mb/s 光纤类型 G．652单模光纤 网络拓扑 环型/星型/树型/链型/总线型 最大分路比 1:32 最大传输距离 ≤25KM 下行发射光功率 ≥-3dBm 上行接收灵敏度 ≤-32dBm 上行发射光功率 ≥-3dBm 下行接收灵敏度 ≤-35dBm 误码率 ≤10E-10 主站LU上联接口 8个RS232 子站RU业务接口 4个RS232,其中两个口可用RS422或RS485 电气特性 符合RS232、RS422、RS485的相关标准 物理接口 DB25插头 工作温度 -35℃-+75℃ 功 耗 2W 供电方式 DC+5V/+12V/+24V/48V