1 Introducción
Con el desarrollo de la economía nacional y la mejora del nivel de vida de las personas, la demanda de electricidad de las personas aumenta día a día. y al mismo tiempo, la demanda de suministro de energía La confiabilidad y la calidad han planteado requisitos más altos. La automatización del alimentador de distribución es uno de los medios técnicos más directos y eficaces para mejorar la confiabilidad del suministro de energía de los sistemas de distribución. En los últimos años, el país ha intensificado sus esfuerzos para transformar las redes eléctricas urbanas y rurales, y las principales oficinas nacionales de suministro de energía también han seguido aumentando su inversión en la automatización de las redes de distribución. En el proceso de realizar la automatización de la distribución de energía, descubrimos que la comunicación es un problema difícil. Aquí sólo hablamos de la aplicación de la comunicación por fibra óptica en la automatización de la distribución.
2 Requisitos de automatización de la red de distribución para la comunicación
Al igual que el sistema SCADA de despacho, el sistema de automatización de la distribución también requiere una red de comunicación efectiva y tiene sus propias características: una gran cantidad de terminales . Los sistemas de redes de distribución tienen muchos patios de distribución, transformadores de distribución y disyuntores de polos. Para monitorear estos dispositivos, se requieren muchas FTU y TTU. Al mismo tiempo, estas FTU están equipadas con equipos distribuidos, con una amplia distribución geográfica y nodos de comunicación dispersos.
La escala, complejidad y grado de automatización del sistema de automatización de la distribución eléctrica determinan que el sistema de comunicación debe cumplir los siguientes requisitos:
(1) Fiabilidad:
Distribución de energía Muchos equipos de comunicación en el sistema de red están expuestos al ambiente exterior y deben poder resistir la invasión de altas temperaturas, bajas temperaturas, luz solar, lluvia, nieve, granizo, rayos y otros entornos naturales. Al mismo tiempo, trate de evitar todo tipo de interferencias electromagnéticas para garantizar un funcionamiento estable y confiable a largo plazo. Se requiere que el sistema de comunicación siga funcionando normalmente cuando la línea está apagada.
(2) Economía:
Teniendo en cuenta los beneficios económicos generales del sistema de red de distribución, la inversión en el sistema de comunicación no debe ser demasiado grande y esforzarse por aprovechar al máximo el Recursos de comunicación existentes en la red principal. Realizar una planificación global con la red de distribución para evitar duplicidad de inversiones.
(3) Gran capacidad de direccionamiento:
El sistema de comunicación no solo debe considerar las necesidades de transmisión de datos actuales y futuras, sino también los requisitos para las actualizaciones del sistema.
(4) Comunicación bidireccional:
Para realizar funciones de telemetría, señalización remota y control remoto, la automatización de la distribución debe tener capacidades de comunicación bidireccional.
(5) Funcionamiento sencillo y sin mantenimiento.
De acuerdo con los requisitos anteriores, a medida que el precio de la fibra óptica disminuye, la comunicación por fibra óptica se utiliza actualmente ampliamente en los sistemas de energía.
3 Comunicación por fibra óptica
Desde la llegada del láser y la fibra óptica de baja pérdida, el sistema de comunicación por fibra óptica ha surgido rápidamente y se ha vuelto popular en todo el mundo con sus incomparables ventajas en tecnología. y economía. Este sistema es un sistema de comunicación que utiliza fibra óptica como medio de transmisión y luz como señal portadora para transmitir información. La longitud de onda de la onda de luz aplicada es de 1,0 ~ 1,0 μm micras μm, y todo el sistema consta de un extremo eléctrico, un extremo óptico, un cable óptico y un repetidor. Las fibras ópticas se pueden dividir en fibra óptica monomodo (SMF), fibra óptica multimodo (MMF), fibra óptica de bajo astigmatismo (LMF) de longitud de onda larga, fibra óptica de mantenimiento de polarización (PMF) y fibra óptica plástica (POF). ). Las más utilizadas son fibras ópticas monomodo y multimodo. La fibra multimodo transmite múltiples modos de ondas de luz, mientras que la fibra monomodo transmite solo un modo de ondas de luz. La distancia de transmisión de la fibra monomodo es mayor que la de la fibra multimodo. En la actualidad, las señales ópticas generalmente se pueden transmitir a una distancia de unos 6 kilómetros en fibras ópticas multimodo y 30 kilómetros en fibras ópticas monomodo. Por lo tanto, el precio de los equipos ópticos monomodo es más alto que el de los equipos ópticos multimodo. Las fibras ópticas prácticas suelen ser líneas de transmisión compuestas por múltiples fibras ópticas, núcleos de refuerzo, materiales protectores y materiales de fijación.
Un módem de fibra óptica puede completar la conversión entre señales ópticas y señales digitales. Los módems de fibra óptica suelen tener más de un puerto de datos para transmitir señales síncronas o asíncronas. La velocidad de comunicación puede alcanzar 2 Mbps o más. La velocidad de comunicación comúnmente utilizada en la red de distribución generalmente está por debajo de N×64K síncrono o 19200 bps asíncronos. Por tanto, es suficiente para satisfacer las necesidades de comunicación de la red de distribución. El diagrama de conexión del módem de fibra óptica es el siguiente:
Además, hay un módem de fibra óptica con función de autorreparación de doble bucle. Esta característica mejora enormemente la confiabilidad de la comunicación. Su diagrama de principio funcional se muestra en la Figura 2:
En la Figura 2(I), los puntos A, B y C son redes de doble anillo implementadas mediante módems ópticos autorreparables. Si el punto D falla, como se muestra en la Figura 2(II), las rutas ópticas de la estación A y la estación C se fusionan (bucle), de modo que la comunicación no se ve afectada, y las señales de alarma y posicionamiento correspondientes se envían a la estación principal para que que el personal de mantenimiento pueda reparar rápidamente el cable de fibra óptica defectuoso.
4 Características de la comunicación por fibra óptica
La comunicación por fibra óptica tiene las características de gran capacidad de comunicación, pequeña atenuación, resistencia a los rayos, resistencia a interferencias electromagnéticas, resistencia a la corrosión, buena confidencialidad, alta confiabilidad y tendido conveniente, etc. Ventajas, pero el costo de inversión es relativamente alto, especialmente para el tendido de fibra óptica de líneas de cable enterradas directamente en áreas urbanas, el costo de construcción será aún mayor.
Esquema de implementación de comunicación por fibra óptica en la red de distribución
El método de red de comunicación por fibra óptica es muy flexible y puede construirse en estrella, cadena, árbol, malla y red de fibra única. Red de doble fibra, múltiples ramas en el anillo, intersección de múltiples anillos, tangente de múltiples anillos y otras estructuras topológicas.
De acuerdo con las características del sistema de automatización de distribución de energía, la red de fibra óptica generalmente necesita formar una red en anillo y conectarse a la LAN de la computadora para lograr el intercambio de datos. Los métodos de red comunes se muestran en la Figura 3.
En la Figura 3, "S" representa el servidor de red, "W1, W2, Wn" representa la estación de trabajo, "B" representa la subestación, "K" representa la estación de conmutación y "T" representa el transformador de distribución.
En el diseño de ingeniería real, considerando plenamente la complejidad de la topología de la red privada de comunicación de energía, el sistema de transmisión SDH puede adoptar el diseño de conexión cruzada completa 126 E1 (puerto 2M), anillo óptico principal dual + múltiples Ideas de ramas ópticas. El marco básico es de 1 ~ 3 anillos autorreparadores de fibra dual SDH/STM-1 cruzados o tangenciales. Si es necesario, se puede actualizar a SDH/STM-4 en línea reemplazando la tarjeta óptica. Si la red de área local del centro de despacho local está ubicada en el centro geográfico de la red, se recomienda diseñarla como un anillo cortado con el centro de despacho como punto de corte, como se muestra en la Figura 4. Si la red de área local del centro de despacho local se desvía del centro geográfico de la red, se recomienda diseñarla como un anillo de intersección. Dado que el centro de despacho no está en el punto de intersección, para garantizar una transferencia confiable entre anillos, cada anillo debe cruzar al menos dos puntos para protegerse entre sí, como se muestra en la Figura 5.
6 Conclusión
En el sistema de comunicación de automatización de distribución actual, es necesario establecer un sistema de comunicación bidireccional de bajo costo y alta eficiencia y proporcionar una confiabilidad muy alta a un precio aceptable. costo y rendimiento del flujo de información. Al mismo tiempo, debido a que el sistema de automatización de la red de distribución tiene demasiadas funciones que completar y el sistema es complejo, no es realista ni económico utilizar un único sistema de comunicación para cumplir con todos los requisitos funcionales. Por lo tanto, en el sistema de automatización de la red de distribución, se deben aplicar múltiples métodos de comunicación y se debe seleccionar la mejor combinación en función de indicadores económicos y técnicos integrales. En los sistemas de energía, los métodos de comunicación comunes incluyen el acceso múltiple por microondas digital, la radio digital, el espectro ensanchado inalámbrico, los cables dedicados, las redes locales de correos y telecomunicaciones, las ondas portadoras, los portadores de espectro ensanchado, etc. , opcionalmente para networking.