1、融合异构、化繁为简、极致安全华为配电自动化解决方案技术建议书文档版本v3.0发布日期2014-05-05华为技术有限公司+版权所有 华为技术有限公司 2014。 保留一切权利。非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。商标声明和其他华为商标均为华为技术有限公司的商标。本文档提及的其他所有商标或注册商标，由各自的所有人拥有。注意您购买的产品、服务或特性等应受华为公司商业合同和条款的约束，本文档中描述的全部或部分产品、服务或特性可能不在您的购买或使用范围之内。除非合同另有约定，华为公司对本文档内容不做任何明示或默示的声明或保证。由于产品版本升
2、级或其他原因，本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定，本文档仅作为使用指导，本文档中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。华为技术有限公司地址：深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼 邮编：518129网址：http：/客户服务邮箱：，industry_ 客户服务电话：4008302118文档版本 v3.0 (2014-05-05)华为专有和保密信息 版权所有 华为技术有限公司42华为配电自动化解决方案技术建议书目 录前 言概述本文档为配电自动化解决方案的技术建议书，用于了解华为配电自动化解决方案的全貌，并指导一线进行配电自动化项目的拓展。读者对象本文档（本指南）主要适用于以下工程师：l
3、 市场行销工程师l 技术支持工程师本文档需要一线人员根据运营商需求和网络现状进行二次加工处理，形成针对性的项目文档才能提交给客户。提交客户前请删除该注意说明。修改记录修订记录累积了每次文档更新的说明。最新版本的文档包含以前所有文档版本的更新内容。版本日期描述v3.02014-12-30修订稿目 录前 言ii1 XXX电力公司配电自动化势在必行51.1 电能是国民经济实现可持续发展的原动力和基本保障51.2 智能电网是电网稳定可靠运营的必由之路61.3 配电自动化是智能电网价值的良好体现61.4 XXX配电自动化项目建设已经迫在眉睫71.5 华为配电自动化解决方案82 配电自动化技术方案设计92
4、.1 设计原则92.2 设计依据92.3 方案概览102.4 配电自动化业务方案设计112.4.1 配电自动化的演进112.4.2 主站方案132.4.3 终端方案162.5 配电自动化ICT方案设计162.5.1 配电自动化ICT建设面临的挑战162.5.2 配电自动化ICT总体技术要求182.5.3 配电自动化主站ICT方案设计222.5.4 配电自动化接入通信方案设计332.5.5 xPON接入方案设计432.5.6 工业以太网交换机接入方案设计542.5.7 LTE接入方案设计633 华为配电自动化解决方案753.1 主站ICT方案753.1.1 方案介绍753.1.2 配置原则813
5、.1.3 典型场景配置清单833.1.3.1 大型主站ICT典型配置833.1.3.2 中小型主站ICT典型配置863.2 xPON接入子方案903.2.1 方案介绍903.2.1.1 方案架构903.2.1.2 方案亮点923.2.1.3 产品介绍943.2.2 配置原则953.2.3 典型场景配置清单963.3 工业以太网交换机接入子方案983.3.1 方案介绍983.3.1.1 方案架构983.3.1.2 方案亮点993.3.1.3 产品介绍1003.3.2 配置原则1023.3.3 典型场景配置清单1023.4 LTE接入子方案1043.4.1 方案介绍1043.4.1.1 方案架构1
6、043.4.1.2 方案亮点1053.4.1.3 产品介绍1053.4.2 配置原则1093.4.3 典型场景配置清单1114 XXX电力公司配电自动化部署建议1134.1 XXX项目介绍1134.2 业务方案部署建议1134.3 ICT方案部署建议1134.3.1 主站部署方案1134.3.2 主站配置清单1134.3.3 接入通信(xPON、交换机、LTE)部署方案1134.3.4 接入通信配置清单1135 华为配电自动化成功案例介绍1145.1 红岛配电自动化项目1145.2 天锡配电自动化项目1155.3 蓝海配电自动化项目1161 XXX电力公司配电自动化势在必行1.1 电能是国民经
7、济实现可持续发展的原动力和基本保障能源是人类赖以生存的物质基础，也是推动人类社会快速发展的原动力。18世纪中期，蒸汽机的发明和利用，推动了第一次工业革命。19世纪中后期，由于电力的发明及广泛应用，启动了人类的第二次工业革命，推动了现代工业的建立和快速发展。如今，电能已成为全球最重要的能源之一，在过去30年，随着电力大力建设和工业化迅猛发展，全球电力消费增长了200%，远高于石油、天然气、煤炭的消费增长率。同时，随着家用电器普及和电动汽车的发展，居民电能消费的比重越来越高。但是，全球电力发展存在严重的不平衡，绝大部分发展中国家的电力系统比较落后。供电量不足造成生产无法进行，经常停电造成交易终止、
8、交通停运、学校停课，供电质量差影响生产质量、服务质量、和生活质量，甚至影响到海外投资和旅游产业的发展。因此，落后的电力系统势必制约着一个国家的国民经济发展。2005年，GENI (Global Energy Network Institute )对全球40个国家（从高、中、低发展水平国家中抽样）的人均用电量与人均GDP之间的关系进行分析， 研究发现两者之间关系紧密，而且呈现正相关，电力事业越发达的国家人均GDP越高。也就是说，一个国家的现代化水平受其电气化程度影响和制约。1.2 智能电网是电网稳定可靠运营的必由之路保障充足的和高质量的供电需要建立一个可靠、稳定的电网，但是，电网包括发电、输电、
9、变电、配电、用电和调度多个环节，是一个极其复杂的系统，电网稳定可靠运营面临着诸多挑战。首先，随着国民经济的日益发展以及人们生活水平的不断提高，对电力质量的要求越来越高。在保障供电的情况下，电网公司必须不断降低故障定位、隔离、和恢复供电时间，缩短停电时间，提高供电质量。其次，电力系统往往是不均衡的，发电资源与用电负荷通常分布在不同地域，为优化电力资源配置，电网需要互联互通，电网由小变大增加了电网的复杂性、不稳定性。再次，新能源的迅猛发展给电网的稳定运行带来了新的挑战，表现在： 尽管传统发电厂安排和控制产能是非常容易的，但用户需求会因为昼夜更替、天气变化、节日安排、突发事件等因素而无法准确预测，从
10、而造成流入和流出电网的电量出现不匹配，致使电网电压波动，甚至威胁电网稳定运行。比如，世界自然基金会（WWF）为应对气候变化而倡导的“地球一小时（Earth Hour）”，要求每年3月最后一个星期六的20：30-21：30熄灯一小时。在这个时间段，如果大量用户同时减小用电，造成电网负荷骤然下降，势必对电网造成冲击，严重时会引发机组停机，甚至造成电网解列。 同样是为了应对气候变化问题，满足京都议定书环保的目标，发展清洁能源成为必然趋势，这些能源需要安全可靠地接入电网。但像风能、太阳能受风力大小、太阳强弱的影响大，输出电量具有明显的不稳定性和不可预测性，使得安排和控制发电厂的产能变得困难，成为电网不
11、稳定的又一个重要因素。 清洁的分布式电源调动了用户发电的积极性，缓解了电网产能不足矛盾。但分布式电源打破了传统电网中电流向用户侧单向流动的规律，电流呈现双向流动，而且这种电源同样具备不稳定和不易预测性，给电网稳定控制增加了难度。最后，在经济方面，电网公司面临诸多运营效益的挑战。如建设特高压输电线路，从而降低长距离输电带来的电量损耗；建设智能变电站，达到减员增效的效果；建设配电自动化，有效进行无功补偿，优化网架结构，优化电力供应配置，实现电能效益最大化。建设AMI和电力营销，防止偷漏电，促进电力销售；建立阶梯电价，实现消峰填谷，缓解电厂建设不足的压力。为了应对这些挑战，电网需要综合利用现代先进的
12、传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术，实现“电力流、信息流、业务流”深度融合的新型电网智能电网。它通过对电力系统规划、运行、和维护的动态优化，提升电力系统的安全性、可靠性和效率，旨在满足用户和环境不断增长的要求经济、可靠、清洁、高效、友好、互动。它涵盖了发电、输电、变电、配电、用电、和调度。1.3 配电自动化是智能电网价值的良好体现配电网与用户关系最密切，建设好配电网，向用户提供可靠的、优质的电能，直接影响国民经济运转和居民生活条件的质量。但是，由于输电网故障影响面积大、损失巨大，电网公司通常更为重视输电网自动化建设，配电自动化建设严重滞后，造成配电网面临诸多问题和挑战，主要
13、表现在： 可靠性差，停电时间长：不能及时感知配电网故障，不容易定位故障，无法及时隔离故障，造成整条线路长时间停电，少则几个小时，多则几天。 难于及时感知和优化网络，供电质量差：在配电线路的电压过低或者过高时，可能影响电灯照明、空调运行、电视画面，甚至造成设备损坏。也会造成精密加工废品、炼铁锅炉损坏等更为严重的损失。 电量损失大，赔偿高，影响电网运营效益：不能及时恢复供电造成大量电能不能转化成收益，造成电能的巨大浪费。同时，供电质量差也会提高工商业客户的索赔率。 公司品牌受损：经常停电、供电不合格必将造成更多抱怨和投诉，严重损害电网运营者的品牌。由此可见，提高配网可靠性、供电质量，既是非常重要的
14、工作，又能产生巨大经济和品牌效益。随着通信技术、信息技术、控制技术的不断发展，通过自动化手段实时采集配网电能信息、快速感知配网运行状态、及时采取补救措施、持续不断优化网架结构成为一种可能，配电自动化方案得到了足够的探索、研发、试验、规模应用。需要强调的是，发达国家的经济相对成熟，工业、商业、居民用电量比较稳定，电网经过长期建设，网架相对比较成熟，主要问题是电网设备相对老化，建设重点为网架升级和新技术改造。相对而言，发展中的国家经济处于快速发展阶段，工商业快速建设，居民快速城镇化，因此，工业、商业、居民对用电的需求快速增长和动态变化，对不断提高电力供应可靠性和质量的要求更为强烈，因此，发展中国家
15、对配电自动化建设的需求更为紧迫。1.4 XXX配电自动化项目建设已经迫在眉睫 经济环境XXX（国家/地区/市）面积XXX平方公里，人口数量为xxx，人均国民生产总值xxx，GDP增长率xxx，经济特点（如：以工业为主，或商业发达）。地处xxxx，环境状况简单介绍。 电力现状XXX共建设xxx个发电厂，总发电装机容量为xxxMW，其中，火电、水电、核电、太阳能、风电分别为xxx，人均用电量xxxkW。建设了Xxx条输电线路，共xxx公里，其中1000kV、800kV、500kV、220kV、110Kv等级变电站数量是多少，电量多少，长度多少。其中，配网变电站电压等级为xxx，配电线路xxx回，总
16、长度xxxkm。环网率xxx%，架空线路和电缆占比为xxx%，其中电缆沟占比为xxx%。辖区内开关站xxx座，环网柜xxx座，柱上开关xxx台，配电变压器xxx台，智能终端xxx台。 面临问题供电可靠性差：年平均停电时间xxx小时，其中，计划停电时间为xxx小时，故障停电时间xxx小时。供电质量不高：电能是否稳定，电压稳定情况，相位稳定情况。损失巨大：电量损失xxxMKA，折合xxxMUSD，索赔xxxMUSD。 网络资源变电站是否已经联网，采用xxx技术，带宽xxxMbps。面临什么问题。配电终端是否有通信，通信方式是什么，有什么问题。总之，xxx配网供电可靠性差、供电质量不高，已经严重制约
17、了工商业发展和人民生活质量，同时，xxx公司年损失xxxUSD。因此，xxx配电自动化建设已经迫在眉睫。1.5 华为配电自动化解决方案华为技术有限公司（以下简称华为）是世界领先的ICT解决方案提供商，在企业领域我们致力于携手合作伙伴共同为电力客户提供完整的解决方案，共同应对电力客户面临的困难与挑战。华为配电自动化解决方案具有如下特点。 融合异构多种接入技术，满足各种复杂场景需求华为配电自动化解决方案融合PON、LTE、工业交换机多种接入通信技术，适应于有光纤、无光纤、单射线、环网、网架经常变化、配电线路密集节点、配电线路稀疏节点、城区、乡镇等各种场景，满足电力公司不同场景下选择最佳的接入通信技
18、术，有效支撑配电自动化系统正常运行。 化繁为简，轻松运维，降低OPEX配电自动化系统中的ICT设备包括服务器、存储、交换机、防火墙、OLT、ONU、无线核心网、无线CPE、UPS等十多种，管理维护异常困难和复杂。另外，通信设备大都部署在户外，一旦出现故障就需要运维人员到现场维护，维护效率极低。华为eSight网管能够对配网ICT设备进行统一管理和维护，提供强大的远程管理、控制、故障定位和排除解决方案。从而化繁为简，轻松运维，大大地降低了OPEX。 全球领先的安全防护方案，为电网安全稳定运行保驾护航配电自动化建设将电网公司的网络延伸至路边、小区、工矿企业，将面临严重的安全威胁，华为配电自动化解决
19、方案提供从配电终端安全接入、网络隔离、QoS、策略控制、入侵检测等端到端的安全防护。华为全球首创的终端安全接入方案能够防御各种复杂攻击行为，为电网安全稳定运行保驾护航。 电信级架构，工业化设计，保障配电自动化系统稳定可靠运行主站IT设备和接入通信设备是配电自动化稳定运行的基础和保障，华为将在电信领域20多年积累的可靠性经验应用于电力领域，如双主控、双电源、单板冗余、负载均衡、可靠操作系统等，极大地提高了通信、计算、数据存储的可靠性。同时，华为终端侧网络设备采用严格的工业化设计，保障这些设备在恶劣环境下能够长期稳定运行。2 配电自动化技术方案设计2.1 设计原则 着眼现在，兼顾未来 安全可靠，经
20、济高效 技术先进，简易运维 统一规划，分期部署2.2 设计依据配电自动化技术方案按下列标准和规范进行设计，如果这些标准内容矛盾时，应按最高标准的条款执行。海外版本： IEC 61968 电力企业应用集成配电管理的系统接口 IEC 61970 能量管理系统应用程序接口 IEC 60870 远动设备及系统系列标准 IEC 61000-6-5-2001 电磁兼容性(EMC)标准 第6部分 第5篇 通用标准-发电站和子站环境的安全规范 IEC 61362-2-2-2005 测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性要求 第22部分：特殊要求 低压配电系统用便携式试验、测量和监控设备的试验配置、工作条件和
21、性能判据 IEEE 1613-2009 变电站中通信网络装置环境和测试要求 IEEE 802.3 信息技术 IEC 61850 变电站通信网络和系统国内版本： IEC 61968 电力企业应用集成配电管理的系统接口 IEC 61970 能量管理系统应用程序接口 IEEE 1613-2009 变电站中通信网络装置环境和测试要求 IEEE 802.3 信息技术 DL/T 1080.1-2008 电力企业应用集成 配电管理的系统接口 第1部分：接口体系与总体要求 DL/Z 1080.2-2007 电力企业应用集成 配电管理的系统接口 第2部分：术语 DL/T860 变电站通信网络和系统系列标准 DL
22、/T 634.5101-2002 远动设备及系统 第5-101部分 传输规约基本远动任务配套标准 DL/T 634.5104-2009 远动设备及系统 第5-104部分：传输规约 采用标准传输规约集的IEC 60870-5-101网络访问 GB/T 17463-1998 远动设备及系统 第4部分：性能要求 GB/T 18657-2002 远动设备及系统 第5部分传输规约 GB/T 15153.1-1998 远动设备及系统 第2部分：工作条件 第1篇：电源和电磁兼容兼容性 GB/T 15153.2-2000 远动设备及系统 第2部分 工作条件 第2篇环境条件 GBT 13729-2002 远动终
23、端设备 Q/GDW 382-2009 配电自动化技术导则 DL/T_814-2002 配电自动化系统功能规范 Q/GDW 625-2011 配电自动化建设与改造标准化设计技术规定 Q/GDW 462-2010 农网建设与改造技术导则 Q/GDW 429-2010智能变电站网络交换机技术规范 GB/T 22239-2008 信息安全技术_信息系统安全等级保护基本要求 DL/T 721-2000 配电网自动化系统远方终端 配电自动化试点建设与改造技术原则 配电自动化实用化验收细则（试行）2.3 方案概览配电自动化解决方案应采用“系统主站通信网络配电自动化终端”的三层构架。同时通过信息交互总线与其他
24、相关外部系统互连，实现数据共享和应用集成。配电主站整个系统的最高层，从整体上实现配电网的监测控制。分析配电网的运行状态、协调各配电子网之间的关系、对整个配电网络进行高效管理，确保整个配电系统处于最优的运行状态。主站提供人机交互的窗口，完成各种图形显示、系统维护、设备管理、报表打印、以及与其它系统的信息交互。配电终端配电终端层是整个系统的基础层，完成柱上分段开关、环网柜、箱式变压器、配电变压器等各类一次设备现场信息的采集、处理及监控。通信网络负责主站、终端间的数据传送。配网运行数据的采集、控制指令的发送等均通过通信系统承载。通讯层由骨干通信网络和接入通信网络两部分组成。配电自动化解决方案总体架构
25、如下图所示：图2-1 配电自动化总体方案示意图2.4 配电自动化业务方案设计2.4.1 配电自动化的演进配电自动化的发展经历了从简易型向标准型、智能型的逐步演进。功能逐渐加强，自动化水平逐步提升。简易型如下图所示，简易型配电自动化的基本原理是就地检测和就地控制，采用重合器配合分段开关，通过设备之间的时序配合实现故障的就地隔离和供电恢复。实现简易型配电自动化不需要通信网络的支撑，线路的所有检测和控制逻辑都预置在开关和重合器内。简易型配电自动化的主要缺点是故障无法及时获知，另外当网架调整时，开关的时序逻辑需要重新调整，工作量太大。图2-2 简易型配电自动化系统示意图标准型标准型配电自动化采用更加完
26、善的配电网架、开关设备要求具备电动操作机构和支持远程控制。系统由配电自动化主站、通信网络、一次设备、配电终端（二次设备）组成，能够提供遥信、遥测、遥控的三遥业务。配电终端通过通信网络提供的如下图所示的纵向通信通道将一次设备的模拟量、开关量数据上送到主站，主站根据此两遥数据判断线路运行状态，在故障时发送遥控命令至开关设备，实现故障的快速定位、隔离和恢复。如图所示，与简易型系统不同，标准型配电自动化系统需要以通信网络作为业务实现的基础，通信系统是配电自动化的“神经网络”。系统通常采用光纤、载波、无线公网、无线专网等技术构建通信网络。（见IEC_60870-1-1-1998 远动设备及系统 第1-1
27、部分 总则：基本原则 6.5 通信系统）图2-3 标准型配电自动化系统示意图智能型智能型配电自动化是在标准型配电自动化系统的基础之上，扩展对于分布式电源、微网以及储能装置等设备的接入功能，实现了分布式区域自愈的馈线自动化功能以及与智能用电系统的互动功能。如下图所示，在这一阶段通信网络除了提供纵向通信管道外，还为分布式区域自愈馈线自动化提供终端之间的横向通信管道。终端之间通过横向通信实时交换彼此采集的一次设备的运行参数和运行状态，在线路故障时快速实现故障隔离和非故障区域供电恢复，最后再将故障处理结果汇报至主站。相对标准型配电自动化系统，本阶段的分布式区域自愈馈线自动化能够提供更快的故障处理能力。
28、智能型配电自动化系统的通信网络要求更高的可靠性、更低的通信时延，通信成为配电自动化系统的基础和核心。图2-4 智能型配电自动化系统横向通信示意图2.4.2 主站方案配电主站可以实现完整的DSCADA功能和集中型为主、智能分布式为辅的馈线自动化(FA)功能，能够通过配电主站和配电终端的配合，实现配网故障区段的快速切除与非故障区域的恢复供电。另外可通过IEC 61968 及IEC 61970总线接口与上级调度自动化系统、生产管理系统、电网GIS平台等其他应用系统的互连建立完整的配网模型，实现基于配电网拓扑的各类应用功能，为配电网生产和调度提供全面服务。根据需要，配电主站还需提供如下扩展功能和高级功
29、能：拓展功能通过信息交互总线实现配电自动化系统与相关应用系统互连，整合配电信息、外延业务功能。支持配电生产、调度、运行及用电等业务的闭环管理，为配电网安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。高级功能支持配网分布式电源、储能装置、微电网的接入及应用管理。支持配网分布式自愈控制功能。能够在快速仿真和预警分析的基础上制定运行应对策略和停电管理策略。通过配电网络优化和提高供电能力实现配电网的经济优化运行。支持与其它智能应用系统的互联互通，实现配网智能化运行。图2-5 配电主站方案示意图配电自动化主站采用分层分布式系统结构，充分利用成熟的网络管理技术、数据库中间件、面向对象以及应用组件技术，遵循I
30、EC61970标准的公用信息模型（CIM）和组件接口规范（CIS）。在基本的SCADA应用基础上，满足配电网运行状态监视、实时数据采集、监控及应用分析需求。2.4.2.4 图模一体化平台设计配电主站应用支撑平台一个重要的功能是提供图模库一体化的网络建模工具，根据站所图、单线图等构成配电网络的图形和相应的模型数据，自动生成全网的静态网络拓扑模型。为提高效率和实时性，图模一体化工具需提供建模、绘图、数据入库三类操作的并行处理，由此实现配网模型动态维护，全网信息实时查看。图模一体化处理平台应与GIS无缝集成，实现基于地理图的SCADA/DA应用，保证配网设备源头唯一维护。针对配网量测难以覆盖全面的问
31、题，图模一体化平台需采用标准化建模方式，提供对外接口，以便与其他业务数据整合。2.4.2.5 基于馈线组模型的馈线自动化方案设计馈线自动化是配网重要的功能，对提高供电可靠性意义重大。主站系统根据配电终端检测到的故障告警信息，结合变电站、开闭所的保护动作信号、开关分闸等相关信息进行综合判断，启动故障处理程序，确定故障类型和故障区段，实现故障区段隔离和非故障区段供电恢复。为尽可能快的定位和切除故障，恢复供电，要求配网建模时引入馈线区段和联络馈线组的概念，按照馈线组定义故障处理优先级和处理模式，以贴合多场景的业务需求。故障处理模式需支持：手动、半自动、全自动、闭锁四种。基于馈线组的馈线自动化需要依据
32、“转供馈线容量”、“出口开关电流”、“待恢复负荷”三项数据综合评价供电恢复方案是否过载避免再生事故；与传统馈线自动化相比，要求馈线组内的故障并行处理，提升了故障处理速度。 图2-6 基于馈线组模型的智能馈线自动化系统模型2.4.2.6 基于扩展连接点的网络拓扑分析方案设计配电网络拓扑分析是配网所有分析应用的基础。配电网络拓扑分析需构建动态的配电网络模型，模型应体现设备之间的连接关系、连通关系、配电网络的实时状态，覆盖所有形式的配电网络接线方式。根据模型，网络拓扑分析功能需进行带电区域划分和动态着色，分析确定配电区域的供电源点和各点供电路径。模型结构应随着配电接线图的设备变更而变化，状态随着配电
33、实时信息的刷新而相应变动。要求模型结构参照IEC61970CIM标准。如下图所示，为提高计算效率，对拓扑分析算法进行优化设计： 图2-7 基于扩展连接点的快速网络拓扑分析系统将n个连接点抽象为一个“扩展连接点”，拓扑分析和计算基于此扩展连接点进行，使得计算时间由原来的T缩短为T/n。2.4.3 终端方案在开关站、环网柜、箱式变电站等一次设备位置处安装DTU配电终端，在柱上开关位置处安装FTU馈线终端。配电终端DTU支持IEC60870-5-101/104等通信规约。应支持电压Uab、Ubc、Uac，电流Ia、Ib、Ic等模拟量采集，支持每回路不少于4个开关量的数字信号采集。能够接收主站下发的遥
34、控命令，通过控制器执行对开关的合闸、分闸控制，并上报相关动作信息。终端需支持事件记录及主动上报功能，记录并上报开关状态变位、馈线故障、电源故障等情况。支持越死区设置功能，通过设定电压、电流等门限值来优化数据传输及动态响应，实现数据流量控制。支持过流检测功能，实时检测相间、零序过流信息并上报。终端具有自检、自诊断、上电及软件自恢复功能，支持软件、硬件watchdog。支持工作电源及后备电源的智能管理，具备电源失电下的数据、通信保护。宽温设计，工作温度40至85。电磁兼容特性满足IEC60870-2-1及IEC61000-4-4标准的要求。馈线终端FTU支持IEC60870-5-101/104等通
35、信规约。数据采集功能应可至少采集2个电压、3个电流、2个开关状态信号。具备故障检测及故障判别功能。支持事件顺序记录功能，记录开关状态变化的时间和先后次序、馈线发生短路故障的时间、电源发生故障的时间并上报。支持遥控指令的接收、执行，控制开关的分、合，并具有当地手动控制功能及当地/远方闭锁功能。具有自检、自诊断、上电及软件自恢复功能，支持软件、硬件 watchdog。支持工作电源及后备电源的智能管理，具备电源失电下的数据、通信保护。适应柱上安装方式，FTU与开关本体连接应采用军品级航空插头的方式，适应安装现场的严酷环境，具备防尘、防水、防凝露性能，防护等级需达到IP67级。应有宽温设计，工作温度4
36、0至85。电磁兼容特性需满足IEC60870-2-1及IEC61000-4-4标准的要求。2.5 配电自动化ICT方案设计2.5.1 配电自动化ICT建设面临的挑战 终端所处场景复杂，通信技术方案难于选择配电自动化通信的特点是场景复杂，点多面广，节点数量巨大。通信方式选择是否合理在很大程度上决定了配电自动化系统的优劣。配网接入通信方案总体上有无线和有线两类，每类方式又有多种通信技术可以选择。例如无线通信可选公网GPRS/3G、数传电台、专网LTE等，有线通信可选无源光网络、工业以太网、电力线载波等。在多样的场景中，有线通信方案需要考虑光纤敷设的可行性和维护成本，例如老城区难于施工，农村或郊区性
37、价比低。无线通信方案需要考虑通信网络的覆盖能力以及基站的选址条件、中继点的取电等，例如密集城区覆盖范围小，长距离通信所需中继点可能不在电力公司物业场所内，导致选址难。配网业务场景的复杂性，决定了配电自动化通信系统不可能由单一的通信技术来承载。通信网络的建设需要因地制宜，考虑多种技术的互补和融合。 通信质量直接影响业务质量，要求极其严格配网所处环境、配网业务的高要求都对通信系统的可靠性和质量提出了挑战。通信设备安装处于室外，环境恶劣，要求能够抵御高低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等恶劣环境的侵袭；通信设备与电力设备安装于同处，要求能够抵御电力一次设备电磁干扰的影响；在线路停电时，要求通信设备仍
38、能正常工作，以支持自动化终端的通信和远程控制。配电自动化的三遥业务使得终端与主站间频繁产生数据交互，而且一些业务需要信号快速传送，例如开关变位信号的上送、模拟量越死区数据的上送等要求通信管道低时延；遥控指令的下发等关键操作要求数据传输的准确性、可靠性极高，对误码率、时延、抖动等通信指标提出了非常高的要求；另外，重要客户的供电可靠性要求已达99.999%及以上，通信可靠性需超过或数倍于该指标。因此，配电自动化需要高质量的通信系统确保电力设备正确、快速的动作，通信高质量是业务高质量的基础和保障。 通信设备、通信网络运营维护困难 配网涉及ICT设备种类繁多，终端设备点多且部署在户外，运营维护极其困难
39、。配电自动化的ICT设备包括主站服务器、存储、交换机、防火墙、UPS，以及接入通信的有线通信设备和无线通信设备。如何采用统一、高效的通信网管管理诸多通信设备是一个挑战。城市配网系统覆盖上千平方公里，接入通信设备散布在城市各个角落，庞大、广阔的网络拓扑增加了通信系统的维护难度。配电网络通常以变电站或开闭所为中心向四周辐射，随着城市的发展和用电用户的增加，主干线路和分支线路都有新增和调整的需求。通信网络需匹配电力线路的扩容和升级，频繁的调整和变化也给通信系统的运营和维护带来了挑战。因此，简单、高效、统一的通信网管是配电自动化系统的必备条件。 网络延伸至户外，更易遭受攻击，影响电网安全运行电力系统关
40、系着用户的财产甚至生命安全，配网更接近用户侧，配网通信系统的安全会对整个电网的安全产生直接影响。与发电、变电、输电系统不同，配电及其通信系统均部署在户外，且无人值守，配电业务延伸到路边和楼宇，攻击者更容易触及，黑客可以通过非法手段接入配网通信设备，入侵并控制配电网络，甚至调度自动化系统，造成严重的配网、乃至整网安全事故。配网节点分布广、数量多，此特点增加了被攻击的可能，也增加了网络安全防范的难度。如何保障通信网络的安全，是配电自动化ICT建设的又一挑战。2.5.2 配电自动化ICT总体技术要求2.5.3.1 带宽要求根据配电自动化系统的业务需求，配网数据信息类型可分为状态量、模拟量、控制量共三
41、类。状态信息：主要包含设备运行状态、故障信息及保护动作信息，主站通过“遥信”功能获取。测量信息：电压、电流、有功功率、无功功率等电气设备运行参数，主站通过“遥测”功能获取。控制信息：由调度值班员下达的投切变压器或电容器、分合断路器等操作指令，主站通过“遥控”功能下发。其他数据信息：如GPS时钟信息、时间顺序记录（SOE，Sequence of Event）信息。主站通过IEC60870规约的相应类型报文进行获取。配电自动化系统的业务数据类型如下表所述（见DL/T 814-2002 配电自动化系统功能规范 7配电远方终端功能）：表2-1 配电自动化业务数据类型数据类型优先级更新周期报文长度（By
42、te）状态信息开关位置A突发传送或周期15s轮询13接地刀闸开关远方/就地开关储能、操作电源B突发传送或周期15s轮询13SF6开关压力信号终端状态、通信状态A突发传送或周期15s轮询13故障信号B突发传送或周期15s轮询13保护动作信号异常信号测量信息电压、电流B突发传送或周期5s轮询26有功功率、无功功率C突发传送或周期5s轮询26功率因素零序电流B突发传送或周期5s轮询26电能量C周期15m轮询424温湿度C突发传送或周期60s轮询26控制信息开关分合闸操作A遥控命令要求在5s内完成13配电变压器有载调压B配电电容器投切防误闭锁控制装置B保护远方投切A保护定值远方设置B其他数据总召换B1
43、0m或重新初始化36GPS 对时信息B30m8谐波及电能质量信息C突发传送或15m轮询26 * 谐波次数事件记录SOEC突发传送10配电自动化业务数据报文是以IEC60870规约格式进行传送，其中业务数据是以规约应用层的形式承载于TCP/IP报文之上。图2-8 配电自动化业务数据通信报文格式TCP/IP协议的报文头开销为40Byte，规约应用层报文头开销为15Byte以内。另外以太报文帧头和FCS校验共24 Byte。根据上述表格中配电自动化业务数据的更新周期和报文长度，计算单个配电终端的通信带宽需求如下（按最大需求计算）：状态信息，共9类报文，假设同时传输，则最大带宽需求为：9 * (24
44、+ 40 + 15 + 3 ) * 8 5.8Kbps。测量信息，共6类报文，假设同时传输，则最大带宽需求为：4 * (24 + 40 + 15 + 6 ) * 8 / 5 + (24 + 40 + 15 + 24 ) * 8 / 900 + (24 + 40 + 15 + 6 ) * 8 / 60 0.5Kbps。控制信息，共6类报文，假设同时传输，则最大带宽需求为：6 * (24 + 40 + 15 + 3 ) * 8 / 5 0.8Kbps。其他数据，共4类报文，假设同时传输，且假设谐波突发频次为每秒1次、SOE报文突发频次为每秒1次，则最大带宽需求为：(24 + 40 + 15 + 3
45、6 ) * 8 / 600 + (24 + 40 + 15 + 8 ) * 8 / 1800 + (24 + 40 + 15 + 6 ) * 8 + (24 + 40 + 15 + 10 ) * 8 1.4Kbps。按上述原则计算，单个终端最大带宽需求约为6Kbps。以包含100万信息点的大型配电系统为例，配电终端数约1万台，覆盖至少20个变电站，单个变电站接入的配电终端数约500台。因此单个配电终端、单个变电站、配电自动化主站的接入通信带宽要求如下表：表2-2 配电自动化接入通信带宽需求单个终端接入通信带宽需求单个变电站接入通信带宽需求主站通信带宽需求6Kbps6 * 500 = 3Mbps6 * 10000 = 60Mbps2.5.3.2 时延要求配电自动化的通信网络需要满足配电终端（FTU、DTU、TTU）的监测信息、故障定位信息、主站控制信息的传送。配电自动化要求执行电力设备自动控制的时间5s，除去配电终端信息采集、配电主站处理数据并下发命令、电动操作机构执行动作和储能等时间，双向通信通道时间应小于1s，单向通信时延要求500ms。如果采用分布式智能控制配电自动化系统，则配电终端之间广播故障信息，由配电终端自行决策故障隔离、非故障区域恢复供电的方案，此时要求通信时延20ms。图2-9 配电自动化的通信时延要求2.5.3.3 可靠性要求通信网络需保障高可靠，其中误
