配网自动化技术探讨

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配网自动化技术探讨
樊唯钦　（日照供电公司　２７６８２６）　［摘　要］本文讨论了配电网自动化建设过程中　所遇到的有关方面的技术问题。

　并介绍了日照配　电自动化系统的设计。

　［关键词］配电网　自动化　通讯　比较
术、产品，但随着城农网改造的实　施、布局的优化、设备的更新，实　施配电自动化的条件已基本具备。

　配电自动化的实现可以提高供电企
０　引言　《配电系统自动化设计导则》　业的生产效率，缩短故障处理时间，　中对配电自动化系统给出了很明确　提升服务水平，提供安全、经济、　的定义：“利用现代电子、计算机、　可靠和高质量的电能。

　通信及网络技术，将配电网在线数　本文结合工程经验，谈谈配网　据和用户数据，电网结构和地理图　自动化实施过程中的问题。

　形进行信息集成，构成完整的自动　１　ＦＡ　控制方式的比较　化系统，实现配电网及其设备正常　馈线自动化（ＦＡ）包括馈线故　运行及事故状态下的检测、保护、　障隔离和恢复供电系统、馈线数据　控制、用电和配电管理的现代化”。

　检测和无功电压控制系统。

就其控　可见配电自动化系统是个庞大、复　制方式而言，由最初重合器就地方　杂、综合性很高的系统。

　式，发展为有依赖于　ＦＴＵ　之间点对　国内配电自动化起步于　２０　世纪　点通信的就地控制方式，以及当前　９０　年代，较国外发达国家约滞后　２０　普遍采用的远方集中控制方式和将　年，再加上我国配电网中性点不接　就地控制、远方集中控制结合起来　地的显著特点及设备自动化水平相　的综合智能控制方式。

具体实施，　对较低，使得我国配电自动化系统　应结合电网结构现状，负荷性质，　不能直接引用国外的配电自动化技
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资金情况，作出选择。

　１．　１　就地控制方式　就地控制方式又分电压时间型　和电流记数型两种实现方式，主要　是指通过自动配电开关实现馈线自　动化。

电压时间型方式原理是馈线　失压时开关跳开，然后依时间延时　顺序试合分段开关，最后确定故障　区段再隔离故障并恢复非故障区供　电；电流记数型方式是根据重合器　开断故障电流动作次数确定故障区　域。

　就地控制方式的优点是：１、故　障隔离和自动恢复由重合器自身完　成，无须主站控制，无通信系统；２、　投资省，见效快。

　其缺点是：　只适用结构简单、　１、　运行方式相对固定的网络；２、不能　进行远方监控，　无法实现配电　ＳＣＡＤＡ　功能；３、对开关性能要求较高、而　且多次重合对系统及设备冲击大；　４、故障恢复时间长；５、不具扩展
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性和通用性。

　１．　２　远方集中控制方式　由馈线负荷开关、远方终端　（ＦＴＵ）、配电子站和配电主站系统　组成，各　ＦＴＵ　分别采集开关的工况，　并将信息上传至配电子站和配电控　制中心，故障发生时，由配电子站　和控制中心确定故障区段，自动或　人工干预发出遥控命令，完成故障　隔离并恢复非故障区的供电。

配电　子站是否设置视系统情况而定。

　采用这种方式的优点是：１、故　障隔离和供电恢复快；２、开关动作　次数少，对系统的冲击小；３、能实　现“三遥”，系统易于扩展。

　其缺点是：１、需要高质量的通　信网及计算机主（子）站；２、　投资较大。

　１．　３　综合智能控制方式　随着　ＦＴＵ　功能的扩展以及网络　控制技术的发展，出现一种基于馈　线差动技术的馈线自动化方式及既
能远方控制又能依靠　ＦＴＵ　就地控制　的混合方式。

这种方式下　ＦＴＵ　不仅　具有数据采集功能，还具有保护功　能。

一般采用光以太网通讯方式，　从而相邻　ＦＴＵ　之间可以利用　ＴＣＰ／ＩＰ　协议进行信息交换。

这样，　ＦＴＵ　不　通过配电自动化主站就可以直接进　行故障定位，实现故障隔离并恢复　故障区供电。

远方集中方式作为后　备手段在保护拒动情况下，由主站　系统进行故障判别、隔离。

　这种方式的优点是：１、快速进　行故障隔离；２、闭环运行时，可对　非故障段持续供电。

　其缺点是：　需构建光纤通道，　１、　ＦＴＵ　具有网络通信、保护功能；２、　馈线开关需采用断路器；３、综合投　资较高。

适用于供电可靠性非常高　的区域等。

　２　主站子站方式的比较　配电自动化系统实时性要求高，　传输信息量较大，通信网络结构复
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杂，采用无子站方式，所有功能由　主站负责，大量的信息需要主站处　理、分析判断，主站的负担很重，　对整个系统的实时性有较大影响，　配电网自动化系统的作用就不能发　挥出来，在这种情况下，需要子站　分担一部分主站的功能，减轻主站　的工作量，而主站对子站不能单独　处理的工作进行总协调。

　子站主要负责的功能有：１）可　以自主检测、隔离故障和恢复正常　区域的供电。

这比通过主站来处理　的模式大大提高了可靠性；２）子站　还承担对本变电站与馈线上各类终　端的通信管理，从而减轻了主站通　信管理和信道的负担。

由于在变电　站设置了子站，它和变电站的调度　终端　ＲＴＵ　可以合并或联网，变电站　到主站的信道也可合二为一，这样　配电自动化系统就与调度自动化系　统集成在一起了。

　３　配电自动化常用通信方式比较
总体上讲：配电自动化对通信　系统的要求体现在以下几个方面。

　（１）通信的可靠性；（２）效能费　用高；（３）通信实时性、双向通信　能力；（４）通信不受停电的影响；　（５）易操作与维护；（６）开放性、　可扩充性。

表　１　给出了几种馈线自　动化可能用到通信方式的比较。

目　前子站与子站、主站与主站间的通　信多借助高度自动化信息通道（一　般采用单模光纤）实现，而子站与　ＦＴＵ　之间、ＦＴＵ　与　ＦＴＵ　之间的馈线自　动化通信通道需另外组建。

　通过分析比较子站与　ＦＴＵ　之间　通信手段宜选用的有配电线载波、　现场总线、多模光纤等，其中使用　配电线载波，现场总线方式较为经　济实用，而使用多模光纤构成自愈　双环网，能取得最优的性价比。

图　２　给出了一个配电自动化通信方案。

　传　统　光　纤　环　网　ＦＴＵ　数　据　是　由　ＲＳ２３２　或　ＲＳ４８５　口出去的，　光纤以太
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网　ＦＴＵ　具有　１０Ｍ／１００Ｍ　网口，数据由　网口出去的。

光纤以太网、光纤环　网，这两种光纤通信方式的造价相　近。

光纤环网更成熟一些，但光纤　以太网是发展方向，光纤以太网将　大大提高现场设备级的通信速率，　进而提高整个配电自动化通信网络　的实时性。

　但光纤以太网这种灵活性也带　来了网络数据的安全性问题。

因终　端　ＦＴＵ　都是以　ＩＰ　地址访问的，并且　是与供电系统内整个局域网相连。

　５．日照配电网自动化通信的设　计　配电自动化系统通信的设计本　着可靠性、先进性与经济性相结合　的原则，一期工程网络结构主要分　为主站、终端设备　２　层。

主站设在　日照调度大楼，实现配电集中区域　的市区的配电自动化，二期规划将　按地理位置划分为黄海站、正阳站、　大学城站三个区域配电自动化子
站。

　（１）　主　站与　子　站　之间　在主
站放置一个光纤收发器与串口通信　服务器相连，再将通讯服务器连接　至交换机　ＨＵＢ　上，如图　２　所示（ＣＰ：　光纤收发器）。

　（３）ＴＴＵ　和集抄的数据　ＴＴＵ
站与子站之间，由于信息量大，要　求高速可靠的通信通道，但节点又　不多，而大多变电所之间已经建立　了单模光纤通讯网络，配网自动化　系统主站与子站之间的通讯可以借　用这个通道，可以节省再次铺设通　讯线路的投资。

只需利用　２　芯备用　光纤，两端分别加光纤收发器，一　根芯收数据，一根芯发数据。

再将　光纤收发器连接至交换式　ＨＵＢ　上即　可。

　（２）　子站与终端之间　该层
和集抄的数据实时性要求不高，可　以利用屏蔽双绞线将　ＴＴＵ　和集抄连　接至附近的　ＦＴＵ。

　对于　ＴＴＵ　与集抄的数据的处理，　有二种方式：　第一种：通过　ＦＴＵ　转发，ＦＴＵ　负　责附近的　ＴＴＵ　和集抄的转发、不进　行数据解包工作，仅作为数据传输　的通道。

这种方式避免了　ＴＴＵ　和集　抄单独建立另外的一套通讯系统，　可以节约投资。

另外，将　ＴＴＵ　和集　抄加入配电自动化系统，可以为配　电自动化某些功能（如负荷预测等）　提供计算依据。

但是　ＴＴＵ　和集抄通　过　ＦＴＵ　转　发　，　由　于　通　信　方　式　为　ＰＯＬＬＩＮＧ　方式，　ＴＴＵ　和集抄数量多　当　时，后台轮询的一周的时间就较长，
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的通讯特点为数据量小、可靠性高、　通讯距离远。

光纤通讯网络相对于　有线及无线而言，投资要高一些，　但光纤通讯可靠性高，技术成熟，　而且目前光缆及光纤收发器的价格　也能接受。

光纤网络采用双环自愈　网。

具体做法是：利用光缆的　４　芯　构成内外　２　个环，方向相反，在子
从而影响了系统收发数据的实时　性。

第二种方式，即将配变仪和集　抄的数据通过高压载波送到子站，　但配电自动化系统的网络重构及线　路故障时会对高压载波通
讯造成影　响，目前还没有很好的解决方法，　因此，最好不采用此种方式。

　集抄部分集中器与终端之间可　以采用低压载波，也可以采用有线　方式。

　６．结语　配电自动化系统涉及到电力系　统、计算机、通讯、电子技术、地　理信息等多个领域。

配电网设备比　较分散、地理情况变化多端、覆盖　面广、用户众多，且易受用户增容　以及城市建设等外界因素的影响。

　从目前的技术水平来看，尚没有一　种通信技术可以很好的满足配电自　动化系统各层次的需要，我们也不　可能找到一种固定的、统一的馈线　自动化模式，往往采用混合的通信
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方案、综合决策。

　日照配网自动化系统的建设一　直遵循先进技术与实际需要相结合　的原则，在实现实时系统自动化的　基础上，充分考虑基于　ＧＩＳ　的生产　管理系统的数据源的建设，以期实　现真正意义上的综合层面的配电自　动化管理系统。

同时根据国家经贸　委　３０　号令的要求实现了调度实时数　据网的物理隔离的二次网络防护策　略。

　本文结合日照城市配电自动化　的建设，介绍配电自动化在建设中　遇到的一些技术问题，供作参考。

参考文献　刘健：配电自动化系统。

北京。

中国水利水　电出版社，１９９８。

　蔺丽华　刘健：　配电自动化系统的混合通　信方案。

电力系统自动化。

２００１　陈堂，赵诅康，陈星莺等：配电系统及其自　动化技术。

中国电力出版社　文乐斌，丁国光，姚霞：配网自动化建设技　术问题探讨。

电力自动化产品信息　李　凌　：　馈线自动化技术研究。

　电力自动化　产品信息
４　－
表　１　配电自动化常用通信方式比较　通讯方式　传输媒介　传输距离　配电线载　高压配电　５０－３００ｂｉｔ／ｓ　波　线　传输速率　〈１０ｋｍ　应用范围　ＦＴＵ、ＴＴＵ、与区域工　作站间通信　ＦＴＵ　与区域工作及区　域工作站或　ＲＴＵ　与　控制中心通信　现场总线　屏蔽双绞　几百波特率　线　〈２ｋｍ　ＦＴＵ、ＴＴＵ　与区域工　作站间通信、　分散电　能采集、　设备内部通　信等　ＦＴＵ、ＴＴＵ　与区域工　作站间通信、　分散电　能采集、　设备内部通　信等　多模光纤　多模光纤　〈１４０Ｍｂｉｔ／ｈ　〈５ｋｍ　ＦＴＵ、ＴＴＵ　与区域工　作站间通信、　分散电　能采集、　设备内部通　信等　单模光纤　单模光纤　〉１４０Ｍｂｉｔ／ｈ　无线扩频　自由空间　〈１２８ｋｂｉｔ／ｓ　多址微波　自由空间　〈１２８ｋｂｉｔ／ｓ　〈５０ｋｍ　〈５０ｋｍ　〈５０ｋｍ　通信主干线　通信主干线　通信主干线
电话专线　公用电话　３００－４８０ｂｉｔ／ｓ　较长　网
ＲＳ－４８５
屏蔽双绞　９６００ｂｉｔ／ｓ　线
〈２ｋｍ
７
图　１　配电自动化系统通信方案结构图
单模光纤自愈环网
主站　子站　子站　子站
多模光纤自愈环网
ＦＴＵ　ＦＴＵ
ＦＴＵ
现场总线
ＴＴＵ
ＴＴＵ
图２
子站计算机
子站交换机　子站计算机
屏蔽双绞线　４８５　总线　ＣＰ　ＦＴＵ　ＣＰ　ＣＰ
多模光纤　双环自愈
ＦＴＵ
ＴＴＵ
集中器
ＴＴＵ
ＣＰ　低压载波或有线 用户
用户
ＦＴＵ
８
１。