基于配网自动化系统通信方式的研究

基于配网自动化系统通信方式的研究
发表时间：2018-08-17T09:38:33.910Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：任宝鹏
[导读] 摘要：配网自动化优势在于提升城区配电网运行的水平，优化网络结构及其无功配置，降低了电能的损耗，还能够提升用户服务质量，但是配网自动化的系统离不开有效地通信通道作为神经网络，联络为数众多的远方终端实现了配电网和设备的正常运行运行千米事故状态下的监测、保护、控制、负荷管理与输电网络相比．配电网络拥有点多面广的远方终端，要实现信息交换．通信系统的造价是相当昂贵的。

（中国电建集团海南电力设计研究院有限公司海南海口 570000）
摘要：配网自动化优势在于提升城区配电网运行的水平，优化网络结构及其无功配置，降低了电能的损耗，还能够提升用户服务质量，但是配网自动化的系统离不开有效地通信通道作为神经网络，联络为数众多的远方终端实现了配电网和设备的正常运行运行千米事故状态下的监测、保护、控制、负荷管理与输电网络相比．配电网络拥有点多面广的远方终端，要实现信息交换．通信系统的造价是相当昂贵的。

因此，配网自动化通信系统是配网自动化系统中非常重要的环节，是配网自动化的神经系统在能满足配网自动化系统要求的时，采用造价最低的通信方式，成为电气没计人员面临的重要课题。

下面就结合作者实际工作经验，简要的分析配网自动化系统的通信方式，以供借鉴。

关键词：配网自动化；自动化系统；通信方式
1 配网自动化通信要求的分析
选择通信方式应当适合当地配电网具体情况。

配网自动化的规模、复杂程度和A动化程度决定了对通信系统的要求，主要有：
第一，质量性。

高可靠性的保护传输通道，确保继电保护装置的正确动作和快速切除，改善和提高继电保护动作性能，提高电力系统的稳定水平。

第二，可靠性。

通信系统是主站系统与配电网终端设备联接的纽带，主站与终端设备间的信息交互都是通过通信系统完成，为电网调度指挥提供高质量、高可靠性的话音通道，使电网调度员和电网运行人员能方便、准确、清晰地通过电话了解情况，下达调度命令，指挥运行操作和事故处理。

因此必须有稳定可靠的通信系统，才能实现配电自动化的功能。

第三，经济性。

通信系统的投资不能太大，以免影响配电网自动化系统的总体经济效益。

第四，寻址量大。

通信系统要求寻址量大，不仅要满足目前及未来数据传输的需要，还要考虑系统功能升级的要求。

第五，双向通信。

主站不仅要向终端下发控制命令，还需接收终端上传的数据。

如故障区段隔离和恢复正常区域供电，要求远方FTU 向主站上报故障信息，以确定故障区段，主站向 FTU发布控制命令。

事实上，配网自动化系统中每一项功能的实现，均要求进行双向通信，通信系统必须具有双向通信的功能。

第六，容易操作与维护。

配电网自动化系统的通信系统，包括传送、接收和网络系统都很复杂，设计时应充分考虑维护的便利性。

2 配网自动化系统的通信方式分析
配电网常用的信道种类包括：光纤信道、微波信道、配电载波信道、无线信道和有线信道。

（1）光纤通信。

光纤通信与其他通信比较有以下优点：光纤传输频带宽，通信容量大，传输损耗小，光电隔离，不受电磁干扰，组网方便、灵活。

在配电自动化中，可以利用已建成的变电站到主控中心的光纤网络进行数据传输，可以光纤以太网或光纤自愈环网来进行传输，这在许多地区都有成功的经验，是未来配网自动化数据通信的发展方向。

（2）配电载波。

从目前的技术水平上看，典型的配电载波机的传输率可达到 150-300bit／s，可满足双向通信的要求，对远方抄表和监测线路数据比较经济。

但对于停电区数据如何用配电载波上传仍然是一个技术难题，有待进一步研究。

配电载波系统数据传输速率较低，容易受到干扰，由于反射使得配电载波在馈线的某些部分存在盲点，其优点是技术相对简单。

（3）微波通道。

电力系统微波在电力通信中发挥着重要作用，对于调度自动化和变电站综合自动化数据的传输有重要意义，微波频率为 IGHz以上，属视距传输，传输容量大，稳定性能好，同时由于微波通信在电力系统运行多年，运行维护人员积累了丰富的经验。

但是，微波为点对点传输，而配电系统点多面广，显然不适合应用。

但值得一提的是一点多址小微波系统，它应用多址技术和统计复用技术，信道利用率高，稳定性好，适合于多点传输，
其缺点是路由选择比较困难。

（4）无线通信：无线通信方式有：AM、FM、PM、GPRS等，也可以应用到配电系统自动化的数据传输，但相对来讲，在数据通信速率、保密性上存在不足，目前主要作为有线通信的补充。

3 配网自动通信方式的设计
配网自动化系统的通信具有终端设备多，单台设备的数据量小，实时性要求不同的特点，因此应因地制宜，根据当地环境和经济条件确定合理的通信系统，同时要考虑调度自动化通信系统的建设。

一般的，城区 10kV主干线路采用光缆通信，建成光缆主干网，用于配电开关和主站问的实时通信；城区 10kV分支线路、变台监控、无功补偿等采用有线通信，就近接人光缆主干网，或采用其它通信方式。

3.1 系统通信设计的一般原则
（1）配电自动化通信系统应和配电自动化系统应用功能紧密结合，将多种通信方式进行合理搭配，以取得最佳的性能价格比，满足配电自动化系统的整体性能指标要求。

（2）配电自动化通信系统的设计应具有先进性、实用性、可靠性、可扩展性。

（3）主干通信网的设计应和配电自动化计算机网络系统相结合；拓扑结构应路径最短、涵盖配电终端范围最大，具有较好的扩展性；应具有较高的通信速率和较低的误码率。

（4）非主干通信网的设计应和配电自动化站端系统相结合，在满足配电自动化整体性能指标和通信可靠性的基础上适当提高通信速率。

3.2 信道具体层次的通信设计
配电系统自动化的信道具体层次与整个系统密切相关，一般可分为：
（1）主站与子站之间。

主站与子站之间的通信一般采用光纤、星型或环网结构，采用 SDH／PDH或 ATM 技术的光纤以太网方式，通
过交换机 +以太网／El转换器或ATM交换机两种方案连接，亦可采用音频电缆等介质连接。

（2）予站与配电终端问。

配电终端（单个或就近成组）既需要与上级通信，相互之间也可能通信，上级可能是主站，也可能是设在变电站或监控中心的子站。

通信介质地理位置远近可采用光纤以太网、自愈双环网或双绞线等。

（3）用户级。

对抄表、设备监测（如配电变压器监测、用电设备监测）等设备，主要功能是监视及测量，实时性要求不高，与它边接的上一级一般是自己的主站或通过现场的终端设备（DTU／FTU等）转发，它们的通信宜选用有线音频、双绞线、电话线、配电载波等，一般距离较近时采用屏蔽双绞线不易架设时，也可采用低压配电载波。

（4）主站及子站内部。

采用以太网方式（主站推荐用双网，子站可用单网或双网），运行 TCP／IP协议。

配电网常用的信道种类包括：配电载波信道、无线信道、光纤信道、微波信道和有线信道。

除此之外，在具体的应用中，数据采集建议支持 GPRS公共无线数据通信方式，同时支持网络通信、GSM 短信相接合的通信方式。

系统还应支持多采集服务器负载均衡、多线程并发的通信调度管理机制；支持灵活配置两个或多个通道互为备用，多通道根据任务繁重程度自动均衡负载。

4 结束语：
综上所述，通信系统作为整个配电自动化系统中的关键组成部分，将直接影响到配电自动化系统整体的性能。

通信系统的可靠性、稳定性都应该高，并且具有高速大容量、可扩展性较强的通信网络，在一定故障下能够自动的恢复。

在现阶段，我国的配电网设备较为分散，地理情况的变化多端，用户的众多、覆盖范围十分广泛，并且极易受到用户的增容、城市建设等的外界影响。

按照当前技术水平分析，还没有一种通信技术可以很好的满足配电自动化系统的各层次需要，通常采用了混合通信的方案。

在日后城网建设过程中，需要重点考虑实施网与信息网的隔离，避免黑客的侵入造成更大的损失。

参考文献：
[l]刘健，倪建立，邓永辉.配电自动化系统[M].中国水利水电出版社.
[2]沈辉.配电网自动化系统中采用光纤通信的误区[J].电力设备，2001.
[3]夏晓玲，崔永红，沈显明.GPRS技术在配电网通信中的应用[J].自动化仪表，2010.28（2）.。