配网自动化系统中通信方式综述

配网自动化系统中通信方式综述

摘要：可靠的通信系统是配电网自动化建设的关键部分，通信技术选择正确与否决定着整个配电自动化项目建设的成败，本文阐述了配电自动化系统对通信的要求，并对配电网自动化系统中现有的通信方式进行总结。

配电网自动化是对配电网中的各类设备的运行工况进行实时检测、监控的集成系统，将配电网的检测计量、故障探测定位、自动控制、规划、数据统计管理集为一体的综合系统。建设配电网自动化必须具备相对完善的智能化配电网络、性能稳定的配网主站和可靠的配电通信系统。而其中通信系统是配电网自动化建设的关键部分，通信技术选择正确与否决定着整个配电自动化项目建设的成败。

1 配电网自动化对通信的要求

配电网自动化对通信的要求取决于配电系统的规模、复杂程度和预期达到的自动化水平。总体上讲，配电网自动化对通信系统的要求主要表现在以下几个方面[1]：

1）可靠性；配电自动化的通信系统应能抵抗恶劣的气候条件，如雨、雪、冰雹、狂风和雷阵雨，还有长期的太阳紫外线照射。通信系统应能抵抗强电磁干扰，如间隙噪声、放电、电晕或其它无线电源的干扰，以及闪电、事故或开关操作涌流产生的强电磁干扰。停电区和电网故障时通信能力是衡量通信可靠性的一个重要指标，必须加以考虑。

2）经济性；在追求通信技术先进的同时，应考虑到通信系统的费用，寻找费用和技术先进性的最佳组合，此外还应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。在计算通信系统费用时，除了考虑初期投资，还应考虑到将来运行和维护的费用。

3）传输速率；通信系统必须提供足够高的速率将众多远端设备

的采集的实时数据及时传走，以免引起信道拥塞，系统崩溃。

4）双向通信能力；除了具备数据上报功能，还要能够接收来自配调中心的控制命令以完成“四遥”功能。

5）停电和故障时的通信能力；正常的调度操作或馈线自动化的故障隔离、恢复供电功能，都要求通过通信系统对停电区的开关进行操作，用电力线作通道的通信方式有可能就会遇到麻烦。另一需要注意的问题是停电区的FTU 或其它现场监控通信设备，需要有备用电源以供停电时使用。

6）可扩充性；由于远端设备数量极大且会不断扩充，要求通信系统的寻址方式灵活有效且有足够的容量。

7）开放性好；在电力通信网中同时存在着多种通信方式，因此在建立配电通信网时一定要选用开放性好的通信技术，以便于实现整个电力通信网的无缝联接。

8）容易操作和免维护；配电网通信设备需要同各种电力采集和监控设备连接，且施工地点多在室外电线杆上，从而对设备的安装和维护要求要尽可能方便。

2 现有的通信方式

2.1、有线通信方式：

2.1.1专线

专线通常采用双绞线或音频电缆, 各用户端在与终端设备通信的过程中采用的是polling 方式,通过Modem将数字信号转换成模拟信号在专线上传送, 可实现不小于1 200 b it / s和不低于10 km的通信, 但其传输速率低, 运行维护费用高。

2.1.2市话网

利用市电话网组成配网通信系统, 其特点是不需要投资建设专用通信网, 开通费用低, 但运行费用高。

2.1.3 配电线载波

配电线载波通信是利用已有的电力架空明线或地埋电缆通过配电载波设备来传递语音和数据,其优点是:

1) 利用现有的配电线路传输不需另铺专用通信线路, 能连接电网关心的任何测控点;

2)其安全性为电力部门所控制, 因而便于管理。

其缺点是: 1)数据传输速率较低;2) 容易受到干扰、非线性失真和信道间交叉调制的影响；3)配电线载波通信系统采用的电容器和电感器的体积较大、价格也较高。

除了传统的电力载波, 目前采用扩频载波或正交频分复用技术的配电线载波也有所应用, 其特点是能在传统载波机无法开通的线路上稳定工作,具有长距离中继等功能, 主要应用于路线长、面积广的农网配电网自动化系统及无法敷设通信线路的特殊场合。

2.1.4光纤通信

光纤通信是以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质的先进的通信手段，目前常用光纤环网和光纤以太网方式。与其他通信方式比较，光纤通信有以下的优点：

（1）传输频带宽，通信容量大；

（2）传输衰耗小，适合于长距离传输；

（3）体积小、重量轻，可饶性、抗酸碱、抗腐蚀强，敷设方便，可埋地或架空架设；

（4）输入与输出间电隔离，不怕电磁干扰；保密性好，无漏信号和串音干扰；目前光纤通信技术已经成熟，较其他通信方式都优越之外在它对于电磁干扰不敏感。随着光缆技术的提高和生产成本的不断下降，光缆的性价比将继续提高，因此在配电自动化系统中，作为通信干道，光纤通信将被广泛地采用。光纤的敷设简便，对于电缆线路，光缆可以方便地与配电电缆同沟敷设；对于无电缆沟的通道，可以架空架设，将它缠绕在电力传输线的相线上直接引到低处，但是往往需要外覆一个绝缘层以免光导纤维被飞物污染。更可以缠绕在电力线的中性线上，这样就无须绝缘了。

2.1.5 现场总线和RS- 485

现场总线（Field Bus）是近二十年来发展起来的新技术，它是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。在配电自动化系统中，现场总线适合于用来满足FTU和附近

区域工作站间的通信，以及变电站内自动化中智能模块之间的通信。RS-485是一种改进的串行接口标准，RS-485最多可支持64~256个发送/接收器，其功能和安全性都能满足基本要求（如输入输出隔离、防静电、防雷击、微功耗等），具有通信效率高、可靠性好等优点, 但用于大容量系统时, 需铺设专用线路, 工程造价较高。因此，采用RS-485方式也是配电自动化系统的理想选择之一。

2.2无线通信方式

无线通信系统具有覆盖面广、无需传输线、能在停电区域保持通信等特点。

2.2.1 基于无线局域网技术的通信方案

无线局域网技术采用无线电或红外线作为传输媒介, 利用扩频或窄带调制方式进行调制发射.它以无线信道作为传输媒介, 能支持较高的数据传输速率, 具备无线通信能力的智能终端可以在子站与远端设备间构建无线局域网, 能实现实时数据的采集和设备的控制。运用无线局域网技术, 给出了通信系统的解决方案。

2.2.2 微波中继通信方案

微波是指频率大于1 GH z的电波. 微波传输距离长、传输容量大、稳定性能好, 但微波只能在可视范围内沿直线传播, 绕射能力差, 是点到点的通信技术, 不适合多点通信。若传输距离大于50km 或通信两点之间有遮挡时, 需要增加中继器[4, 5] 。微波中继通信由微波收发信机、微波线路和天线组成。微波通信的缺点是受气候、地理条件影响比较大, 同时还需要向无线电管理委员会申请频率。

2.2.3基于无线扩频和窄带技术的通信方案

信息论表明, 当信噪比下降时, 增大传输带宽可以保持传输信道容量, 因此可以通过增大传输带宽的方法来获得较低的信息差错率。这主要是利用扩频通信的原理, 即将待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展后成为宽频带信号, 送入信道中传输, 在接收端再利用相应手段将其压缩以恢复原始信息带宽, 从而获得传输信息.认为无线扩频技术的传输距离远、传输速率较好、地理适应性较强, 是一种经济实用的通信主干网, 并给出了应用实例。

无线窄带移动数据通信系统具有成本低、频谱利用率高、可靠性