配电自动化无线信号优化及其应用

配电自动化无线信号优化及其应用

摘要：电网系统分为高压、中压和低压系统。配电网络，作为110kV及以下的中、低压系统，通过变压器将电能供给用户。而配电网络发生电压波动或短时的

停电，不仅会给电力企业带来经济损失，而且会损害到用户的利益。因此，为了

提高电能质量和供电可靠性，不仅要提高配电网的管理水平，而且也要改造电网

实现配电网的自动化。

关键词：配电自动化；无线信号；优化应用

1配电自动化无线通信

目前，配电网自动化业务包括“三遥”，数据业务单一，数据量少，带宽需求

不大。其中，“三遥”终端数据对通信通道的可靠性和实时性要求高，配电主站与

配电终端之间要求稳定快速的通信通道，一般采用光纤通信或无线专网等方式。“二遥”终端可采用无线公网通道，通过电力虚拟专用网络(virtualprivatenetwork，VPN)，从移动运营商处汇集数据后，采用IP专线方式经路由器、防火墙等设备接入配电主站无线公网数据前置采集服务器。通过移动运营商内部数据隧道，无线

终端就可以与数据中心端建立网络通信。VPN是移动运营商在内部网络中为电力

公司构建的一个虚拟专网，该专网拥有自己私有的网络名称，以区别公网的中国

移动网络接入点。非注册用户登录运营商网络后，无法穿透虚拟通道访问VPN。

DTU将遥测、遥信等数据量打包成IP包，通过RS-232串口等标准接口发送到无线数据终端(即无线模块)，无线模块再将数据发送到最近的信号基站，由此接

入到运营商无线公网。之后无线公网接入服务器通过光纤经由防火墙将数据传到

主站通信服务器(前置机)，如果主站向终端发送对时、总召命令，则按照相反的

途径传输数据。

2配电自动化无线信号优化及其应用

2.1加强配电自动化三遥的应用

配电网出现故障时，传统的处理方法是值班人员全部出动巡线并且逐条断开

及合闸各个分支线以确定故障点的大致范围。这种方法费时费力，不仅浪费资源

而且效率不高。而配电自动化具有遥信、遥测、遥控功能。配电自动化过程中，

配电终端“三遥”数据接入配电主线系统，不仅能自动采集设备运行数据，而且还

能远程控制开关等。所以，配电自动化三遥的应用不仅可以瞬间研判故障点所在

的线路，而且还能自动将故障线路停运和自动切改负荷。配电自动化三遥的应用

节省了人力、物力，提高了故障抢修效率。

2.2采用环网和环网柜提高配电可靠性、安全性

环网即环形配电网，配电网采用环网形式可以提高供电的可靠性。环网干线

是一路通过高压开关向外配电，而环形网的供电电源有两台，环网左右两端各有

一台，虽然每次都只需其中一台电源供电，但当其中一台坏了，可以用另外一台，这样就避免了配电网处于瘫痪状态，提高了配电网的可靠性。与此同时，每配电

支路上设置了一台开关柜，由于这些开关柜的母线就是环网干线的部分所以这些

开关柜叫环网柜。而环网柜上的开关是无毒无油的产气式开关，符合消防安全规定。不仅如此，环网柜还具有体积小，结构简单，运维可靠，维修量小费用低等

优点。此外，环网变压器是中、小型容量为工业企业和事业单位供电足够了，再

加上环网柜性能进一步优化和系列化，因此，配电网采用环网及环网柜能优化配

电自动化无线信号。

2.3合理规划配电网通信网络

最佳的配电通信系统应是无线宽带专网、光纤通信网、中压PLC载波、短距

离无线通信共同交互耦合的通信网。配电通信网络可分为骨干网和接入网两层。

骨干网主要采用光纤传输网，而接入层通信网可以因地制宜，由光纤专网、配电

线载波、无线等方式可综合采用。配电通信网络不仅受到配电网结构、环境、经

济等条件的限制，而且配电通信网络的建立要与配电网络特点、规模及业务发展

相适应。由于光纤的造价较高，全光纤网不满足经济性。而GPRS公网属于非实

时和安全性很低的网络，并不可靠，难以满足配电自动化需求。而无线专网不仅

可靠性高，而且实现性和安全性也高，能满足配电自动化业务实时性和安全性的

要求。因此，在数据流量较少、数据实时性要求不太高的情况下，建立无线公网

通信就能满足配电网运行的需求。无线专网不仅可以补充稀疏地区光纤通信的盲点，而且还可作为光纤网络的备份系统和应急系统以提高电力通信网络的可靠性。

2.4终端长期离线原因

终端长期离线主要存在着两方面的原因。一方面，设备或通信元件存在故障。可能是终端、无线模块发生了故障，也可能是电源、SIM卡发生故障，还可能是

主站系统出现了问题。另一方面，运维管理原因也是造成终端长期离线的原因。

比如，配电线路计划停电、故障停电了或通信服务商检修中造成设备停运，还可

能是参数配置错误造成设备停运。

2.5终端频繁离线原因分析

2.5.1基站辐

射盲区或通信质量问题造成无线通信信号弱、质量差、不稳定无性通信还会

由于网络设备故障、网络性能参数不好、基站覆盖有盲区而出现信号弱、质量差、不稳定的现象。

2.5.2通信服务商基站容量不足造成终端离线

当基站辐射范围内的运行的配电终端和通信客户的在线数量超过服务器信道

容量时，配电终端网络服务会中断而出现频繁掉线的现象。通常，一个基站会配

置3个由无线天线覆盖的小区，而每个小区又会配置2~3个可同时容纳上行7个，下行16个用户的信道。而同时运行的配电终端和通信客户在线数量超过服务器

信道容量时，语音业务会优先，所以，就会因为无法及时分配资源给数据业务造

成终端离线，特别是7~24点的用电高峰时段，终端掉线加重，在线率低。

2.5.3无线通信服务商资源紧张及无线模块心跳时间过长会引起终端离线

无线通信服务商资源紧张时，终端会由于对撞而掉线。此外，在基站资源一

定的情况下，终端离线的概率与无线模块心跳时间有关。配电终端心跳时间设置

越长，长时间运行后的终端根据最大公约数原理会同时向基站发送数据请求的概

率增大。终端向基站发送的数据请求增大就会造成基站拥塞，基站拥塞了则就会

引发配电终端通信不稳定。比如，终端心跳设置为60s的整数倍时，终端同时向

基站发送数据请求的概率大，基站拥塞，配电终端通信就不稳定。因此，为了降

低终端离线的概率，可以将无线模块心跳时间由原来的60s更改为奇数57s或

53s以减少终端同时向基站发送数据请求的概率，从而解决基站拥塞问题，提高

终端的在线率。

2.5.4厂家无线模块质量带来的影响

不同厂家无线模块参数配置不同、质量也参差不齐。而无线模块的参数、质

量不合格也是造成终端频繁离线的原因。

2.5.5无线模块心跳包丢失

无线模块发送的心跳报文丢失时，终端会离线。无线模块每60s发送一次心