浅谈通信技术在配网电气工程上的应用与发展

浅谈通信技术在配网电气工程上的应用与发展

发表时间：2018-12-27T13:52:38.313Z 来源：《防护工程》2018年第24期作者：赵海霞

[导读] 随着国家电网建设统一坚强智能电网战略的实施，智能电网配用电环节的信息交互要求迅速提高

赵海霞

国网濉溪县供电公司安徽省淮北市 235100

摘要：随着国家电网建设统一坚强智能电网战略的实施，智能电网配用电环节的信息交互要求迅速提高。智能配用电网是实现配用电侧信息交互的基础，是实现电网信息化、自动化、互动化的前提和保证。为了增强网络架构的安全性与可靠性，提升网络建设的科学性、规范性，提高配用电客户的满意度，需要把智能配用电网通信技术研究与分析作为当前智能电网建设的一项重要任务。

关键词：通信技术；电气工程；应用与发展

引言

随着电力系统供电企业的市场化脚步的不断加快，为提高供电的可靠性和供电的经济性，供电企业对电力通信的要求越来越高。为了确保系统可靠运行，实时监测电力系统中电气装置的运行状态，并迅速、准确地将各种信息和有关数据传送到管理中心，实现远程遥测，实施对电气装置的远程监控管理，进而缩短维护停运时间。

1 配网自动化通信网现状分析

目前，常见的配电网自动化通信技术如下：

1.1 光通信接入网技术

光通信接入网技术主要有EPON和工业以太网技术两种，两者在配网通信中均进行了试点应用。

1.1.1 EPON（以太网无源光网络）。EPON是一种新型的光纤接入技术，它采用点到多点结构，无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务，它由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）以及中间POS（无源分光器）组成。EPON技术成熟、成本低，在接入网中已经大规模部署。EPON技术的优势体现在以下三方面：传输距离远，最大可达20公里左右；通信容量大，有较强的多业务接入能力；节省光纤资源，组网灵活。拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构，适合配电网的树形或总线型网络结构；光分路器为无源器件，使用寿命长，工程施工、运行维护方便；可抗多点失效，安全可靠性高。单点或多点故障，不会影响整个系统的稳定运行；带宽分配灵活，服务有保证。

1.1.2 工业以太网。工业以太网是运用于工业控制领域的以太网技术，在配网自动化通信系统应用中，可通过在配电网中各个控制、监测和采集点配置工业级交换机，通过光纤组网连接实现配网通信。工业以太网可以在极端条件下（如电磁干扰、高温和机械负载等）正常工作。近年来，工业以太网技术已开始广泛应用于工业控制领域。

工业以太网组网具有带宽高、环网保护、业务IP化等优点，但其对配网光缆建设要求较高，光纤资源占用量大等缺点，不适应配网通信点到多点通信结构，在扩容性、抗多点失效等方面能力较差。

1.2 无线接入技术

无线接入技术以无线通信技术为基础，实现远端终端的信息采集和接入，其主要技术特点是无需敷设光缆或其他有线通信线缆，具有接入灵活快捷的特点。根据无线接入网技术特点和建设主体的不同，可以分为无线宽带专网技术、微功率无线技术、无线公网技术。

目前，使用较为广泛的为公网通用分组无线服务（GPRS）技术。GPRS技术通过租用运营商的无线资源应用于电力系统专网，不需要电力部门进行前期的建设和投资，使用起来方便灵活。但它带宽较低，目前主要应用在用电信息采集的环节，很难满足配网自动化智能终端接入的需求，实时性和扩展性也较差。

1.3 电力线载波技术

作为电力系统一种特有的通信方式，电力载波通信具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要进行线路投资的有线通信方式，因而一直是电力通信领域的研究热点之一。

电力线载波技术适用于敷设光缆或建设基站困难、管道资源匮乏、建设资金相对较少、带宽需求相对较小的地区。其技术特点是建设成本低，实现以中压配电网为介质的传输通信和以低压用户线为介质的本地数传通信。采用电力线载波方式的优点在于可以避免无法敷设光缆或建设基站等困难，只需在变（配）电站、配电终端增设主、从载波机及相关设备或者在台变（区）、电能表增设采集器、集中器等即可。主要缺点是受谐波干扰大、通信规划复杂、传输带宽窄、维护困难等。

2 通信技术的应用

针对电力系统中电气装置的常见故障，配网故障综合处理设备以通信系统为平台，可广泛应用于能源管理系统、变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、智能建筑、智能型配电盘、开关柜中，它安装方便、接线简单、维护方便、工程量小、现场可编程设置输入参数，能够完成与工业控制计算机通讯软件的组网。

2.1 配网故障综合处理设备系统组成

电缆型故障指示器―用于检测线路短路和接地故障，采集线路运行数据；并将采集数据上送至数据采集器。

配网故障综合指示仪―收集所有现场参数（遥信，开关状态，电流，温度）现场数据显示、故障指示；可外接通讯终端用于数据远传，并接受远程命令。

2.2 实时监测功能

实时监测功能是指对被测对象、被测子系统、被测数据、被测设备的运行状态进行的监视、性能参数进行的监测、环境设备进行的控制功能。

2.2.1 遥测功能

1）电力参数测量

传感器可测量电流、电压（参考电压）、电缆头温度等电力参数，并通过数据接口上送至配网故障综合指示仪，由指示仪外接配网通

信终端传送至监测后台。

2）接地故障监测

传感器具有接地故障检测功能。传感器通过检测零序电流的方法判断接地故障，零序电流阀值可设置10A～200A。

2.2.2 遥信功能

传感器具有短路故障检测功能，检测原理如下：

1）自适应原理，即突变电流检测原理。短路检测以采取突变电流作为判据，自动适应负荷电流和变电站出线保护定值，当负荷电流IL≤150A时，ΔI≥100A；当负荷电流IL>150A时，ΔI≥1/2*IL；速断/过流大于150A，延时时间40ms≤ΔT≤300ms，重合间隔大于0.2S。 2）速断原理。即超限检测原理，当线路上的负荷电流缓慢变化时，无法满足自适应短路故障判断条件，所以采用超限的方式来判断故障发生。

采用两种检测原理的综合应用，可以极大的提高短路故障检测准确性，传感器可通过数据接口将故障信息上送配网故障综合指示仪；并可同时将故障信号通过故障信号接口将该信号输送至其他面板型故障指示器。

故障指示器所收集的故障信号（遥信变位）、电流、温度、本地开关状态、将开关状态量等数据通过配网通信终端传输至主站系统，已达到对配网电气装置远程监控的目的。

2.3 通信终端功能

通过与主站系统配合，实现短路接/地故障定位、负荷监测、温度监测预警、开关状态检测等功能，支持远程和本地通讯，既能满足远程监控对信息传输的需要，又便于通信终端设备的维护。

1）远程通讯

采用无线GPRS/CDMA通信，无需组网，永久在线。

2）本地通讯：

具有本地维护接口。

3 配网通信技术的前景

配网通信技术的实施可缩短人员查找和处理故障的时间，提高配网供电能力，增加系统的供电可靠性，可以提高工效和电网运行稳定性。

在配网规划和建设中应从城市配网的网络结构、配电各种信息系统的数据共享、设计规划、终端设备的选择和配置及其供电电源模式、通信方式及系统管理维护等方面综合考虑，配合网架的电气工程改造，逐渐完善通信技术在配网中的应用，最终实现全网电力通信。

4 结束语

现代通信作为信息产业核心技术，迅速进入了多媒体、电子商务、光纤通信、卫星电视广播等通信领域，为社会发展基础设施和经济发展基本条件提供了保障。现代通信技术是信息时代的生命线，现代通信网是一个综合性的为多种信息服务的通信网。现代通信网已经成为支撑现代经济的最重要的基础结构之一。

参考文献

[1]徐永根.设备手册（下）[M].2版.北京：中国电力出版社，2003.

[2]李惠宇.一种基于GPRS的配电自动化系统方案[J].电力系统自动化，2003.

[3]许晓慧.智能电网导论[M].北京：中国电力出版社，2009.