通信技術在配電網自動化系統中的應用

田新順

摘 要：現階段，通信技術在配電網自動化系統中的應用相當廣泛，且其應用效果相當可觀。在本案，筆者從電力線載波、微波通信、光纖通信、無線電通信角度比較分析了其在配電網自動化系統內的通信方式，并簡要闡釋了配電網自動化系統、若干通信方式的應用，從而對各通信方式的優點及缺點進行了探析，從而為配電網通信系統的可靠性、經濟性及實用性提供了可能性。

關鍵詞：通信技術 自動化系統 計算機 光纖通信

中圖分類號：TN93 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0011-02

1 相關概念

配電自動化屬信息管理系統，其融合了自動控制技術、計算機技術、數據庫技術、數據通信技術及相關電力系統技術；配電管理系統（DMS）是指對變配電、用戶用電整個動態的全過程進行監視、監控管理的綜合自動化系統；隨著現代計算機技術及通信技術的發展，其在配電網監控方面的應用相當普遍，通常把通信技術及現代計算機技術在配電網監控方面的應用稱為配電網自動化技術，其以提高供電服務質量、提高供電可靠性、提高配電網絡管理水平及提高供電企業經濟效益為最終目標；配電自動化系統（DAS）是一種實現配電企業以遠程實時的方式對配電設備進行監視、協調、操作的自動化系統。DAS能夠對配電設備故障進行自動識別，且通過網絡重構及故障隔離的方式，提高供電的經濟性及可靠性。在本案，筆者就通信技術在配電網自動化系統中的應用展開討論。

2 配電網自動化系統

配電網自動化系統（DAS）憑借著自身的優勢正在逐步將傳統配電方式取代，其甚至已經成為了電力系統未來發展的必然趨勢。配電網自動化系統的構成成分有配電網數據采集和安全監控系統（SCADA）、需方管理（DMS）、配電地理信息系統（GIS）、饋線自動化系統、變電站綜合自動化系統。

配電網自動化系統以自動化裝置為依托對電力系統重復性工作（如監視并控制配電開關狀態、電氣自動檢測、，查抄電表、負荷控制、電容器自動切換、自動調整電壓等）進行管理，從而實現了人工干預量最低化。配電網自動化系統的功能有安全監視配電網、安全控制配電網、保護配電網。

配電網自動化系統有助于最大限度地開啟配電網潛在功能，降低線損、提高電能質量。相對于輸電網自動化系統，配電網自動化系統具有規模較大、設備要求高、建設費用高等缺點。此外，配電網自動化系統通信系統建設也因變壓器、電容器、分支線過多，配電系統結構復雜，配電自動化系統終端設備數量過多而極具復雜性。現階段，配電網自動化系統通信方式并不單一，且各種通信方式均不完美，其或多或少皆存在某些弱點及長處，即能夠完全符合配電網自動化系統層次要求的通信方式尚未開發。就一個獨立的配電網自動化系統而言，其僅以由多種通信方式組成的綜合通信系統為依托，針對不同層次的實際需求合理分配通信方式。與此同時，配電網自動化系統內的若干終端設備的容量設定并不盡相同且相關要求也相當復雜，即大容量變電站RTU及開閉所RTU；小容量現場RTU；現場RTU設置故障錄波、定值等。這樣一來，配電網自動化系統內的若干終端設備無法按照同一通信規約進行布設，以至于相關問題極具復雜性。

因受到相關技術及機制不健全的制約，我國配電網現狀不容樂觀，則改造配電網拓撲結構勢在必行，以此滿足配電網自動化系統的要求，從而為計算機網絡技術的充分利用及配電網自動化水平的提高提供可能。

3 配電網自動化系統的幾種通信方式

配電網自動化系統主要以通信網為依托實現信息于現場設備與控制中心間傳輸，所以，通信被認定為配電網自動化內最核心、最關鍵的問題。配電自動化應以可靠性高的通信手段為依托，向各遠方終端或執行機構下發來自控制中心的命令，并向控制中心傳輸來自于遠方監控單元（RTU）的各種信息。

通信系統的具體要求取決于配電管理系統的復雜程度、規模、自動化程度。通常情況下，通信系統必須具有如下特征：通信可靠、適應今后對數據傳輸速率的要求、價格適宜、雙向通信能力、通信不受限于電網停電或故障、配電通信實時性、通信系統可擴充性、易維護及操作。

可供配電自動化通信方式的數量隨著通信技術的發展而不斷增多，現階段，將為常見的通信方式包括：電力線載波DLC；工頻控制技術或過零技術ZCT；音頻或脈動控制RC；無線電通信系統（甚高頻VHF、微波MW衛星、特高頻UHF等）；有線電視通道CATV；光纖通信OF；現場總線；無線擴頻技術。

配電網自動化系統內各通信方式的應用均或多或少存在某些局限性，特別是傳統電力線載波通信，其作為一種電力系統通信方式，其具備可靠、經濟、簡便、維護及安裝方便等優點。但是，傳統電力線載波通信因抗干擾能力差、要求發送功率大、接收靈敏度低、接收靈敏度低等缺點的存在而無法滿足主干通道的要求。現階段，在我國配電自動化系統中，DLC通信方式的地位仍然相當重要。若在電力線載波通信中引入擴頻通信技術，其在解決相應通信質量方面發揮著重要的作用。

4 比較配電網自動化系統內的各種通信方式

現階段，配電網自動化系統內較為常見的通信方式有電力線載波、微波通信、電纜或架空明線、光纖通信、RS-485及現場總線、無線電通信等。就配電自動化系統而言，尚無完全符合配電自動化系統通信要求的通信方式。在實際配電自動化系統內，以配電網具體情況為依據，實行“層次不同、通信方式各異”的原則，即構建混合通信系統，以此最大程度適應配電網自動化系統對通信方式可靠性及經濟性的要求，且應用效果相當可觀。主干網絡允許使用光纖構成環網，該網路具備容量大、性能好等優勢，即將其他通信方式收集的數據接入主干網絡各接點上，再向主控中心進行輸送。上述通信系統亦稱混合通信系統，普通通信系統均可通過混合通信系統實現信息及數據的傳輸。若將混合通信系統應用到實際配電網中，其必須解決三個方面的問題，即經濟性問題、可靠性問題、通信規約問題。因若干通信方式并存于同一配電網系統內，其勢必會增加規約選擇的難度系數。現階段，變電站綜合自動化內應用最為普遍的通信規約有、循環式規約（部頒CDT、C01、DXF5）、應答式規約（8C180、Modbus、4F等）、對等方式規約（DNP3.0）。比較分析各通信規約可得，DNP規約的應用效果最佳。

5 配網自動化系統內通信實現方案

現階段，光纖、電力線載波、雙絞線、無線等多種通信方式混合的混合通信系統在配電網自動化系統內的應用最為普遍。較為普遍的混合通信系統結構：干線通信網絡的構建材料為光纖；以RS-485或現場總線技術（Can、Lonworks、Profibus等）為依托，將支線的TTU/FTU及干線TTU與干線FTU相聯接，聯接材料為雙絞線，并借助高速光纖通道，實現向主站及子站傳輸信息的目的，且干線FTU應該具有集中轉發的功能。饋線通信網的通信方式為光纖通信，其包括光纖環網、光纖以太網兩大類，該兩種光纖通信方式造價相差不大。10 kV電力線載波通信方式在饋線通信網中的應用效果也值得社會予以廣泛關注，其尤其適用于長支線（城鄉結合部）。就低壓（220 V/380 V）抄表系統而言，電力線載波抄表通信方式應用效果最佳，且其性價比也相當可光。就低壓電力線載波抄表模式而言，應用較為普遍的模式有：就集中式10～30塊脈沖電表裝一抄表器而言，抄表器主要通過集中器（配變站與低壓電力線載波間）實現有效連接；將載波模塊分別加裝于各塊電表內，但電表的集中程度一定要滿足相關規定。比較分析以上兩種低壓電力線載波抄表模式可得，第二種模式的造價相對更高，但其在電表分散條件下的應用效果相對較好。集中器安裝位置通常在配電變壓器處，集中器與TTU允許合一，且1個/1個臺區。

6 結語

綜上所述，配電網自動化系統隨著電網改造的深入而面臨更高的要求，而要真正實現配電網自動化系統自動化水平及智能化水平的提高，計算機網絡技術及通信技術將發揮著決定性的作用。現階段，我國配電網自動化系統主要致力于在實踐的基礎上，實現其可靠性、經濟性及實用性的切實提高。

參考文獻

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