配電自動化系統中通信網絡的規劃分析

摘 要：隨著經濟的快速發展，生產力的快速發展使得各個行業對于電力的需求不斷提升，在此背景下電力部門對于配電自動化系統的功能提出了更高的要求[1-2]。在配電自動化系統中通信系統有著非常重要的作用，因此要想實現高效、持續穩定的電能供應就應該對通信網絡方式進行分析和規劃。

關鍵詞：配電自動化系統；通信網絡；規劃

通過通信通道將各項命令傳送到終端、再對遠方的設備進行信息收集從而對各配電設備進行實時控制和監視這就是配電自動化系統[3]。不斷地將遠方的終端數據信息進行交換。配電自動化系統可以大大地減少通信系統的價格，因此受到廣泛的應用。

1 基于對通信系統的要求

終端數量多、規模巨大，自動化裝備豐富且地域分布廣是配電自動化系統的優勢，需要一個有效和可靠的通信網。配電網自動化所將要實現高度不同、電網的規模不同，那么對于通信系統的要求也各不相同[4]。

1.1 通信系統的可靠性

配電自動化的通信系統均安裝在戶外，因此對于監控對象的數據回饋受到外部影響非常大，比如環境的變化、外力破壞等，另外通信系統必須能夠保證停電區和故障區以外的地區通信順暢，必須具有超強的抗干擾能力，即使線路處于停電狀態依然能夠正常運行，所以通信系統的可靠性非常的關鍵。

1.2 通信系統的經濟性

在建設配電網自動化系統時，必須考慮到其總體的經濟效益，一般的投資都不應過大，可以在選址上以及通信方式的選擇上考慮壓縮成本；除此之外，可以盡可能地去利用主要網絡通信資源，將主網絡和配網絡統一規劃，這樣就能夠防止重復投資情況的出現，讓新建的配電自動化系統的經濟效益、社會效益充分的展現出來。

1.3 通信系統的實時性

通信系統不僅能夠實時監測各個設備的運行情況，還要能夠實時的收集其數據信息，并生成統計報表方便工作人員及時判斷設備和線路是否出現故障等，從而保持供電的高質量。

1.4 容易操作維護簡單

由于配電自動化通信系統其規模較為巨大，因此想要單純采用一種通信系統幾乎無法滿足其所有的功能，一般的都是將多種通信方式結合起來使用，鑒于此在設計的過程中應該盡量對通信系統的使用、維修進行簡化。標準的通信協議的選用一方面能夠顯著提升整個系統的兼容性，同時對之后的應用進行擴展。

1.5 具有可擴充能力

配電自動化通信系統在滿足現如今的數據傳輸需求之外，還要滿足更新換代之后數據傳輸的需求、換代設備與老設備的互聯和兼容的情況。所以要具備擴充能力，所謂的擴充不僅僅指內存方面的擴展，還要具有較強的互聯性和兼容性。

2 配電自動化通信方式對比

現如今通信技術的發展可謂是日新月異，目前可以選擇的通信方式也是越來越多，在配電自動化系統的應用中需要根據其實際情況選擇合適的通信方式，所以作為配電網絡自動化的工作人員其首要任務就是熟悉掌握各種通信技術的優劣性。

2.1 載波通信

電力線載波通信（簡稱PLC）按照傳輸方式的不同可以分為4種類型，即一線對地傳輸方式、二線對地傳輸方式、回路間結合傳輸方式以及相見結合傳輸方式等。電力系統中載波通信主要應用于語言通信所需信息、SCADA和電力線傳輸繼電保護等領域，該種通信方式能夠將信息傳輸到電力系統的任何環節，在不用考慮專用線路的情況下甚至能夠滿足雙向通信的需求。以現在的技術水平作為參照，典型的配電線載波通信系統的波特率已經超過了150Bit/s，并在此基礎上實現雙向通信。

但是該種載波設備不宜安置在戶外開關位置，主要的原因是不利于接地閘刀的處理，雖然載波通信技術對于配電自動化有著巨大的作用，但是若想僅使用該種方式則無法滿足其需求。

2.2 光纖通信

所謂光纖通信是指信息傳輸的載體是光波，而信息數據傳輸的介質為光導纖維的新型通信方式，光纖通信的優勢主要表現在以下幾個方面：

（1）光纖通信的容量大且傳輸的頻帶非常寬，其頻率甚至是微波頻率的10萬倍以上，相應的其通信容量和傳輸寬帶也是微波的10萬倍以上；（2）傳輸信息的衰減消耗非常小，長短距離的傳輸都能夠很好的滿足；（3）體小質輕，具有超強的抗酸堿能力、抗腐蝕能力和抗干擾能力，可以高空架設也可以地下敷埋處理；（4）光纖通信有外部包層和芯部包層，而光信號均是通過芯層進行傳輸，所以在抗干擾能力非常強悍。

光纖通信的同樣由其自身的缺點，比如其在線與線之間的連接時比較困難，強度方面也完全比不上普通的金屬線，在架設或者敷埋時彎曲度不要過高，同時在耦合和分路方面同樣不夠方便。

2.3 現場總線

現場總線是一種數字化、開放式且能夠雙向串行和呈現多分支結構的先進的通信方式，其主要用于配電自動化系統和智能化現場設備。優點是通信速率快、穩定性良好、可靠性高和抗干擾能力強等，相比于光纖通信而言現場總線的維護成本明顯較低。現場總線通信方式非常適用于附近區域工作站通信、饋線終端設備（簡稱FTU）等。總線網絡可以將線路上的網絡節點全部連接，這樣非常有利于網絡節點的增加、縮減，能夠實現點對點、點對多、全網廣播數據的傳送。某工廠現場總線通信方式的使用情況詳見表1所示。

2.4 無線電通道

無線電通道的頻率范圍在100Hz-400Hz之間，而能夠實現該種超級短波的設備主要是電臺。超短波缺點是不能被空中的電離層進行反射、無法躲避障礙物，同時在地面傳輸的過程中消耗非常大，由于諸多方面的限制造成超短波只能以直線的方式進行傳播，在具體的使用過程中還會受到地理條件等方面因素的影響。數據傳送電臺其設備相對比較簡單，建設的速度也非常快，所以也更加的方便和靈活，在使用時選擇合適的頻率，再加上可靠的電源和信道便能夠完全滿足配電自動化工作的需求。

2.5 無線擴頻通信

無線擴頻通信技術可以利用超高的信號速率對原信號碼進行擴頻調制，可以將信號擴展到幾兆赫茲的頻帶上，將擴頻處理之后的信號直接調制到空間傳輸的載頻上再行發送，接收端接到信號之后應用PN碼進行擴解，擴解之后的信號都被還原成原來的窄帶信號，但是那些非關聯性的寬帶噪聲則維持之前的寬帶。經過調節之后的窄帶信號再行過濾從而分離出其中能夠用得到的信號，這樣能夠顯著的降低誤碼率。

在沒有任何通信線路的情況下，但是卻要傳輸語音、圖像和數據時就可以使用無線擴頻通信方式，該種通信方式的優點有以下幾個方面，抗噪音、抗干擾的能力顯著；能夠有效的預防信號遭截獲，同時具有高保密性的特點；只需進行單次投資方能夠長期使用。

3 通信方式選擇

（1）配電控制中心（主站）到分中心（子站）的通信是整個配電自動化的總動脈，因此在傳送速率和信息容量上要求非常高，所以網絡的選擇上應該使用以太網；（2）市區則設計許多環網作為通信的主干道，依次連接主站和子站。主干道通信同樣是整個配電自動化的主動脈，因此可以選擇光纖網絡；（3）對于郊區而言其配電設備異常的分散，設備之間的距離也相對較長，如果采用空中架設通信線路則投資較大，所以可以選擇電力線載波等；（4）在各種抄表終端上則可以使用低壓配電線率載波方式；（5）對于舊城區而言其配電自動化的翻新主要有手機用電話通信通道，這種通信方式的成本非常低，而且見效非常快；而對于新建的小區，在通信方式的選擇上應該優先考慮電纜通信或者光纖通信；（6）負荷管理的對象是分布較為廣泛的客戶群，通過對客戶的電能運行情況的實時檢測，同時還能夠將一些電力局信息進行傳遞，該種方式對于通信系統的可靠性和傳送速率要求較低，所以在選擇通信方式上可以使用無線擴頻等；（7）主干道上光Moden分支上的通信，其另一端都和設備終端相連，所以能夠使用光Moden輻射形式，因此通信方式的選擇也將更多，比如電力載波方式、光纖方式以及無線擴頻方式等。

4 結束語

配電網絡自動化系統的實際功能非常的繁雜，因此單個通信系統遠遠不能滿足其需求，所以要根據配電網絡的實際情況選擇合適的通信方式，有時按照所實現的功能要求還要構建綜合性的通信系統，而綜合性的通信系統需要從技術層次和經濟兩個方面共同考量，總而言之綜合性通信系統就是讓配電網自動化系統不斷趨于完善。

參考文獻

[1]吳琳，郭兆成，張大巍.無線專網通信在大連配電自動化中的應用[J].電力系統通信，2012（1）.

[2]姚日秋.配電自動化系統中通信系統的分析實踐[J].機電信息，2009（36）.

[3]高峰.縣級配電自動化系統中的配電網絡規劃原則[J].黑龍江科技信息，2013（25）.

[4]麥海波，李克文，俞小勇.配電自動化無線公網通信網絡協議的分析與選擇[J].廣西電力，2012（6）.

作者簡介：吳新水（1978-），男，湖北省黃石市大冶市人，工作單位：湖北省大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦，職務：技術員，研究方向：供配電自動化。