配電自動化中的電力線載波通信及數據庫的研究

張文昌

【摘要】隨著我國智能電網建設進程的不斷加快，電力線載波通信作為一種覆蓋面積廣、連接方便的數字通信方式，被廣泛的應用于配電網當中。電力線載波通信也是當前研究的熱點問題，成為配電自動化技術中的難點。本文首先對配電自動化通信系統進行了簡單的論述，其次，從配電自動化中的電力線載波通信系統與數據庫兩個方面分析了配電自動化系統的通信網問題，以不斷提高配電網的自動化水平。

【關鍵詞】配電自動化；電力線載波通信技術；數據庫

前言

近年來，隨著我國社會經濟的飛速發展，人們的生活水平不斷提高，在用電量日益增加的同時，也對生活的用電質量提出了更高的要求。但就我國配電網建設的現狀來說，由于資金短缺、設備落后等問題，嚴重制約了配電網的發展，甚至導致了一些配電事故的發生。鑒于此，加強對配電網系統的建設刻不容緩。當前，在科學技術的影響下，配電自動化技術作為融合計算機技術、電力系統技術以及通訊技術為一體的新型系統，能夠對配電網中的設備進行實時的監控，從而確保配電網運行的穩定性，提高了供電質量，并減少了工人的工作強度，大大降低了供電企業的運行成本。在配電自動化系統的運行過程中，通常以通信手段為基礎，一是將控制中心產生的命令傳輸至各個不同地方的遠方終端，二是將遠方設備的相關運行情況以數據信息的方式傳回控制中心，從而保證實現配電網的自動化管理。由上可見，通信技術是決定配電自動化技術高低的重要標志。

1.配電自動化通信系統的概述

所謂配電自動化，就是對配電網中各種數據信息進行集成，構成一個自動化系統，實現對配電網以及相關設備運行的實時監督，不斷優化配電網的運行方式；一旦配電網在運行時發生故障，也能夠根據相關數據及時找出故障區域，及時采取補救措施，盡量減少停電的時間和面積，保證用戶的用電需求。在這個過程中，與輸電網調度的自動化系統相同，配電自動化系統也需要以一個通信網絡為依托，實現信息數據、控制命令等在控制中心與遠方終端之間的傳輸。

1.1 配電自動化通信系統的特點

配電自動化通信具有如下特點：一是終端節點的數量非常多。配電網的遠方終端包括變電站、配電變壓器以及線路負荷開關等多種設備，要想實現對這些設備的實時監控，就需要大量的終端節點。二是通信節點比較分散。配電設備的分布區域比較廣泛，在安裝配電自動化終端時，其節點的分布比較分散。三是通信距離很短。配電網所覆蓋的一個區域相對比較小，各個配電自動化通信節點間的距離短。當在配電自動化通信網中將主通道與小區的分支通信網結合的時候，配電自動化終端設備之間的通信距離只有二到三公里。四是通信數據的量很小。由于配電自動化遠方終端的控制對象主要是線路開關以及配電變壓器等設備，監控的數量有限，配電自動化通信系統所傳輸的信息量小。

1.2 配電自動化通信系統的基本要求

在配電自動化通信系統的構建過程中，需要注意以下要求：首先，配電自動化通信系統的運行條件是非常苛刻的，對可靠性的要求非常高。這主要是因為大多數的配電自動化通信裝置都處于戶外環境，容易受到溫度、降水等惡劣自然條件的影響。在通信設備的安全過程中需要進行防雨、防潮等保護措施，尤其是對于安裝在電力線柱上的設備來說，要保證其具有很強的抗干擾能力，避免受到高電壓、雷電等不良條件的破壞。其次，要確保在配電線路發生故障時，通信系統能夠正常進行通信功能，這樣就可以保證配電自動化系統仍具有故障定位的能力。特別是對使用電力線載波的通信方式來說，還需要考慮當線路開關打開后的信號通道問題。再者，配電自動化通信系統還應該具有雙向通信、可靠性高以及操作維護方面等特性。

2.配電自動化系統的通信網

2.1 配電自動化中的電力線載波通信系統的研究

2.1.1 配電自動化中的電力線載波通信系統的概述

就當前的配電自動化系統的通信方式來說，按照信道的不同，主要分為光纖、無線、微波以及電力線載波等多種方式。其中，電力線載波作為電力自動化通信的重要方式之一，是通信高速公路中的重要組成部分。電力線載波分為輸電線載波和配電線載波，相比較光纖通信方式來說，具有很多優點。比如說，電力線載波在通信過程中不需要再鋪設通道，通常與功率通道為一體，因而在通信中不易受到網絡變化的影響；通信通道設備的操作維護也是非常方便。相對的，這種通信方式也具有一些缺陷，首先，電力線載波在通信過程中會產生較大的噪聲，尤其是在高壓電力線路中，游離放電電暈和開關操作等過程都會產生較大的噪聲；此外，電力線路上的阻抗變化也是很大，一般高壓電力線的阻抗在300～400Ω 左右，而且呈現波動的狀態，這樣就會嚴重影響載波通道的衰減。當通道的加工不完善或是存在容性的負載，這就會使載波通道的阻抗加劇變化，嚴重時會導致通信的中斷。

2.1.2 低壓電力線載波通信的應用

電力線載波通信可以依據高壓電力線、中壓電力線、低壓配電線三種電力線進行信息傳輸。其中高壓的電力線載波主要用于地、市級或是以下的供電部門的調度通信管理；中壓電力線載波可以作為配電網自動化的應用傳輸通道；而低壓電力線載波則能夠為用戶提供網絡接入以及智能家居等服務。就中壓電力線載波的應用現狀來說，主要用于10 kV的配電網自動化系統當中，通過作為數據的傳輸通道，為實現配電網的自動化管理作依托。10 kV的配電網傳輸具有非常復雜的特性，只能夠通過測試來得到數據在傳輸過程中的特性。在對配電網自動化中的電力線載波通信進行研究的過程中，應當充分分析具體應用的現狀。對于電力線載波的數據傳輸設備應用中，一旦因傳輸距離過長而不能夠及時送達時，要根據不同的調制方法采取不同的中繼方式，并對現場進行驗證。再者，面對突發的噪聲干擾現象，并不只是簡單的進行校驗，要采取恰當的解決措施。在大型的、多用戶的配電網自動化系統中，電力線載波在傳輸數據過程中，往往缺少實際的第一手資料，所以為了快速的響應這個問題，就需要不斷完善現有的傳輸設備和數據庫，有效的實現電力系統的自動化管理。

2.2 配電自動化中的數據庫設計

配電網自動化具有信息量大、結構復雜的特點，無論是從計算機硬件系統還是軟件體系來說，都應該不斷滿足配電自動化系統的發展。在配電自動化中的數據庫設計時，要不斷滿足實時高效的要求，然而當前大型的商用關系數據庫很難滿足這個需求，可以與專用的實時數據庫相結合，從而形成集網絡功能與透明傳輸功能于一體的全網實時數據庫，這樣不僅方便了相關程序的開發過程，也使得整個系統具有良好的擴充性。

3.結束語

綜上所述，配電自動化中的電力線載波通信作為一種以電力線為傳輸媒介的信息傳遞方式，廣泛的應用于我國的配電網系統當中。但與此同時，面對電力線噪聲大、阻抗變化大的缺點，還需要對其進行進一步的研究，從而保證配電自動化系統的平穩運行，不斷提高配電自動化通信的可靠性。

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