通信技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

田新順

摘 要：現(xiàn)階段，通信技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，且其應(yīng)用效果相當(dāng)可觀。在本案，筆者從電力線載波、微波通信、光纖通信、無(wú)線電通信角度比較分析了其在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的通信方式，并簡(jiǎn)要闡釋了配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、若干通信方式的應(yīng)用，從而對(duì)各通信方式的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)進(jìn)行了探析，從而為配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性提供了可能性。

關(guān)鍵詞：通信技術(shù) 自動(dòng)化系統(tǒng) 計(jì)算機(jī) 光纖通信

中圖分類(lèi)號(hào)：TN93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（b）-0011-02

1 相關(guān)概念

配電自動(dòng)化屬信息管理系統(tǒng)，其融合了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及相關(guān)電力系統(tǒng)技術(shù)；配電管理系統(tǒng)（DMS）是指對(duì)變配電、用戶(hù)用電整個(gè)動(dòng)態(tài)的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、監(jiān)控管理的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，其在配電網(wǎng)監(jiān)控方面的應(yīng)用相當(dāng)普遍，通常把通信技術(shù)及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)在配電網(wǎng)監(jiān)控方面的應(yīng)用稱(chēng)為配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，其以提高供電服務(wù)質(zhì)量、提高供電可靠性、提高配電網(wǎng)絡(luò)管理水平及提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為最終目標(biāo)；配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）是一種實(shí)現(xiàn)配電企業(yè)以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的方式對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、協(xié)調(diào)、操作的自動(dòng)化系統(tǒng)。DAS能夠?qū)ε潆娫O(shè)備故障進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及故障隔離的方式，提高供電的經(jīng)濟(jì)性及可靠性。在本案，筆者就通信技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用展開(kāi)討論。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）憑借著自身的優(yōu)勢(shì)正在逐步將傳統(tǒng)配電方式取代，其甚至已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成成分有配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和安全監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、需方管理（DMS）、配電地理信息系統(tǒng)（GIS）、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)以自動(dòng)化裝置為依托對(duì)電力系統(tǒng)重復(fù)性工作（如監(jiān)視并控制配電開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電氣自動(dòng)檢測(cè)、，查抄電表、負(fù)荷控制、電容器自動(dòng)切換、自動(dòng)調(diào)整電壓等）進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)了人工干預(yù)量最低化。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能有安全監(jiān)視配電網(wǎng)、安全控制配電網(wǎng)、保護(hù)配電網(wǎng)。

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)有助于最大限度地開(kāi)啟配電網(wǎng)潛在功能，降低線損、提高電能質(zhì)量。相對(duì)于輸電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有規(guī)模較大、設(shè)備要求高、建設(shè)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。此外，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通信系統(tǒng)建設(shè)也因變壓器、電容器、分支線過(guò)多，配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配電自動(dòng)化系統(tǒng)終端設(shè)備數(shù)量過(guò)多而極具復(fù)雜性?，F(xiàn)階段，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)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(diǎn)及長(zhǎng)處，即能夠完全符合配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)層次要求的通信方式尚未開(kāi)發(fā)。就一個(gè)獨(dú)立的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)而言，其僅以由多種通信方式組成的綜合通信系統(tǒng)為依托，針對(duì)不同層次的實(shí)際需求合理分配通信方式。與此同時(shí)，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的若干終端設(shè)備的容量設(shè)定并不盡相同且相關(guān)要求也相當(dāng)復(fù)雜，即大容量變電站RTU及開(kāi)閉所RTU；小容量現(xiàn)場(chǎng)RTU；現(xiàn)場(chǎng)RTU設(shè)置故障錄波、定值等。這樣一來(lái)，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的若干終端設(shè)備無(wú)法按照同一通信規(guī)約進(jìn)行布設(shè)，以至于相關(guān)問(wèn)題極具復(fù)雜性。

因受到相關(guān)技術(shù)及機(jī)制不健全的制約，我國(guó)配電網(wǎng)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，則改造配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)勢(shì)在必行，以此滿(mǎn)足配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，從而為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的充分利用及配電網(wǎng)自動(dòng)化水平的提高提供可能。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的幾種通信方式

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要以通信網(wǎng)為依托實(shí)現(xiàn)信息于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制中心間傳輸，所以，通信被認(rèn)定為配電網(wǎng)自動(dòng)化內(nèi)最核心、最關(guān)鍵的問(wèn)題。配電自動(dòng)化應(yīng)以可靠性高的通信手段為依托，向各遠(yuǎn)方終端或執(zhí)行機(jī)構(gòu)下發(fā)來(lái)自控制中心的命令，并向控制中心傳輸來(lái)自于遠(yuǎn)方監(jiān)控單元（RTU）的各種信息。

通信系統(tǒng)的具體要求取決于配電管理系統(tǒng)的復(fù)雜程度、規(guī)模、自動(dòng)化程度。通常情況下，通信系統(tǒng)必須具有如下特征：通信可靠、適應(yīng)今后對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求、價(jià)格適宜、雙向通信能力、通信不受限于電網(wǎng)停電或故障、配電通信實(shí)時(shí)性、通信系統(tǒng)可擴(kuò)充性、易維護(hù)及操作。

可供配電自動(dòng)化通信方式的數(shù)量隨著通信技術(shù)的發(fā)展而不斷增多，現(xiàn)階段，將為常見(jiàn)的通信方式包括：電力線載波DLC；工頻控制技術(shù)或過(guò)零技術(shù)ZCT；音頻或脈動(dòng)控制RC；無(wú)線電通信系統(tǒng)（甚高頻VHF、微波MW衛(wèi)星、特高頻UHF等）；有線電視通道CATV；光纖通信OF；現(xiàn)場(chǎng)總線；無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)。

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各通信方式的應(yīng)用均或多或少存在某些局限性，特別是傳統(tǒng)電力線載波通信，其作為一種電力系統(tǒng)通信方式，其具備可靠、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、維護(hù)及安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)電力線載波通信因抗干擾能力差、要求發(fā)送功率大、接收靈敏度低、接收靈敏度低等缺點(diǎn)的存在而無(wú)法滿(mǎn)足主干通道的要求?，F(xiàn)階段，在我國(guó)配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，DLC通信方式的地位仍然相當(dāng)重要。若在電力線載波通信中引入擴(kuò)頻通信技術(shù)，其在解決相應(yīng)通信質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用。

4 比較配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的各種通信方式

現(xiàn)階段，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)較為常見(jiàn)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(xiàn)場(chǎng)總線、無(wú)線電通信等。就配電自動(dòng)化系統(tǒng)而言，尚無(wú)完全符合配電自動(dòng)化系統(tǒng)通信要求的通信方式。在實(shí)際配電自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)，以配電網(wǎng)具體情況為依據(jù)，實(shí)行“層次不同、通信方式各異”的原則，即構(gòu)建混合通信系統(tǒng)，以此最大程度適應(yīng)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信方式可靠性及經(jīng)濟(jì)性的要求，且應(yīng)用效果相當(dāng)可觀。主干網(wǎng)絡(luò)允許使用光纖構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，該網(wǎng)路具備容量大、性能好等優(yōu)勢(shì)，即將其他通信方式收集的數(shù)據(jù)接入主干網(wǎng)絡(luò)各接點(diǎn)上，再向主控中心進(jìn)行輸送。上述通信系統(tǒng)亦稱(chēng)混合通信系統(tǒng)，普通通信系統(tǒng)均可通過(guò)混合通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息及數(shù)據(jù)的傳輸。若將混合通信系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際配電網(wǎng)中，其必須解決三個(gè)方面的問(wèn)題，即經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題、可靠性問(wèn)題、通信規(guī)約問(wèn)題。因若干通信方式并存于同一配電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，其勢(shì)必會(huì)增加規(guī)約選擇的難度系數(shù)。現(xiàn)階段，變電站綜合自動(dòng)化內(nèi)應(yīng)用最為普遍的通信規(guī)約有、循環(huán)式規(guī)約（部頒CDT、C01、DXF5）、應(yīng)答式規(guī)約（8C180、Modbus、4F等）、對(duì)等方式規(guī)約（DNP3.0）。比較分析各通信規(guī)約可得，DNP規(guī)約的應(yīng)用效果最佳。

5 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)通信實(shí)現(xiàn)方案

現(xiàn)階段，光纖、電力線載波、雙絞線、無(wú)線等多種通信方式混合的混合通信系統(tǒng)在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用最為普遍。較為普遍的混合通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：干線通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建材料為光纖；以RS-485或現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（Can、Lonworks、Profibus等）為依托，將支線的TTU/FTU及干線TTU與干線FTU相聯(lián)接，聯(lián)接材料為雙絞線，并借助高速光纖通道，實(shí)現(xiàn)向主站及子站傳輸信息的目的，且干線FTU應(yīng)該具有集中轉(zhuǎn)發(fā)的功能。饋線通信網(wǎng)的通信方式為光纖通信，其包括光纖環(huán)網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)兩大類(lèi)，該兩種光纖通信方式造價(jià)相差不大。10 kV電力線載波通信方式在饋線通信網(wǎng)中的應(yīng)用效果也值得社會(huì)予以廣泛關(guān)注，其尤其適用于長(zhǎng)支線（城鄉(xiāng)結(jié)合部）。就低壓（220 V/380 V）抄表系統(tǒng)而言，電力線載波抄表通信方式應(yīng)用效果最佳，且其性?xún)r(jià)比也相當(dāng)可光。就低壓電力線載波抄表模式而言，應(yīng)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(guò)集中器（配變站與低壓電力線載波間）實(shí)現(xiàn)有效連接；將載波模塊分別加裝于各塊電表內(nèi)，但電表的集中程度一定要滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)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(jià)相對(duì)更高，但其在電表分散條件下的應(yīng)用效果相對(duì)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(gè)/1個(gè)臺(tái)區(qū)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)隨著電網(wǎng)改造的深入而面臨更高的要求，而要真正實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化水平及智能化水平的提高，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)將發(fā)揮著決定性的作用?，F(xiàn)階段，我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要致力于在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)其可靠性、經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性的切實(shí)提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 高絢.GPRS無(wú)線通信技術(shù)在烏魯木齊配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].黑龍江科技信息，2011（26）：19.

[2] 劉素靈.試論城區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的配置及技術(shù)要求[J].神州，2012（1）：23.

[3] 陳文文.中壓電力線載波系統(tǒng)在廣州配電自動(dòng)化中的測(cè)試及其應(yīng)用[D].中山大學(xué)，2010.

[4] 孫曉霞.xPON和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2010.