地區(qū)電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)及對(duì)通信系統(tǒng)的要求分析

丁文濤

（寧夏電力公司 吳忠供電局，寧夏 吳忠 751100）

0 引言

配電自動(dòng)系統(tǒng)建設(shè)，首先是配電網(wǎng)發(fā)展的需要，其次是基于目前計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、通信等技術(shù)發(fā)展的前提下，才得以順利開(kāi)展，因此，在配電自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先要理清現(xiàn)有的設(shè)備、技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)那些功能，從而核準(zhǔn)設(shè)計(jì)需求和目標(biāo)是否能夠?qū)崿F(xiàn)，下面就配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)及其對(duì)通信系統(tǒng)的要求進(jìn)行探討。

1 地區(qū)電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

1.1 提高供電可靠性

采用配電自動(dòng)化技術(shù)迅速判斷出故障區(qū)域、將故障隔離在最小范圍內(nèi)并最大限度地恢復(fù)受故障影響的健全區(qū)域供電，縮短停電時(shí)間、減小停電面積，提高供電可靠性。采用配電自動(dòng)化技術(shù)能在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量開(kāi)關(guān)的切換操作，實(shí)現(xiàn)大面積停電快速恢復(fù)。

1.2 實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行

用配電自動(dòng)化的遙測(cè)功能，監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)的負(fù)荷分布，利用配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行分析和優(yōu)化計(jì)算，通過(guò)遙控實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；通過(guò)均衡負(fù)荷擴(kuò)大供電能力；通過(guò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行降低損耗；通過(guò)對(duì)分散無(wú)功和調(diào)壓資源的協(xié)調(diào)控制提高供電電壓質(zhì)量。

1.3 實(shí)現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)集成

遵循 IEC 61968推薦的企業(yè)服務(wù)總線，采取規(guī)范的接口方式，實(shí)現(xiàn)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA）、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營(yíng)銷管理系統(tǒng)（CIS）等的互聯(lián)，提高配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理的智能化水平。

1.4 實(shí)現(xiàn)分布電源接入

安全、無(wú)縫地容許包括分布式電源如光伏發(fā)電、風(fēng)電、小型燃汽輪機(jī)、先進(jìn)的電池系統(tǒng)等各種不同類型的發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，并做到“即插即用”。與此同時(shí)，分布式電源的接入和控制也對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)提出了新的要求，尤其是涉及到配網(wǎng)潮流計(jì)算和分析以及分布式電源對(duì)系統(tǒng)的影響。

1.5 實(shí)現(xiàn)用戶互動(dòng)技術(shù)

技術(shù)和經(jīng)濟(jì)手段綜合利用，改善對(duì)用戶的服務(wù)。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，改進(jìn)對(duì)用戶的服務(wù)，是增強(qiáng)電力公司競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段之一。利用各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)手段，滿足不同用戶的需求，指導(dǎo)用戶合理、經(jīng)濟(jì)用電，鼓勵(lì)用戶參與和配合電力企業(yè)對(duì)供用電進(jìn)行管理和控制，提供用戶用電選擇權(quán)等是當(dāng)前配電自動(dòng)化發(fā)展值得注意的一個(gè)動(dòng)向。

2 配電自動(dòng)化對(duì)通信系統(tǒng)的要求

2.1 可靠性高且抗電磁干擾能力強(qiáng)

配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)中許多設(shè)備是在戶外安裝的。這意味著通信系統(tǒng)要長(zhǎng)期經(jīng)受不利的氣候條件的考驗(yàn)，如陰雨、大雪、冰雹、大風(fēng)和雷雨等。此外，長(zhǎng)時(shí)間暴露在強(qiáng)烈的陽(yáng)光下會(huì)加速一些材料的老化。因此，配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)成為能夠通過(guò)常規(guī)維護(hù)，就可以在上述惡劣狀況下工作的系統(tǒng)。

配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)在較強(qiáng)的電磁干擾（EMI）下工作，這會(huì)對(duì)通信的可靠性產(chǎn)生很大的影響。電磁干擾有可能以射頻的形式出現(xiàn)（如產(chǎn)生于間隙放電、電暈等的電磁干擾），也會(huì)以工頻的形式出現(xiàn)（如產(chǎn)生于變壓器、諧波干擾等電磁干擾）。雷電和故障以及涌流還會(huì)造成瞬時(shí)的極強(qiáng)烈的電磁干擾。對(duì)電磁干擾的容忍程度取決于要實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化功能，例如，對(duì)于遠(yuǎn)方抄表系統(tǒng)，就不一定要讓通信系統(tǒng)抵抗由于雷電和故障造成的瞬時(shí)的極強(qiáng)烈的電磁干擾，因?yàn)榭梢赃x擇環(huán)境平靜下來(lái)后的某個(gè)時(shí)刻去完成遠(yuǎn)方抄表任務(wù)；但若要完成隔離故障區(qū)段以及恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能，就必須使通信系統(tǒng)在電力系統(tǒng)故障期間也能可靠工作、抵抗強(qiáng)烈的瞬間干擾。因此，能夠跨過(guò)故障區(qū)和停電區(qū)域保持通信，是對(duì)通信系統(tǒng)可靠性的一項(xiàng)基本要求。

2.2 經(jīng)濟(jì)性

由于配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)的造價(jià)很可觀，因此通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x取合適的通信方式，可以節(jié)省大筆的建設(shè)費(fèi)用。如果通信方式設(shè)計(jì)得不合適，有可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的建設(shè)投資，使得所建成的配電自動(dòng)化系統(tǒng)的效益難以發(fā)揮出來(lái)。在編制配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)項(xiàng)目預(yù)算時(shí)，不僅要考慮通信系統(tǒng)設(shè)備的造價(jià)，還要估算通信系統(tǒng)長(zhǎng)期使用和維護(hù)的費(fèi)用。

2.3 通信速率

任何通信系統(tǒng)的帶寬都是有限的，帶寬越窄通信速率越低。在建設(shè)通信系統(tǒng)時(shí)，不僅要滿足目前的通信速率要求，還要考慮到今后發(fā)展的需要。一般600bit/s或以上的通信速率就能滿足配電自動(dòng)化的大部分功能要求，對(duì)于諸如一遙數(shù)據(jù)這樣的功能，甚至低于300bit/s的通信速率都能滿足要求。

從功能的角度分析，在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，進(jìn)線監(jiān)視、10kV開(kāi)關(guān)站、配電站監(jiān)控和饋線自動(dòng)化（FA）對(duì)于通信速率的要求最高，公用配變的巡檢和負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)方抄表和計(jì)費(fèi)自動(dòng)化對(duì)于通信速率的要求較低；從配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度分析，集結(jié)了大量數(shù)據(jù)的主干線對(duì)通信速率的要求，要遠(yuǎn)高于分支線對(duì)通信速率的要求。

在選擇通信方式之前，應(yīng)當(dāng)先估算配電自動(dòng)化系統(tǒng)所需要的通信速率，應(yīng)考慮到最壞的情形，并根據(jù)需要恰當(dāng)選取合適的通信方式和通信網(wǎng)絡(luò)組織形式。此外，在設(shè)計(jì)上應(yīng)留有足夠的頻帶，以滿足今后發(fā)展的需要。

2.4 雙向通信能力及可擴(kuò)展性

配電自動(dòng)化的大多數(shù)功能要求雙向通信。先進(jìn)的負(fù)荷控制系統(tǒng)可以發(fā)送伴隨著地址的投運(yùn)或退運(yùn)命令，從而可以對(duì)被控制對(duì)象的獨(dú)立負(fù)荷或成組負(fù)荷分別進(jìn)行控制。對(duì)于故障區(qū)段隔離和恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能，則必須要求有雙向通信能力的信道。在這種情況下，位于遠(yuǎn)方的終端設(shè)備（例如柱上FTU）必須能向控制中心上報(bào)故障信息以便確定故障區(qū)段，控制中心必須能夠向遠(yuǎn)方設(shè)備發(fā)布控制命令，以隔離故障區(qū)段和恢復(fù)正常區(qū)域供電。

2.5 建立備用通信通道

配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主干通信線路由于集結(jié)了大量分散站點(diǎn)的信息，因而非常重要。主干通信線路一旦故障，將會(huì)導(dǎo)致一大片區(qū)域的配電自動(dòng)化設(shè)備失去監(jiān)視和控制。因此提高主干通信線路的可靠性非常必要。

對(duì)于采用光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成的主干通道，可以采用光纖自愈環(huán)型結(jié)構(gòu)組網(wǎng)（SDH傳輸網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)自愈環(huán)網(wǎng)）。在通道發(fā)主故障時(shí)，光纖自愈網(wǎng)不需人為干預(yù)，能在很短的時(shí)間內(nèi)從失效故障中恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)。

2.6 確保在電網(wǎng)停電或故障時(shí)不影響通信

要滿足配電網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化功能和故障區(qū)段隔離，及恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能這就要求，即使在停電的地區(qū)通信仍能正常進(jìn)行。特別是采用電力線作為通信信息傳輸媒介的載波通信方式在這個(gè)問(wèn)題上會(huì)面臨許多困難。因此，必須考慮故障或斷線對(duì)通信方式的影響。另一個(gè)必須考慮的問(wèn)題是在停電地區(qū)的遠(yuǎn)方通信終端設(shè)備（如 RTU、智能電度表和負(fù)荷控制設(shè)備等）的供電問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)為它們提供后備電源或其它供電手段（如 UPS和蓄電池等）。

2.7 通信設(shè)備便于操作與維護(hù)

配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)規(guī)模往往較大，而且通常采用了多種通信方式相結(jié)合。因此在設(shè)計(jì)上，通信設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合國(guó)際、國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮盡可能地簡(jiǎn)化這一復(fù)雜的通信系統(tǒng)的使用與維護(hù)。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶大多不是通信與電子技術(shù)的專業(yè)人員，他們往往不熟悉通信設(shè)備。因此有必要對(duì)其人員進(jìn)行深入細(xì)致的培訓(xùn)，以提高他們的使用和維護(hù)技能，在對(duì)一種通信手段的經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí)，應(yīng)將培訓(xùn)費(fèi)用考慮在內(nèi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展和對(duì)配電自動(dòng)化的深入理解，通過(guò)相關(guān)生產(chǎn)廠家和應(yīng)用單位的不懈努力，我國(guó)的配電自動(dòng)化技術(shù)以及相關(guān)一次電氣設(shè)備的制造技術(shù)日益成熟。

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