配電自動化系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃分析

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)力的快速發(fā)展使得各個行業(yè)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(tǒng)的功能提出了更高的要求[1-2]。在配電自動化系統(tǒng)中通信系統(tǒng)有著非常重要的作用，因此要想實現(xiàn)高效、持續(xù)穩(wěn)定的電能供應(yīng)就應(yīng)該對通信網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行分析和規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：配電自動化系統(tǒng)；通信網(wǎng)絡(luò)；規(guī)劃

通過通信通道將各項命令傳送到終端、再對遠(yuǎn)方的設(shè)備進(jìn)行信息收集從而對各配電設(shè)備進(jìn)行實時控制和監(jiān)視這就是配電自動化系統(tǒng)[3]。不斷地將遠(yuǎn)方的終端數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交換。配電自動化系統(tǒng)可以大大地減少通信系統(tǒng)的價格，因此受到廣泛的應(yīng)用。

1 基于對通信系統(tǒng)的要求

終端數(shù)量多、規(guī)模巨大，自動化裝備豐富且地域分布廣是配電自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢，需要一個有效和可靠的通信網(wǎng)。配電網(wǎng)自動化所將要實現(xiàn)高度不同、電網(wǎng)的規(guī)模不同，那么對于通信系統(tǒng)的要求也各不相同[4]。

1.1 通信系統(tǒng)的可靠性

配電自動化的通信系統(tǒng)均安裝在戶外，因此對于監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)回饋受到外部影響非常大，比如環(huán)境的變化、外力破壞等，另外通信系統(tǒng)必須能夠保證停電區(qū)和故障區(qū)以外的地區(qū)通信順暢，必須具有超強(qiáng)的抗干擾能力，即使線路處于停電狀態(tài)依然能夠正常運行，所以通信系統(tǒng)的可靠性非常的關(guān)鍵。

1.2 通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

在建設(shè)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)時，必須考慮到其總體的經(jīng)濟(jì)效益，一般的投資都不應(yīng)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(wǎng)絡(luò)通信資源，將主網(wǎng)絡(luò)和配網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一規(guī)劃，這樣就能夠防止重復(fù)投資情況的出現(xiàn)，讓新建的配電自動化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益充分的展現(xiàn)出來。

1.3 通信系統(tǒng)的實時性

通信系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測各個設(shè)備的運行情況，還要能夠?qū)崟r的收集其數(shù)據(jù)信息，并生成統(tǒng)計報表方便工作人員及時判斷設(shè)備和線路是否出現(xiàn)故障等，從而保持供電的高質(zhì)量。

1.4 容易操作維護(hù)簡單

由于配電自動化通信系統(tǒng)其規(guī)模較為巨大，因此想要單純采用一種通信系統(tǒng)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(jié)合起來使用，鑒于此在設(shè)計的過程中應(yīng)該盡量對通信系統(tǒng)的使用、維修進(jìn)行簡化。標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議的選用一方面能夠顯著提升整個系統(tǒng)的兼容性，同時對之后的應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展。

1.5 具有可擴(kuò)充能力

配電自動化通信系統(tǒng)在滿足現(xiàn)如今的數(shù)據(jù)傳輸需求之外，還要滿足更新?lián)Q代之后數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?、換代設(shè)備與老設(shè)備的互聯(lián)和兼容的情況。所以要具備擴(kuò)充能力，所謂的擴(kuò)充不僅僅指內(nèi)存方面的擴(kuò)展，還要具有較強(qiáng)的互聯(lián)性和兼容性。

2 配電自動化通信方式對比

現(xiàn)如今通信技術(shù)的發(fā)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(tǒng)的應(yīng)用中需要根據(jù)其實際情況選擇合適的通信方式，所以作為配電網(wǎng)絡(luò)自動化的工作人員其首要任務(wù)就是熟悉掌握各種通信技術(shù)的優(yōu)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(jié)合傳輸方式以及相見結(jié)合傳輸方式等。電力系統(tǒng)中載波通信主要應(yīng)用于語言通信所需信息、SCADA和電力線傳輸繼電保護(hù)等領(lǐng)域，該種通信方式能夠?qū)⑿畔鬏數(shù)诫娏ο到y(tǒng)的任何環(huán)節(jié)，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(xiàn)在的技術(shù)水平作為參照，典型的配電線載波通信系統(tǒng)的波特率已經(jīng)超過了150Bit/s，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)雙向通信。

但是該種載波設(shè)備不宜安置在戶外開關(guān)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(shù)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?shù)妮d體是光波，而信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|(zhì)為光導(dǎo)纖維的新型通信方式，光纖通信的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）光纖通信的容量大且傳輸?shù)念l帶非常寬，其頻率甚至是微波頻率的10萬倍以上，相應(yīng)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(zhì)輕，具有超強(qiáng)的抗酸堿能力、抗腐蝕能力和抗干擾能力，可以高空架設(shè)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(jìn)行傳輸，所以在抗干擾能力非常強(qiáng)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(qiáng)度方面也完全比不上普通的金屬線，在架設(shè)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(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線是一種數(shù)字化、開放式且能夠雙向串行和呈現(xiàn)多分支結(jié)構(gòu)的先進(jìn)的通信方式，其主要用于配電自動化系統(tǒng)和智能化現(xiàn)場設(shè)備。優(yōu)點是通信速率快、穩(wěn)定性良好、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等，相比于光纖通信而言現(xiàn)場總線的維護(hù)成本明顯較低?，F(xiàn)場總線通信方式非常適用于附近區(qū)域工作站通信、饋線終端設(shè)備（簡稱FTU）等?？偩€網(wǎng)絡(luò)可以將線路上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點全部連接，這樣非常有利于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的增加、縮減，能夠?qū)崿F(xiàn)點對點、點對多、全網(wǎng)廣播數(shù)據(jù)的傳送。某工廠現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)該種超級短波的設(shè)備主要是電臺。超短波缺點是不能被空中的電離層進(jìn)行反射、無法躲避障礙物，同時在地面?zhèn)鬏數(shù)倪^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(jìn)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(shù)據(jù)傳送電臺其設(shè)備相對比較簡單，建設(shè)的速度也非?？?，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(kuò)頻通信

無線擴(kuò)頻通信技術(shù)可以利用超高的信號速率對原信號碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，可以將信號擴(kuò)展到幾兆赫茲的頻帶上，將擴(kuò)頻處理之后的信號直接調(diào)制到空間傳輸?shù)妮d頻上再行發(fā)送，接收端接到信號之后應(yīng)用PN碼進(jìn)行擴(kuò)解，擴(kuò)解之后的信號都被還原成原來的窄帶信號，但是那些非關(guān)聯(lián)性的寬帶噪聲則維持之前的寬帶。經(jīng)過調(diào)節(jié)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(shù)據(jù)時就可以使用無線擴(kuò)頻通信方式，該種通信方式的優(yōu)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(yù)防信號遭截獲，同時具有高保密性的特點；只需進(jìn)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(wǎng)絡(luò)的選擇上應(yīng)該使用以太網(wǎng)；（2）市區(qū)則設(shè)計許多環(huán)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)；（3）對于郊區(qū)而言其配電設(shè)備異常的分散，設(shè)備之間的距離也相對較長，如果采用空中架設(shè)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(qū)而言其配電自動化的翻新主要有手機(jī)用電話通信通道，這種通信方式的成本非常低，而且見效非?？?；而對于新建的小區(qū)，在通信方式的選擇上應(yīng)該優(yōu)先考慮電纜通信或者光纖通信；（6）負(fù)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?qū)⒁恍╇娏中畔⑦M(jìn)行傳遞，該種方式對于通信系統(tǒng)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(kuò)頻等；（7）主干道上光Moden分支上的通信，其另一端都和設(shè)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(kuò)頻方式等。

4 結(jié)束語

配電網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)的實際功能非常的繁雜，因此單個通信系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需求，所以要根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的實際情況選擇合適的通信方式，有時按照所實現(xiàn)的功能要求還要構(gòu)建綜合性的通信系統(tǒng)，而綜合性的通信系統(tǒng)需要從技術(shù)層次和經(jīng)濟(jì)兩個方面共同考量，總而言之綜合性通信系統(tǒng)就是讓配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)不斷趨于完善。

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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(zé)任公司銅山口銅礦，職務(wù)：技術(shù)員，研究方向：供配電自動化。