通信技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的監(jiān)控功能

◆肖 雪

（佳木斯大學(xué) 黑龍江 154007）

通信技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的監(jiān)控功能

◆肖 雪

（佳木斯大學(xué) 黑龍江 154007）

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)的建設(shè)是十分重要的環(huán)節(jié)。自動(dòng)化系統(tǒng)的各種功能都是用來反映遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，目前可選用的通信方式有很多，包括無線、光纖、配電線載波、有線電纜等多種通信方式，結(jié)合配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信選擇方式，必須探究各種其應(yīng)用功能。本文簡述了通信系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，分析了通信自動(dòng)化系統(tǒng)在電網(wǎng)建設(shè)中的設(shè)計(jì)要求及其功能，闡述了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信方式，結(jié)合實(shí)際情況滿足配電自動(dòng)化系統(tǒng)在進(jìn)行信息傳輸時(shí)的要求。

配電自動(dòng)化; 通信系統(tǒng); 光纖通信

0 前言

我國城市的供配電網(wǎng)用戶的信息傳輸信道非常充裕，但是所采用的通信方式卻很落后，究其原因是因?yàn)槲覈耐ㄐ畔到y(tǒng)發(fā)展的還不成熟。配電自動(dòng)化是將計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備及管理集于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，配電自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)形成了集變電所自動(dòng)化、饋線分段開關(guān)測控、用戶負(fù)荷控制和遠(yuǎn)程抄表等系統(tǒng)于一體的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)，其功能能滿足于配電系統(tǒng)自動(dòng)化所有層次的需要[1]。在一個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，經(jīng)過多種通信技術(shù)組合的通信系統(tǒng)可以按實(shí)際需求采用合適的通信方式。我國電力網(wǎng)分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，輸電網(wǎng)是完成電能長距離傳輸?shù)碾娏W(wǎng)絡(luò)，又稱為電力系統(tǒng)中的主網(wǎng)。配電網(wǎng)是通過各級(jí)配電設(shè)施逐級(jí)分配給用戶的電力網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)接線方式結(jié)構(gòu)簡單清晰，主干線路多裝設(shè)2～5級(jí)分段開關(guān)，采取單電源供電方式多用于城市郊區(qū)供電線路[2]。配電自動(dòng)化已成為配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要系統(tǒng)---通信網(wǎng)絡(luò)，需要針對不同地區(qū)配電自動(dòng)化建設(shè)模式，組建與之匹配的配電通信網(wǎng)。

1 配電自動(dòng)化

圖1 標(biāo)準(zhǔn)型配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

配電自動(dòng)化可以從兩個(gè)方面來定義，從廣義上講，是指將先進(jìn)的電子技術(shù)應(yīng)用到通信技術(shù)上，實(shí)現(xiàn)提高對配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的控制、檢測和故障時(shí)的處理速度，并且實(shí)現(xiàn)對配電的生產(chǎn)管理、設(shè)備管理的自動(dòng)化。從狹義上講，是指當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化處理，主要包括故障檢測，故障定位、隔離和非故障區(qū)的供電恢復(fù)整個(gè)過程。目前，隨著對供電可靠性的重視程度加大，未來配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)將掀起高潮，到2020年配電自動(dòng)化覆蓋率將達(dá)到100%。而全國性的配電自動(dòng)化規(guī)范目前也正在制定過程中，這對主流電力設(shè)備企業(yè)無疑意味著持續(xù)利好。

2 通信系統(tǒng)概述

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)向用戶供應(yīng)電能和分配電能的重要環(huán)節(jié)，其是提升客戶服務(wù)質(zhì)量和提高企業(yè)運(yùn)行效率的關(guān)鍵。由于目前我國的配電網(wǎng)建設(shè)相對落后，斷電線路檢修影響了用戶供電可靠性。有效提高供電質(zhì)量和供電可靠性成為配電自動(dòng)化系統(tǒng)必須攻克的難題。隨著配電自動(dòng)化的應(yīng)用實(shí)施，一些典型的配電自動(dòng)化系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和操控命令中，具備雙向?qū)崟r(shí)功能的網(wǎng)絡(luò)需要這樣的通信網(wǎng)絡(luò)作為支撐，因此，配電通信網(wǎng)的規(guī)劃組建成為推廣應(yīng)用配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要因素。配電自動(dòng)化系統(tǒng)涉及的終端數(shù)量多，而且需要一個(gè)有效、可靠的通信網(wǎng)。配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)和監(jiān)控對象都是運(yùn)行在惡劣的環(huán)境中，可以跨過故障區(qū)和停電區(qū)保持通信，抵抗瞬時(shí)干擾并長期穩(wěn)定可靠地工作，即使是在線路停電時(shí)通信系統(tǒng)仍能正常工作。同時(shí)通信系統(tǒng)還要有經(jīng)濟(jì)性，為了避免過高的建設(shè)投資，通信系統(tǒng)可以通過恰當(dāng)?shù)剡x取合適的通信方式，利用現(xiàn)有的主網(wǎng)通信資源進(jìn)行主、配網(wǎng)整體規(guī)劃，充分發(fā)揮配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能[3]。

3 配電自動(dòng)化中通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)要按照分步逐級(jí)實(shí)施的原則，一是要優(yōu)化設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)路由，充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，使通信網(wǎng)絡(luò)的寬帶的速度能保障網(wǎng)絡(luò)具有可擴(kuò)展性; 在布局實(shí)施的時(shí)候，要采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不與其它通信網(wǎng)絡(luò)有交叉合并，對通信系統(tǒng)的管理盡可能與上一級(jí)管理中心靠攏; 因經(jīng)濟(jì)情況不同導(dǎo)致的配電網(wǎng)發(fā)展情況不同，通信系統(tǒng)建設(shè)不能一蹴而就，必須循序漸進(jìn); 科學(xué)確定配電自動(dòng)化中通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要結(jié)合配電終端數(shù)量與通信數(shù)據(jù)總量采用層次結(jié)構(gòu)[4]。如果所在區(qū)域的配電終端數(shù)量不大的時(shí)候，需要采用兩層通信結(jié)構(gòu)，這種電網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)可以縮短建設(shè)周期，節(jié)約資金。

4 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信方式

在電力系統(tǒng)中，較常用的通信方式分為兩線對地傳輸方式，相間結(jié)合傳輸方式以及回路間結(jié)合傳輸方式。在電力系統(tǒng)中，載波通信主可以沿著電力線傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，不僅僅要滿足雙向通信的要求，而且還要適用于可靠性要求不高的支線數(shù)據(jù)采集。

4.1 無線傳輸方式

無線通信系統(tǒng)可以構(gòu)成雙向通信系統(tǒng)。所有的無線通信系統(tǒng)都很容易安裝，依靠機(jī)內(nèi)備用電源仍能進(jìn)行通信，在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。但是無線通信也有一定的局限性，比如無線通信不利于市中心地區(qū)，因?yàn)槭兄行挠卸喔邔咏ㄖ?，也不利于多山地區(qū)，另外，有些區(qū)域有強(qiáng)烈的電磁干擾，也會(huì)使無線電通信成功率低，不可能進(jìn)行。

4.2 光纖方式

光纖通信以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的先進(jìn)通信手段。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)有通信速率高、可靠性高、傳輸損耗小、抗干擾、并且具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。另外光纖通信的組網(wǎng)方式可利用公用光纖電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也可以利用專用網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)信息，但是缺點(diǎn)是投資費(fèi)用相對較高。

光纖通信網(wǎng)絡(luò)配置方式主要有以下幾種[6]：

（1）點(diǎn)對點(diǎn)配置方式

這種方式主要用于兩點(diǎn)之間距離比較長，比如超過幾十公里，或距離中心站比較遠(yuǎn)的站，不容易鏈接到環(huán)形網(wǎng)中。

（2）主站-子站配置方式

這種方式支持兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以上的多點(diǎn)通信，只有一個(gè)主站進(jìn)行尋址和查尋，每個(gè)子站接收命令，確認(rèn)地址相符后予以響應(yīng)，這種方式適合多節(jié)點(diǎn)、系統(tǒng)分散的地方。

另外，還有環(huán)網(wǎng)通信對等配置方式，這種方式環(huán)網(wǎng)中每個(gè)站點(diǎn)都能是主站，但傳輸數(shù)據(jù)時(shí)只能有一個(gè)主站，通過設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)開關(guān)來區(qū)別子站和主站。

5 結(jié)論

總之，隨著配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，迫切需要提高配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平。通信系統(tǒng)作為衡量自動(dòng)化水平的關(guān)鍵因素之一成為研究的熱點(diǎn)。因此，必須構(gòu)建一個(gè)可靠性的無線傳輸系統(tǒng)。配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)的實(shí)施能夠更好的服務(wù)于人類社會(huì)，為我們在以后現(xiàn)實(shí)操作中作出指導(dǎo)，讓我們的電網(wǎng)通信技術(shù)一步一步邁上新臺(tái)階。

[1]劉國民，游大海，薛怡，李萍.配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)研究與工程實(shí)踐.電力建設(shè)，2006.

[2]魯保新，張寧.配電自動(dòng)化中的通信系統(tǒng).新疆電力，19 98.

[3]朱大萌，陳立偉.配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)研究[J].信息技術(shù)，2004.

[4]劉承成.配電自動(dòng)化系統(tǒng)通信方式的研究.安徽電力.200 9.

[5]吳琳，郭兆成，張大巍.無線專網(wǎng)通信在大連配電自動(dòng)化中的應(yīng)用.電力系統(tǒng)通信.2012.

[6]William R.Cassel.Distribution Management System Function And Payback.IEEE Transactions on Power Syste ms[M].www：Functions and Payback，1998.

基于工程教育的百門課程—《供配電技術(shù)》多元化教學(xué)的研究與實(shí)踐; 項(xiàng)目類別：專項(xiàng)項(xiàng)目; 項(xiàng)目編號(hào)：JY LA2013-13。