供電企業(yè)配電網(wǎng)自動(dòng)化通信技術(shù)的選擇分析

張貽俊

（山東黃金電力有限公司，山東 萊州 261400）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，各類用電設(shè)備使用量逐年增大，對(duì)于電力的需求量不斷增大，電力輸送過程中如何保證電力能夠穩(wěn)定傳輸至關(guān)重要[1-4]。隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)以及其他自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展，一些新興技術(shù)已經(jīng)在企業(yè)中發(fā)揮了很大的價(jià)值。在配電網(wǎng)中開展自動(dòng)化建設(shè)研究，提升電網(wǎng)的靈活程度，及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)供電過程中出現(xiàn)的各類復(fù)雜場景，才能夠保障電網(wǎng)配電過程中的供配電質(zhì)量[5-7]?；诖?，本文將以供電企業(yè)配電網(wǎng)為研究對(duì)象，開展自動(dòng)化通信技術(shù)研究，分析配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的基本原理、運(yùn)用現(xiàn)狀以及目前存在的問題，從而制定具體的通信技術(shù)選擇方法和策略。

1 電網(wǎng)配電自動(dòng)化

1.1 基本組成

電網(wǎng)配電自動(dòng)化是一項(xiàng)相對(duì)復(fù)雜的工程，在配電自動(dòng)化建設(shè)過程中，應(yīng)該保障電網(wǎng)具備高度的靈活性和兼容性[8-12]。一般而言，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要包含以下幾個(gè)部分。

（1）主站系統(tǒng)。此系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)中的最主要部分，隸屬于最高層，一般分為兩個(gè)主要的子系統(tǒng)，分別為配電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系統(tǒng)、故障診斷恢復(fù)系統(tǒng)等部分。另外，與其相關(guān)的各類子系統(tǒng)需要在建設(shè)過程中予以配套。

（2）子站。子站發(fā)揮的作用是承擔(dān)主站和終站點(diǎn)之間的紐帶，負(fù)責(zé)分配主站的信息并傳遞終站的上傳信息。同時(shí)，子站應(yīng)做好對(duì)相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，開展電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和檢測工作，并負(fù)責(zé)饋線的閉合和打開工作[13-15]。

（3）自動(dòng)化終端。該模塊指對(duì)中低壓電網(wǎng)運(yùn)行開展遠(yuǎn)程監(jiān)控的總模塊，不但實(shí)現(xiàn)對(duì)配電變壓設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)控，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)配電變壓器監(jiān)測終端（distribution Transformer supervisory Terminal Unit，TTU）、饋線終端單元（Feeder Terminal Unit，F(xiàn)TU）的相關(guān)功能，從而支撐配電電網(wǎng)的正常工作。另外，在技術(shù)層面配電網(wǎng)自動(dòng)化子站可以為電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化、配電自動(dòng)化故障隔離和子站重構(gòu)等提供有效環(huán)境支撐。

1.2 配電自動(dòng)化的目的

目前，配電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)無法滿足經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，兩者之間出現(xiàn)了較為尖銳的矛盾，整體的配電網(wǎng)供電水平會(huì)受到電源位置、布局和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多種因素的影響。在具體的配電方式中，自動(dòng)化配電網(wǎng)有環(huán)狀、放射狀、網(wǎng)絡(luò)狀等不同的形式，以上形式在供電可靠性上并不能滿足國家對(duì)于供電的基本要求。因此，在電力系統(tǒng)配電過程中，應(yīng)該不斷加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的研究，保證電網(wǎng)在配電過程中的安全性和系統(tǒng)的可靠性水平。從總體上來看，電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)主要有以下幾個(gè)方面的目的。

（1）優(yōu)化電網(wǎng)供電成本。在傳統(tǒng)的供電過程中，主要采用供電變壓器等設(shè)備直接向用戶開展多路供電，其根本目的是保證供電過程的穩(wěn)定和安全性，這樣卻會(huì)造成電網(wǎng)中存在大量的備用設(shè)備，從而增加供電電路的供電成本，導(dǎo)致投資的收益和回報(bào)率變小，不能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)建設(shè)的初衷，同時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致某些線路長期空閑，進(jìn)而影響供電電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。通過對(duì)電網(wǎng)的自動(dòng)化改造和升級(jí)，保障了用戶在面對(duì)故障過程中可以及時(shí)地更換輸電通道，第一時(shí)間保證供電穩(wěn)定，充分挖掘了供電系統(tǒng)的基本功能，由于簡化了配電網(wǎng)的傳輸結(jié)構(gòu)，會(huì)降低線路的建設(shè)規(guī)模，增加了投資的基本收益份額。在對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造過程中，能夠開展相關(guān)監(jiān)控設(shè)備和分析軟件的建設(shè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電路運(yùn)行過程中各類設(shè)備，精確分析和定位各類故障發(fā)生的位置，并分析故障發(fā)生的原因，為技術(shù)人員快速解決故障提供技術(shù)支撐。

（2）配電自動(dòng)化系統(tǒng)能夠改善供電質(zhì)量。通過在電網(wǎng)中配置自動(dòng)化設(shè)備，可以有效提升電網(wǎng)日常運(yùn)營的管理水平，進(jìn)而提升供電的基本質(zhì)量。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)工作過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無功潮流的優(yōu)化，進(jìn)而降低線路的損失，防止配電網(wǎng)因?yàn)榫€路負(fù)荷過大而造成的電路供電質(zhì)量的下降。另外，通過對(duì)電網(wǎng)各個(gè)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠降低供電和維修人員作業(yè)勞動(dòng)量，提升日常運(yùn)維過程中的工作效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)的有效監(jiān)控，從而為電網(wǎng)的規(guī)劃工作提供充分的數(shù)據(jù)支撐。最后，對(duì)電網(wǎng)開展自動(dòng)化建設(shè)工作，還能夠有效地提升配電網(wǎng)的電力商業(yè)化運(yùn)營水平。

2 供電企業(yè)配電網(wǎng)建設(shè)中存在的問題分析及基本要求

2.1 電網(wǎng)建設(shè)過程中存在的問題分析

現(xiàn)如今各級(jí)供電企業(yè)在配電網(wǎng)建設(shè)過程中主要存在以下幾個(gè)方面的問題。

（1）技術(shù)人員的力量相對(duì)比較缺乏。目前，在各類供電企業(yè)中普遍存在技術(shù)人員不足的問題，在配電電網(wǎng)出現(xiàn)故障或者問題時(shí)，大部分技術(shù)人員存在明顯的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不足的問題，會(huì)影響故障調(diào)度和解決的進(jìn)度，往往相關(guān)技術(shù)人員無法準(zhǔn)確把握問題的癥結(jié)和要害所在，使其在維護(hù)過程中效率很低。

（2）配電網(wǎng)的分布相對(duì)比較復(fù)雜，在布局和設(shè)置方面會(huì)因?yàn)閷?duì)電網(wǎng)的不了解而難以快速定位問題所在。同時(shí)，在個(gè)別地貌比較復(fù)雜的區(qū)域，很難開展各類維修作業(yè)。以上情況會(huì)導(dǎo)致維修人員作業(yè)量的增加，作業(yè)效率也會(huì)受到很大程度的影響。

（3）在個(gè)別縣級(jí)供電公司中，由于缺乏電網(wǎng)維護(hù)人員，導(dǎo)致發(fā)生設(shè)備或線路損壞時(shí)，無法及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，從而影響日常供電。

2.2 自動(dòng)化通信技術(shù)的基本要求

通信技術(shù)是保障電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)運(yùn)營過程中有效落地的主要技術(shù)手段，采用普通的端到端的輸電傳輸技術(shù)，傳輸?shù)乃俣缺容^長且傳輸?shù)臄?shù)量往往有限，而采用自動(dòng)化通信技術(shù)，不但保障了傳輸?shù)乃俣冗€保障了傳輸?shù)目煽啃浴Ｒ虼?，無論采用微波還是載波傳輸通信方式，都是使用專用的信息通道，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息傳輸，而不使用廣播方式開展故障信息傳輸。然而，配電網(wǎng)和其之間存在較大的差異，其末位終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)量較大，分布比較分散，其尋址操作一般能夠達(dá)到百萬級(jí)別，并且距離一般比較遠(yuǎn)，因此使用廣播的方式進(jìn)行信息傳輸。

依據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行通信方式的選擇，同時(shí)應(yīng)該綜合考慮電網(wǎng)自動(dòng)化的規(guī)模以及復(fù)雜的程度開展通信方式的選擇。另外，在開展通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮以下幾個(gè)方面的原則。

（1）可靠性原則。配電系統(tǒng)中，通信設(shè)備大部分都是長期暴露在外界環(huán)境中的，非常容易受到各類自然條件的影響，例如風(fēng)雨雪等自然條件。另外電磁干擾會(huì)直接對(duì)通信系統(tǒng)造成影響，主要包括對(duì)實(shí)時(shí)電流、工頻及無線電等情況進(jìn)行干擾，這些都會(huì)影響通信技術(shù)的可靠性。

（2）經(jīng)濟(jì)性原則。在對(duì)通信系統(tǒng)的建設(shè)過程中，應(yīng)控制投入成本，避免對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益構(gòu)成影響。采用該方法以后，也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的組網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性造成影響。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)需要對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行測控，不僅要對(duì)配電變電所、重要負(fù)荷進(jìn)行測控，還需要對(duì)進(jìn)線變電站以及開閉所進(jìn)行測控。同時(shí)，應(yīng)該對(duì)電力系統(tǒng)中的用戶電能表進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，因此需要設(shè)置眾多站點(diǎn)?；谝陨蠁栴}，電力系統(tǒng)所面臨的優(yōu)化和調(diào)整項(xiàng)非常多，涉及的處理數(shù)量也比較龐大。通信設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性原則也需要考慮，一般而言配電網(wǎng)的自動(dòng)化升級(jí)和改造工作需要并行進(jìn)行，與之配套的電網(wǎng)改造設(shè)備也需要同時(shí)進(jìn)行，否則很難發(fā)揮配電網(wǎng)的自動(dòng)化功能。

3 通信技術(shù)選擇

配電通信系統(tǒng)在建設(shè)和改造的過程中，應(yīng)該充分考慮配電自動(dòng)化的基本需求，并且要和配電網(wǎng)的改造工程緊密結(jié)合，如網(wǎng)架變動(dòng)頻繁、工程改造涉及的項(xiàng)目多等問題。同時(shí)，在開展系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)該充分考慮和其他系統(tǒng)的接口以及完成時(shí)間，做好數(shù)據(jù)的集成工作。在整體建設(shè)過程中，應(yīng)該對(duì)以上問題統(tǒng)籌考慮，一并規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)施，使得通信技術(shù)以及相關(guān)的配套設(shè)備能夠得到有效的提升。從基本原則上來講，配電自動(dòng)化分站和配電管理中心之間應(yīng)該選擇具體的光纖設(shè)備作為傳輸?shù)拿浇?。在不具備相關(guān)條件的前提下，方可采用其他的介質(zhì)作為通信的主要方式，予以補(bǔ)充。從終端到配電自動(dòng)化分站之間的數(shù)據(jù)傳輸，需要以現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際情況作為電力載波的主要媒介，也可以采用光纖和專網(wǎng)作為通信手段。對(duì)于不同的自動(dòng)化分站來講，不但需要對(duì)所屬區(qū)域內(nèi)的自動(dòng)化信息進(jìn)行管理，還需要負(fù)責(zé)對(duì)其配電中心的管理。針對(duì)所屬的區(qū)域分站和大用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該選擇無線通信和光纖通信作為傳輸?shù)姆绞健Ａ硗?，?duì)于變電所設(shè)計(jì)的線路開關(guān)以及個(gè)別小配電站等區(qū)域與其他變電站之間的數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)該選擇載波無線通信技術(shù)手段，同時(shí)應(yīng)該支持?jǐn)U頻通信技術(shù)予以通信。針對(duì)用戶端內(nèi)部的供電、讀表操作等服務(wù)，均需要借助電力線進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，將潛力較大的低壓電力線路充分使用起來，作為通信媒介?；诖朔N功能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶端的控制，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄和反饋。

對(duì)于通信方式的建設(shè)，需要注意以下幾方面的問題。

（1）對(duì)于通信方式及自動(dòng)化的改造，應(yīng)該在原有的基礎(chǔ)上開展升級(jí)和改造工作，從而加快后續(xù)自動(dòng)化改造的進(jìn)程。同時(shí)，在改造過程中，需要做好原配電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的分析，從而提出相對(duì)完善的網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)方案，對(duì)方案進(jìn)行論證和完善，并在此基礎(chǔ)上新增個(gè)別監(jiān)督和測試裝備，做好自動(dòng)化的聯(lián)網(wǎng)工作。

（2）在對(duì)系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，還要考慮做好配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)自身的診斷功能。對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)作過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理，從而保障供電過程的順利完成。

4 結(jié) 論

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)于電力的需求不斷變化，傳統(tǒng)的配電方式已經(jīng)不足以應(yīng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和日常生活用電需求，如何創(chuàng)新供配電策略和自動(dòng)化配電技術(shù)已經(jīng)成為主要的研究課題，通信技術(shù)的變革是解決自動(dòng)化配電的主要手段之一。本文對(duì)此進(jìn)行了研究，提出了不同場景下通信技術(shù)的選擇方法?？萍及l(fā)展日新月異，電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步完善，為配電網(wǎng)自動(dòng)化通信技術(shù)的研究提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)平臺(tái)，為配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)改造提供了契機(jī)。