通信技术在配电网自动化系统中的应用

田新顺

摘 要：现阶段，通信技术在配电网自动化系统中的应用相当广泛，且其应用效果相当可观。在本案，笔者从电力线载波、微波通信、光纤通信、无线电通信角度比较分析了其在配电网自动化系统内的通信方式，并简要阐释了配电网自动化系统、若干通信方式的应用，从而对各通信方式的优点及缺点进行了探析，从而为配电网通信系统的可靠性、经济性及实用性提供了可能性。

关键词：通信技术 自动化系统 计算机 光纤通信

中图分类号：TN93 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0011-02

1 相关概念

配电自动化属信息管理系统，其融合了自动控制技术、计算机技术、数据库技术、数据通信技术及相关电力系统技术；配电管理系统（DMS）是指对变配电、用户用电整个动态的全过程进行监视、监控管理的综合自动化系统；随着现代计算机技术及通信技术的发展，其在配电网监控方面的应用相当普遍，通常把通信技术及现代计算机技术在配电网监控方面的应用称为配电网自动化技术，其以提高供电服务质量、提高供电可靠性、提高配电网络管理水平及提高供电企业经济效益为最终目标；配电自动化系统（DAS）是一种实现配电企业以远程实时的方式对配电设备进行监视、协调、操作的自动化系统。DAS能够对配电设备故障进行自动识别，且通过网络重构及故障隔离的方式，提高供电的经济性及可靠性。在本案，笔者就通信技术在配电网自动化系统中的应用展开讨论。

2 配电网自动化系统

配电网自动化系统（DAS）凭借着自身的优势正在逐步将传统配电方式取代，其甚至已经成为了电力系统未来发展的必然趋势。配电网自动化系统的构成成分有配电网数据采集和安全监控系统（SCADA）、需方管理（DMS）、配电地理信息系统（GIS）、馈线自动化系统、变电站综合自动化系统。

配电网自动化系统以自动化装置为依托对电力系统重复性工作（如监视并控制配电开关状态、电气自动检测、，查抄电表、负荷控制、电容器自动切换、自动调整电压等）进行管理，从而实现了人工干预量最低化。配电网自动化系统的功能有安全监视配电网、安全控制配电网、保护配电网。

配电网自动化系统有助于最大限度地开启配电网潜在功能，降低线损、提高电能质量。相对于输电网自动化系统，配电网自动化系统具有规模较大、设备要求高、建设费用高等缺点。此外，配电网自动化系统通信系统建设也因变压器、电容器、分支线过多，配电系统结构复杂，配电自动化系统终端设备数量过多而极具复杂性。现阶段，配电网自动化系统通信方式并不单一，且各种通信方式均不完美，其或多或少皆存在某些弱点及长处，即能够完全符合配电网自动化系统层次要求的通信方式尚未开发。就一个独立的配电网自动化系统而言，其仅以由多种通信方式组成的综合通信系统为依托，针对不同层次的实际需求合理分配通信方式。与此同时，配电网自动化系统内的若干终端设备的容量设定并不尽相同且相关要求也相当复杂，即大容量变电站RTU及开闭所RTU；小容量现场RTU；现场RTU设置故障录波、定值等。这样一来，配电网自动化系统内的若干终端设备无法按照同一通信规约进行布设，以至于相关问题极具复杂性。

因受到相关技术及机制不健全的制约，我国配电网现状不容乐观，则改造配电网拓扑结构势在必行，以此满足配电网自动化系统的要求，从而为计算机网络技术的充分利用及配电网自动化水平的提高提供可能。

3 配电网自动化系统的几种通信方式

配电网自动化系统主要以通信网为依托实现信息于现场设备与控制中心间传输，所以，通信被认定为配电网自动化内最核心、最关键的问题。配电自动化应以可靠性高的通信手段为依托，向各远方终端或执行机构下发来自控制中心的命令，并向控制中心传输来自于远方监控单元（RTU）的各种信息。

通信系统的具体要求取决于配电管理系统的复杂程度、规模、自动化程度。通常情况下，通信系统必须具有如下特征：通信可靠、适应今后对数据传输速率的要求、价格适宜、双向通信能力、通信不受限于电网停电或故障、配电通信实时性、通信系统可扩充性、易维护及操作。

可供配电自动化通信方式的数量随着通信技术的发展而不断增多，现阶段，将为常见的通信方式包括：电力线载波DLC；工频控制技术或过零技术ZCT；音频或脉动控制RC；无线电通信系统（甚高频VHF、微波MW卫星、特高频UHF等）；有线电视通道CATV；光纤通信OF；现场总线；无线扩频技术。

配电网自动化系统内各通信方式的应用均或多或少存在某些局限性，特别是传统电力线载波通信，其作为一种电力系统通信方式，其具备可靠、经济、简便、维护及安装方便等优点。但是，传统电力线载波通信因抗干扰能力差、要求发送功率大、接收灵敏度低、接收灵敏度低等缺点的存在而无法满足主干通道的要求。现阶段，在我国配电自动化系统中，DLC通信方式的地位仍然相当重要。若在电力线载波通信中引入扩频通信技术，其在解决相应通信质量方面发挥着重要的作用。

4 比较配电网自动化系统内的各种通信方式

现阶段，配电网自动化系统内较为常见的通信方式有电力线载波、微波通信、电缆或架空明线、光纤通信、RS-485及现场总线、无线电通信等。就配电自动化系统而言，尚无完全符合配电自动化系统通信要求的通信方式。在实际配电自动化系统内，以配电网具体情况为依据，实行“层次不同、通信方式各异”的原则，即构建混合通信系统，以此最大程度适应配电网自动化系统对通信方式可靠性及经济性的要求，且应用效果相当可观。主干网络允许使用光纤构成环网，该网路具备容量大、性能好等优势，即将其他通信方式收集的数据接入主干网络各接点上，再向主控中心进行输送。上述通信系统亦称混合通信系统，普通通信系统均可通过混合通信系统实现信息及数据的传输。若将混合通信系统应用到实际配电网中，其必须解决三个方面的问题，即经济性问题、可靠性问题、通信规约问题。因若干通信方式并存于同一配电网系统内，其势必会增加规约选择的难度系数。现阶段，变电站综合自动化内应用最为普遍的通信规约有、循环式规约（部颁CDT、C01、DXF5）、应答式规约（8C180、Modbus、4F等）、对等方式规约（DNP3.0）。比较分析各通信规约可得，DNP规约的应用效果最佳。

5 配网自动化系统内通信实现方案

现阶段，光纤、电力线载波、双绞线、无线等多种通信方式混合的混合通信系统在配电网自动化系统内的应用最为普遍。较为普遍的混合通信系统结构：干线通信网络的构建材料为光纤；以RS-485或现场总线技术（Can、Lonworks、Profibus等）为依托，将支线的TTU/FTU及干线TTU与干线FTU相联接，联接材料为双绞线，并借助高速光纤通道，实现向主站及子站传输信息的目的，且干线FTU应该具有集中转发的功能。馈线通信网的通信方式为光纤通信，其包括光纤环网、光纤以太网两大类，该两种光纤通信方式造价相差不大。10 kV电力线载波通信方式在馈线通信网中的应用效果也值得社会予以广泛关注，其尤其适用于长支线（城乡结合部）。就低压（220 V/380 V）抄表系统而言，电力线载波抄表通信方式应用效果最佳，且其性价比也相当可光。就低压电力线载波抄表模式而言，应用较为普遍的模式有：就集中式10～30块脉冲电表装一抄表器而言，抄表器主要通过集中器（配变站与低压电力线载波间）实现有效连接；将载波模块分别加装于各块电表内，但电表的集中程度一定要满足相关规定。比较分析以上两种低压电力线载波抄表模式可得，第二种模式的造价相对更高，但其在电表分散条件下的应用效果相对较好。集中器安装位置通常在配电变压器处，集中器与TTU允许合一，且1个/1个台区。

6 结语

综上所述，配电网自动化系统随着电网改造的深入而面临更高的要求，而要真正实现配电网自动化系统自动化水平及智能化水平的提高，计算机网络技术及通信技术将发挥着决定性的作用。现阶段，我国配电网自动化系统主要致力于在实践的基础上，实现其可靠性、经济性及实用性的切实提高。

参考文献

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