配电自动化系统中通信网络的规划分析

摘 要：随着经济的快速发展，生产力的快速发展使得各个行业对于电力的需求不断提升，在此背景下电力部门对于配电自动化系统的功能提出了更高的要求[1-2]。在配电自动化系统中通信系统有着非常重要的作用，因此要想实现高效、持续稳定的电能供应就应该对通信网络方式进行分析和规划。

关键词：配电自动化系统；通信网络；规划

通过通信通道将各项命令传送到终端、再对远方的设备进行信息收集从而对各配电设备进行实时控制和监视这就是配电自动化系统[3]。不断地将远方的终端数据信息进行交换。配电自动化系统可以大大地减少通信系统的价格，因此受到广泛的应用。

1 基于对通信系统的要求

终端数量多、规模巨大，自动化装备丰富且地域分布广是配电自动化系统的优势，需要一个有效和可靠的通信网。配电网自动化所将要实现高度不同、电网的规模不同，那么对于通信系统的要求也各不相同[4]。

1.1 通信系统的可靠性

配电自动化的通信系统均安装在户外，因此对于监控对象的数据回馈受到外部影响非常大，比如环境的变化、外力破坏等，另外通信系统必须能够保证停电区和故障区以外的地区通信顺畅，必须具有超强的抗干扰能力，即使线路处于停电状态依然能够正常运行，所以通信系统的可靠性非常的关键。

1.2 通信系统的经济性

在建设配电网自动化系统时，必须考虑到其总体的经济效益，一般的投资都不应过大，可以在选址上以及通信方式的选择上考虑压缩成本；除此之外，可以尽可能地去利用主要网络通信资源，将主网络和配网络统一规划，这样就能够防止重复投资情况的出现，让新建的配电自动化系统的经济效益、社会效益充分的展现出来。

1.3 通信系统的实时性

通信系统不仅能够实时监测各个设备的运行情况，还要能够实时的收集其数据信息，并生成统计报表方便工作人员及时判断设备和线路是否出现故障等，从而保持供电的高质量。

1.4 容易操作维护简单

由于配电自动化通信系统其规模较为巨大，因此想要单纯采用一种通信系统几乎无法满足其所有的功能，一般的都是将多种通信方式结合起来使用，鉴于此在设计的过程中应该尽量对通信系统的使用、维修进行简化。标准的通信协议的选用一方面能够显著提升整个系统的兼容性，同时对之后的应用进行扩展。

1.5 具有可扩充能力

配电自动化通信系统在满足现如今的数据传输需求之外，还要满足更新换代之后数据传输的需求、换代设备与老设备的互联和兼容的情况。所以要具备扩充能力，所谓的扩充不仅仅指内存方面的扩展，还要具有较强的互联性和兼容性。

2 配电自动化通信方式对比

现如今通信技术的发展可谓是日新月异，目前可以选择的通信方式也是越来越多，在配电自动化系统的应用中需要根据其实际情况选择合适的通信方式，所以作为配电网络自动化的工作人员其首要任务就是熟悉掌握各种通信技术的优劣性。

2.1 载波通信

电力线载波通信（简称PLC）按照传输方式的不同可以分为4种类型，即一线对地传输方式、二线对地传输方式、回路间结合传输方式以及相见结合传输方式等。电力系统中载波通信主要应用于语言通信所需信息、SCADA和电力线传输继电保护等领域，该种通信方式能够将信息传输到电力系统的任何环节，在不用考虑专用线路的情况下甚至能够满足双向通信的需求。以现在的技术水平作为参照，典型的配电线载波通信系统的波特率已经超过了150Bit/s，并在此基础上实现双向通信。

但是该种载波设备不宜安置在户外开关位置，主要的原因是不利于接地闸刀的处理，虽然载波通信技术对于配电自动化有着巨大的作用，但是若想仅使用该种方式则无法满足其需求。

2.2 光纤通信

所谓光纤通信是指信息传输的载体是光波，而信息数据传输的介质为光导纤维的新型通信方式，光纤通信的优势主要表现在以下几个方面：

（1）光纤通信的容量大且传输的频带非常宽，其频率甚至是微波频率的10万倍以上，相应的其通信容量和传输宽带也是微波的10万倍以上；（2）传输信息的衰减消耗非常小，长短距离的传输都能够很好的满足；（3）体小质轻，具有超强的抗酸碱能力、抗腐蚀能力和抗干扰能力，可以高空架设也可以地下敷埋处理；（4）光纤通信有外部包层和芯部包层，而光信号均是通过芯层进行传输，所以在抗干扰能力非常强悍。

光纤通信的同样由其自身的缺点，比如其在线与线之间的连接时比较困难，强度方面也完全比不上普通的金属线，在架设或者敷埋时弯曲度不要过高，同时在耦合和分路方面同样不够方便。

2.3 现场总线

现场总线是一种数字化、开放式且能够双向串行和呈现多分支结构的先进的通信方式，其主要用于配电自动化系统和智能化现场设备。优点是通信速率快、稳定性良好、可靠性高和抗干扰能力强等，相比于光纤通信而言现场总线的维护成本明显较低。现场总线通信方式非常适用于附近区域工作站通信、馈线终端设备（简称FTU）等。总线网络可以将线路上的网络节点全部连接，这样非常有利于网络节点的增加、缩减，能够实现点对点、点对多、全网广播数据的传送。某工厂现场总线通信方式的使用情况详见表1所示。

2.4 无线电通道

无线电通道的频率范围在100Hz-400Hz之间，而能够实现该种超级短波的设备主要是电台。超短波缺点是不能被空中的电离层进行反射、无法躲避障碍物，同时在地面传输的过程中消耗非常大，由于诸多方面的限制造成超短波只能以直线的方式进行传播，在具体的使用过程中还会受到地理条件等方面因素的影响。数据传送电台其设备相对比较简单，建设的速度也非常快，所以也更加的方便和灵活，在使用时选择合适的频率，再加上可靠的电源和信道便能够完全满足配电自动化工作的需求。

2.5 无线扩频通信

无线扩频通信技术可以利用超高的信号速率对原信号码进行扩频调制，可以将信号扩展到几兆赫兹的频带上，将扩频处理之后的信号直接调制到空间传输的载频上再行发送，接收端接到信号之后应用PN码进行扩解，扩解之后的信号都被还原成原来的窄带信号，但是那些非关联性的宽带噪声则维持之前的宽带。经过调节之后的窄带信号再行过滤从而分离出其中能够用得到的信号，这样能够显著的降低误码率。

在没有任何通信线路的情况下，但是却要传输语音、图像和数据时就可以使用无线扩频通信方式，该种通信方式的优点有以下几个方面，抗噪音、抗干扰的能力显著；能够有效的预防信号遭截获，同时具有高保密性的特点；只需进行单次投资方能够长期使用。

3 通信方式选择

（1）配电控制中心（主站）到分中心（子站）的通信是整个配电自动化的总动脉，因此在传送速率和信息容量上要求非常高，所以网络的选择上应该使用以太网；（2）市区则设计许多环网作为通信的主干道，依次连接主站和子站。主干道通信同样是整个配电自动化的主动脉，因此可以选择光纤网络；（3）对于郊区而言其配电设备异常的分散，设备之间的距离也相对较长，如果采用空中架设通信线路则投资较大，所以可以选择电力线载波等；（4）在各种抄表终端上则可以使用低压配电线率载波方式；（5）对于旧城区而言其配电自动化的翻新主要有手机用电话通信通道，这种通信方式的成本非常低，而且见效非常快；而对于新建的小区，在通信方式的选择上应该优先考虑电缆通信或者光纤通信；（6）负荷管理的对象是分布较为广泛的客户群，通过对客户的电能运行情况的实时检测，同时还能够将一些电力局信息进行传递，该种方式对于通信系统的可靠性和传送速率要求较低，所以在选择通信方式上可以使用无线扩频等；（7）主干道上光Moden分支上的通信，其另一端都和设备终端相连，所以能够使用光Moden辐射形式，因此通信方式的选择也将更多，比如电力载波方式、光纤方式以及无线扩频方式等。

4 结束语

配电网络自动化系统的实际功能非常的繁杂，因此单个通信系统远远不能满足其需求，所以要根据配电网络的实际情况选择合适的通信方式，有时按照所实现的功能要求还要构建综合性的通信系统，而综合性的通信系统需要从技术层次和经济两个方面共同考量，总而言之综合性通信系统就是让配电网自动化系统不断趋于完善。

参考文献

[1]吴琳，郭兆成，张大巍.无线专网通信在大连配电自动化中的应用[J].电力系统通信，2012（1）.

[2]姚日秋.配电自动化系统中通信系统的分析实践[J].机电信息，2009（36）.

[3]高峰.县级配电自动化系统中的配电网络规划原则[J].黑龙江科技信息，2013（25）.

[4]麦海波，李克文，俞小勇.配电自动化无线公网通信网络协议的分析与选择[J].广西电力，2012（6）.

作者简介：吴新水（1978-），男，湖北省黄石市大冶市人，工作单位：湖北省大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿，职务：技术员，研究方向：供配电自动化。