配电自动化通信系统的研究

唐婧壹

(山西机电职业技术学院，　山西　长治　046011)



配电自动化通信系统的研究

唐婧壹

(山西机电职业技术学院，山西长治046011)

摘要：通信系统是配电自动化系统中的重要组成部分，控制中心分布网络实现数据远程采集、传输和远程控制，其结构和功能在配电自动化系统中起着非常重要的作用。文中对几种常用的数据通信方式进行研究，针对城市和农村配电自动化系统的特点和要求，提出了一种配电自动化系统解决方案适用于城市和郊区。

关键词：配电自动化；通信系统；远程采集；解决方案

一、引言

在我国，随着科学技术和社会经济的飞速发展，供电的可靠性越来越重要。对于较发达城市，即使电力中断很短时间，也会导致人们心理恐慌和巨大的经济损失，在新阶段新情况下，如果继续执行原来的操作、控制、维护和管理等，那么已无法跟上社会的发展，必须降低运营成本、提高电能质量和供电可靠性，让更多的用户加入进行，电力公司积极开展配电自动化系统的研发。

配电自动化系统需要有效的通信手段，控制信息在终端与主站之间传输，许多通讯方式都可以满足需要。城市和农村都有自己的地域特色，配电网的分布非常的复杂、环境恶劣、单点数据通信少等。还没有单一的通讯方式可以满足系统要求。

从城乡配电自动化现状出发，研究配电自动化的通讯方式，研究满足技术要求、性能可靠、价格合理等优点的配电自动化系统通信方式，为我国城乡配电网的发展，提供参考和借鉴。

二、配电自动化通信系统的特点

在电网调度自动化和配电自动化系统中数据通信是重要的组成部分。数据通信可以在厂站内部、厂站和控制中心之间发生。配电网自动化系需要一个有效的广域网，完成数据和控制命令的传输，配电自动化通信系统也有其独特的特点。

（一）终端节点的数据极大

配电网由变电站、配电变压器、无功补偿等组成，为了能够将配网和变电站的设备进行有效监控，在低压侧需要装设大量的智能装置，这些智能装置能够进行远程控制和自动的抄表等功能，在配电自动化系统中的终端节点比较庞大。

在实际工作中，为了降低成本，可以直接对重要的设备进行监测，简化系统的结构。在我国，在同一地区调度自动化系统少一个数量级的终端数量，以及一些大中城市就需要成千上万的终端节点。

（二）通信距离短

配电自动化通信节点距离短，往往采用主配电通信网络和分支通信网络结合。一个社区的FTU、自动抄表、监控都需要变电站BTR或者是开闭所来进行转发，通信距离一般控制在2-3公里内。

（三）数据通信量少

配网中的主要设备就是变压器和断路器，配网自动化主要对这些设备进行监控，通信的数据量很少。其数据量相对于电网变电站的数据量要少很多。

（四）通信节点分散

因为配网设备本身就具有分布广泛的特点，而自动化终端同配网设备连在一起，从而导致通信的节点较为的分散。

三、配电自动化数据的通信方式

(一)对通讯的要求

通信系统中的配电自动化需求取决于系统规模和复杂性。在一般情况下，配电自动化通信系统中有以下几个方面的要求：

1.通信的可靠性

通信系统安装在室外。这意味着，通信系统承受较长时间的环境挑战。此外，长时间暴露在强烈的阳光可能会导致老化。因此，配电自动化通信系统必须定期维护，使系统在恶劣的环境下工作。

2．通信系统成本

由于配电自动化通信系统的成本很高，选择合适的通信方式，会节省大量的成本，不仅考虑设备成本，也要考虑维护和使用成本。

3.通信速率

通信方式的选择应首先估计配电自动化系统的通信速率，我们要考虑最坏的情况，选择通信方式和通信网络。此外，带宽的选择应该满足未来的升级需要。

4.通讯能力（双向）

配电自动化系统需要双向通信功能要求，为了实现这一功能：在故障隔离和供电恢复方面实时检测负载设备，就必须进行双向通信。

5.抗干扰能力强

该系统工作在很强的电磁干扰环境，包括无线电干扰、频率干扰、瞬时高电压、大电流、雷电干扰等。

(二)几种常用的通讯方式

随着通信技术的发展，通信方式越来越多，根据配电自动化系统的具体情况，采用适当的通信方式，必须对各种通信技术的优缺点有较全面的了解。下面介绍配电网的通信方式。

1.光纤通信

光纤通信以光钎作为信息载体和传输介质，光载波的光源产生在光发射机，电信号转换成光信号。在光接收端，传感器将光信号转换成电信号。

其主要特点是：速度快、可靠性高、抗干扰性强等。可以同电缆一起敷设，通信质量非常好，缺点是投资比较大。随着科学技术的发展，光纤的成本不断压缩，在很多领域得到了应用，环网通信模式主-子站配置如图1所示。

图1　主站-子站配置方式

2.载波通信

电力线载波通信是在高频载波信号中携带传输信息，并通过电力线路传输。配电线路直接连接到每个用户和电器，具有无可比拟的优势，作为农村网络传输通道，这是最好的。

双向通信能力，大于300波特的通讯速率。从一个点的配电网馈线负载中读取数据和远程抄表等，载波是最合适的。

3.GPRS通讯

GPRS是为了移动数据业务的需求而开发出来。是一种新的分组数据传输服务，在GSM网络上发展而来。基于GPRS网络标准协议进行业务支持，提供很多的业务。

GPRS无线通信广泛应用于电力系统，其传输速率高、资源利用率高、覆盖率高等，很适合配电系统。

4.微波通讯

微波通信是一种以“接力”的方式，以微波频率携带信息，早期的微波通信是模拟的，在二十世纪中期，数字微波通信应运而生，相关理论和技术在不断发展中已趋于成熟。

微波通信不需要建立信道，还可以高速通信。但是，微波通信受空中信号的干扰比较严重，工程造价也比较高，因此微波通信应用比较窄。

四、配电自动化通信系统设计

根据系统的组成和分布特征，通信系统有很多种网络结构，一般采用分布式网络结构，主渠道和多层次的分支网络。通信系统分为两个层面：第一级是主网络到变电站RTU或二次主机。第二级是变电站RTU、分布仪、自动仪表读取设备。有一些数据，因为距离不适合集中转发终端。它可以直接传输到主机。配电自动化通信系统结构图如图2所示。

图2　配电自动化通信系统结构图

1.主站与子站之间的通信，需要良好的通信可靠性、高的传输速度等在主站与子站之间通信，当子站数多，位置相对分散。所以主机和子站通信采用光纤通信，如图3所示。

图3　主站-子站通信系统图

2.子站与终端之间的通信

子站与终端之间的通信要求数据量大，可靠性高，因此采用光纤自愈双环网方式，如图4所示。

图4　子站与终端之间的通信

3.TTU通信部分

TTU数据通信的特点是数据传输量大、对实时性要求较低、系统成本少、采用RS 485电缆，如图5所示。

图5　TTU通信部分

五、结论

在最多采用国内产品，慢慢形成自主研发的形势下，国内出现了越来越多的通信终端，如何完善国内的通信终端，使其在城市和农村电网改造工程中应用将越来越广泛，这将大大方便和完善城市和农村电网改造。笔者在查阅大量资料的基础上，研究各种通信方法，结合具体工程应用，提出系统解决方案，为以后的实际应用提供参考和借鉴。

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（责任编辑：袁媛）

中图分类号：TN915.02

文献标识码：B

[文章编号]1671－802X(2016)02－0067－04

收稿日期：＊2016－02－15

作者简介：唐婧壹（1984-），女，吉林榆树人，讲师，研究方向：电路与通信系统。E-mail：sophia2020@163.com．

Research on the Communication System of Power Distribution Automation

TANG Jing-yi
(Shanxi Institute of Mechanical&Electrical Engineering,Changzhi 046011,Shanxi)

Abstract:The communication system is an essential part of power distribution automation system.It is very important to realize remote data acquisition,transmission and remote control.The structure and function of the distribution network plays a vital role in the distribution automation system.In this paper,the characteristics and requirements of urban and rural distribution automation system are studied,and a new power distribution automation system which can be used both in the urban area and in the suburbs is put forward.

Key words：power distribution automation;communication system;remote acquisition;solution