通信技术在自动化系统中的监控功能

2017-02-14◆肖雪

网络安全技术与应用 2017年1期

关键词：配电配电网供电

◆肖雪

（佳木斯大学黑龙江 154007）

通信技术在自动化系统中的监控功能

◆肖雪

（佳木斯大学黑龙江 154007）

在配电自动化系统中，通信系统的建设是十分重要的环节。自动化系统的各种功能都是用来反映远方设备运行数据信息的。随着通信技术的发展，目前可选用的通信方式有很多，包括无线、光纤、配电线载波、有线电缆等多种通信方式，结合配电自动化系统的通信选择方式，必须探究各种其应用功能。本文简述了通信系统的相关知识，分析了通信自动化系统在电网建设中的设计要求及其功能，阐述了配电自动化系统的通信方式，结合实际情况满足配电自动化系统在进行信息传输时的要求。

配电自动化; 通信系统; 光纤通信

0 前言

我国城市的供配电网用户的信息传输信道非常充裕，但是所采用的通信方式却很落后，究其原因是因为我国的通信系统发展的还不成熟。配电自动化是将计算机、通信技术、控制技术和现代化设备及管理集于一体的综合信息管理系统，在一些工业发达国家中，配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、用户负荷控制和远程抄表等系统于一体的配电网管理系统，其功能能满足于配电系统自动化所有层次的需要[1]。在一个配电自动化系统中，经过多种通信技术组合的通信系统可以按实际需求采用合适的通信方式。我国电力网分为输电网和配电网，输电网是完成电能长距离传输的电力网络，又称为电力系统中的主网。配电网是通过各级配电设施逐级分配给用户的电力网络。配电网接线方式结构简单清晰，主干线路多装设2～5级分段开关，采取单电源供电方式多用于城市郊区供电线路[2]。配电自动化已成为配电网发展的必然趋势，作为配电自动化系统的重要系统---通信网络，需要针对不同地区配电自动化建设模式，组建与之匹配的配电通信网。

1 配电自动化

图1 标准型配电自动化系统结构图

配电自动化可以从两个方面来定义，从广义上讲，是指将先进的电子技术应用到通信技术上，实现提高对配电网正常运行时的控制、检测和故障时的处理速度，并且实现对配电的生产管理、设备管理的自动化。从狭义上讲，是指当配电网出现故障时，能够实现自动化处理，主要包括故障检测，故障定位、隔离和非故障区的供电恢复整个过程。目前，随着对供电可靠性的重视程度加大，未来配电网自动化建设将掀起高潮，到2020年配电自动化覆盖率将达到100%。而全国性的配电自动化规范目前也正在制定过程中，这对主流电力设备企业无疑意味着持续利好。

2 通信系统概述

配电网是电力系统向用户供应电能和分配电能的重要环节，其是提升客户服务质量和提高企业运行效率的关键。由于目前我国的配电网建设相对落后，断电线路检修影响了用户供电可靠性。有效提高供电质量和供电可靠性成为配电自动化系统必须攻克的难题。随着配电自动化的应用实施，一些典型的配电自动化系统用于实现数据业务和操控命令中，具备双向实时功能的网络需要这样的通信网络作为支撑，因此，配电通信网的规划组建成为推广应用配电自动化系统的重要因素。配电自动化系统涉及的终端数量多，而且需要一个有效、可靠的通信网。配电自动化的通信系统所采集的数据和监控对象都是运行在恶劣的环境中，可以跨过故障区和停电区保持通信，抵抗瞬时干扰并长期稳定可靠地工作，即使是在线路停电时通信系统仍能正常工作。同时通信系统还要有经济性，为了避免过高的建设投资，通信系统可以通过恰当地选取合适的通信方式，利用现有的主网通信资源进行主、配网整体规划，充分发挥配电自动化系统的功能[3]。

3 配电自动化中通信系统设计

配电自动化通信系统要按照分步逐级实施的原则，一是要优化设计网络路由，充分利用现有的网络资源，使通信网络的宽带的速度能保障网络具有可扩展性; 在布局实施的时候，要采用独立的网络结构不与其它通信网络有交叉合并，对通信系统的管理尽可能与上一级管理中心靠拢; 因经济情况不同导致的配电网发展情况不同，通信系统建设不能一蹴而就，必须循序渐进; 科学确定配电自动化中通信系统的网络结构，配电网络的通信系统结构要结合配电终端数量与通信数据总量采用层次结构[4]。如果所在区域的配电终端数量不大的时候，需要采用两层通信结构，这种电网通信结构可以缩短建设周期，节约资金。

4 配电自动化系统的通信方式

在电力系统中，较常用的通信方式分为两线对地传输方式，相间结合传输方式以及回路间结合传输方式。在电力系统中，载波通信主可以沿着电力线传输到电力系统的各个环节，不仅仅要满足双向通信的要求，而且还要适用于可靠性要求不高的支线数据采集。

4.1 无线传输方式

无线通信系统可以构成双向通信系统。所有的无线通信系统都很容易安装，依靠机内备用电源仍能进行通信，在配电自动化系统中应用比较广泛。但是无线通信也有一定的局限性，比如无线通信不利于市中心地区，因为市中心有多高层建筑物，也不利于多山地区，另外，有些区域有强烈的电磁干扰，也会使无线电通信成功率低，不可能进行。

4.2 光纤方式

光纤通信以光导纤维作为传输介质的先进通信手段。光纤通信的优点有通信速率高、可靠性高、传输损耗小、抗干扰、并且具有较强的抗腐蚀能力。另外光纤通信的组网方式可利用公用光纤电话网进行数据传输，也可以利用专用网络传送数据信息，但是缺点是投资费用相对较高。

光纤通信网络配置方式主要有以下几种[6]：

（1）点对点配置方式

这种方式主要用于两点之间距离比较长，比如超过几十公里，或距离中心站比较远的站，不容易链接到环形网中。

（2）主站-子站配置方式

这种方式支持两个节点以上的多点通信，只有一个主站进行寻址和查寻，每个子站接收命令，确认地址相符后予以响应，这种方式适合多节点、系统分散的地方。

另外，还有环网通信对等配置方式，这种方式环网中每个站点都能是主站，但传输数据时只能有一个主站，通过设置转发开关来区别子站和主站。