城市配网自动化及其配网规划的应用浅析

李广文

摘 要：我国社会经济在发展的过程中对能源的需求量极大，电能则是其中主要的应用能源之一。当前，在电能应用的过程中主要通过配网来配送，但随着新用户的快速增加，以及电网线路设备的老化，配网应用自动化技术意义重大。在此背景下，对城市配网自动化及其配网规划的应用进行了简要的分析和探讨。

关键词：配网自动化；配网规划；同步性；网络环境变化

中图分类号：TM76 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.147

在城市发展的过程中，配网则是其基础模块之一，为城市的发展提供了稳定的电能应用，促进了城市经济的稳定发展。当前，随着经济的快速发展，城市配网在发展中也进行了较多的规划和完善。在此现状下，配网自动化技术的应用则引起了较多人的关注。如何针对配网应用良好的自动化运行技术，并且符合配网规划的发展，正式成为研究人员以及电力企业长期研究的问题。基于此，笔者针对当前城市配网自动化及其配网规划的应用进行简要的剖析研究，以盼能为我国城市配网的发展提供参考。

1 城市配网自动化

当前，随着科技的快速发展，电力技术水平得到了大幅提升，其中，配网自动化技术也得到了较多实践发展的机会。

在落实配网自动化的过程中，主要利用网络通讯技术、计算机技术将整体的配网系统纳入自动化管理系统。通过自动化管理系统，针对配网运行现状进行综合管理分析，具体涉及的管理项目有用户信息、配网运行状态、故障现状、配网结构等。在实际运行过程中，通过联合监控技术，针对配网运行现状进行实时监控管理。当前在配网运行中应用自动化技术，有效地提升了配网的运行质量，也提升了配网的供电质量。

2 城市配网自动化与配网规划的发展现状

当前，城市配网自动化技术在运行的过程中，其整体运行状况良好，但在部分地区，在实际落实的过程中出现了较多问题。此类问题具体体现为配网自动化在运行的过程中与配网规划产生冲突，例如配网自动化技术在应用的过程中，其管控区域与实际配网规划要求不符，最终造成配网自动化技术监控不全面，未完全发挥自动化技术的应用效果。

3 城市配网自动化应用的特点

当前，城市配网自动化技术整体的应用效果良好，为城市经济的发展奠定了良好的基础。在此情况下，笔者针对当前城市配网自动化技术的应用特点进行简要的分析。其中，具体的应用特点为：电能供应稳定性良好；快速确定故障区域，自动处理故障问题；实现配网运行的全面监控；有效地保护了配网运行中的电器设备。针对此类应用特点，笔者进行简要的分析介绍。

3.1 电能供应稳定性良好

在配网自动化技术应用的过程中，需针对配网运行状况进行状态分析。在此现状下，运用配网自动化技术对配网的运行状态进行优化，并实时处理配网运行中存在的问题，合理控制电压的稳定性，改善供电过程中的不良状况。此类技术在实施的过程中，具备保障电能供应稳定性的特点，有效降低了人工作业的风险，确保了电力企业的安全经营。

3.2 确定故障区域，自动处理故障问题

城市配网自动化技术在运行的过程中，其核心技术为网络技术。网络技术在应用的过程中，具备实时性、快速性、安全性特点。当前，在城市配网自动化技术应用的过程中，针对配网中出现的故障，自动化技术能够快速地进行故障点确定，并且快速地进行故障点的隔离以及供电的恢复。此类技术的应用，有效地提升了电网作业的效率，确保了用电户的用电质量。

3.3 实现配网运行的全面监控

在应用网络技术的过程中，如果硬件设备达到标准，那么软件的运行通常较为稳定。城市配网自动化技术在应用的过程中，通过软件结合硬件，实现城市配网运行的全面监控。针对配网运行现状进行分析整理，有效地提升了供电企业的效率，并在一定程度上提升了电力企业的效益。

3.4 有效保护了配网运行中的电器设备

城市配网在前期运行过程中未采用自动化技术，当配网运行中出现故障时，主要通过人工检修的方式进行故障点的排查。人工检修不但效率较低，而且风险较大，并且随着检修时间的延长，易造成故障设备的永久性损坏，严重损害了供电企业的利益。应用配网自动化技术，在故障出現时通过隔离故障区域的方式，快速确定了故障点，并且有效保护了电器设备，防止设备出现进一步的损坏。

4 城市配网自动化及配网规划的问题

当前，城市配网自动化及其配网规划发展的整体状况良好，但在细节方面还存在较多问题，例如项目发展同步性较差、配网自动化受限于网络环境变化。针对此类存在的问题，笔者进行简要的分析介绍。

4.1 项目发展同步性较差

城市配网自动化技术的应用属于配网建设工程中的辅助管理系统，一定程度上分析可归属于软件技术建设。配网规划则完全属于设计以及工程建设方面的硬件技术，当前2类技术在发展的过程中，整体上还存在同步性较差的情况。城市配网自动化技术能够快速地进行建设和普及，配网规划则需较长的时间进行研究，两者在具体实施的过程中，先为基础建设后为自动化应用。

针对此现状，城市配网规划可参考配网自动化技术的应用特点，例如参考其覆盖范围以及最大监控面积，并以此进行城市配网规划。同时在配网规划的过程中，将自动化应用技术进行同步设计，以此达到提升工作效率、加强供电企业科学化发

展的目的。

4.2 配网自动化受限于网络环境变化

配网自动化技术的核心为网络通讯，因此网络环境对于配网自动化运行影响较大。针对此现状，后期配网自动化技术应朝着改善通讯环境的方面发展，或进行网络传输技术的替代，例如通过射频技术进行通讯，以提升自动化技术应用的稳定性。

5 结束语

当前，我国城市配网自动化及其配网规划在发展的过程中整体状况良好，其中，配网自动化应用的具体特点为提升供电稳定性、快速确定故障区域、自动处理故障问题、配网运行全面监控、保护配网电器设备。此外，对于城市配网自动化与配网规划，供电企业还应朝着同步发展，研究网络通讯替代技术的方向发展。

参考文献

[1]赖日泳.城市配网自动化及其在配网规划中的应用[J].中国高新技术企业（中旬刊），2015（5）：137-138.

[2]任亚军.城市配网自动化及其配网规划的应用[J].科技创新与应用，2014（33）：189.

[3]陈志国.浅谈城市配网自动化及其配网规划的应用[J].科技创新与应用，2015（9）：115.

〔编辑：刘晓芳〕

2 常见的无线网络技术

在计量仪器收发系统中经常会使用到各种无线网络技术，比如蓝牙技术、Wi-Fi等。短距离无线通信技术和长距离无线通信技术相比，有非常多的不同之处，而短距离无线通信技术，比如蓝牙技术、Wi-Fi和ZigBee等在性能上也都不同，各有各的长处，也各有各的缺点，下面对此加以分析和比较。

2.1 ZigBee技术与蓝牙技术的比较

蓝牙技术在使用过程中虽然有很多优点，但是缺点也很明显。如果只是从环境检测领域的角度来看，蓝牙技术复杂、功耗大、要求距离近，这就会造成组网规模过小。在环境检测领域，我们要求的无线传输一定是可靠的，且能够抵抗各种电磁干扰。对于这样的要求，蓝牙技术是无法满足的。

2.2 ZigBee技术与UWB 技术的比较

超宽带无线技术（UWB）是一种低功率、无载波通信技术，频谱范围很宽。超宽带无线技术的特点是传输频率高、通信距离短，但是超宽带无线技术的设备价格较贵。在计量仪器收发系统中，传感器节点密度越大，其监测结果就会越准确，而如果传感器节点成本不高，在实际使用时就可以进行高密度的部署，不会带来成本的大幅上升，因此，可以通过高密度部署传感器节点换来更准确的监测结果。按照这个要求，超宽带无线技术的高成本对于系统而言就不适合了。

2.3 ZigBee技术与Wi-Fi技术的比较

Wi-Fi和ZigBee的工作频率相同，都是2.4 GHz，对于计量仪器收发系统而言，Wi-Fi最大的问题在于Wi-Fi设备一般需要常规充电，这在自然环境下无法完成。此外，Wi-Fi的带宽是被多个用户共享的，连接速度只能达到几百字节。因此，Wi-Fi技术对于计量仪器收发系统而言也是不合适的。

2.4 ZigBee技术与红外技术的比较

红外技术无线数据的收发是通过数据脉冲与红外光脉冲之间的相互转换来实现的，传输速率可达16 Mbps左右，接收角度在30°左右。

红外技术操作简单，成本低廉，但在日常应用中红外设备之间的通信不能有任何阻挡物，无法同时连接多台设备，且对方向性也有要求，设备的寿命也不长，这些缺点使得红外技术在计量仪器收发系统中难有用武之地的。

由于ZigBee技术具有以下的优势，所以，很多计量仪器收发系统采用ZigBee技术进行无线通信和传输：①ZigBee技术的功耗低。在通常情况下，终端ZigBee设备使用2节5号电池就可以运行半年到2年的时间。②系统对数据传输速率要求不高，ZigBee技术的传输速率可以满足要求。③ZigBee设备成本低、协议简单、存储空间小，频段也是免执照的，这些都可以使ZigBee设备的成本大大降低。④ZigBee设备从休眠状态转入工作状态一般只需要15 ms左右，因此，ZigBee设备的响应速度非常快。⑤ZigBee网络容量大，可以连接 255个ZigBee节点，通过路由器的使用，ZigBee网络甚至可以支持 65 000个节点。

3 无线网络总体结构设计

无线通信网络的拓扑结构主要有3种，分别为星型拓扑结构、树形拓扑结构和网型拓扑结构。星型拓扑结构具有明显的优点，比如网络简单、易管理维护等，星型拓扑结构也有很强的分布式处理能力，路由节点就是星型拓扑结构的分布式处理中心，它接收终端无线传感器节点的数据，并对数据进行处理，处理完成之后再转发。星型网络拓扑结构的主要缺点是在扩展性上，星型网络拓扑结构越大，增加节点就会越困难。

树形拓扑结构也可以被称作簇型结构，在树形拓扑结构中传感器节点被串联在一条链上或多条链上，链尾即是终端传感器节点，链头连接在一起类似于簇形，树形拓扑网络结构与星型拓扑结构一样简单，扩展不困难，但如果节点出现问题，则在自我调整上会比星型拓扑结构困难。

网型拓扑结构复杂，扩展不困难，但网型拓扑结构的算法难度较大，对于网络节点众多的情况，要分析清楚网型拓扑结构的路由是相当困难的。

树形拓扑结构适用于自然环境，但也存在一些缺点。本文将对ZigBee树形网络结构进行一些改进，具体的做法为：把固定网关用线缆相互连接，这些网关用于收集无线传感器传来的无线信号。网关并不能随时移动，无线传感器节点可变换位置，无线传感器采集到的数据通过射频模块无线发射出去，这些数据被传输至最近的网关，再通过总线传输到监控计算机上。计量仪器收发系统对无线传感器网络有特殊的要求，具体有3个：①网关节点和路由节点具有自组网的能力，能够探测到周围节点并能够确定与他们之间的连接关系。②网络具有自我修复能力，当增加1个节点、减少1个节点或某一节点发生故障时，网络能够自动调整拓扑结构进行修复。③如果网络部分节点失效，虽然网络可以自我修复，但由于节点的减少易造成数据堵塞的情况发生。因此，需要一种新的路由算法解决该问题，以保证整体网络中路由节点消耗能量的均衡，不会因为部分节点能量消耗过大而早早失效。

无线网络计量仪器收发系统网络结构图如图1所示。

4 结束语

计量仪器收发系统如果采用有线方案，则主要有线路过多、布线复杂、维护困难、线路易老化和磨损腐蚀等缺陷，这会造成较高的误报率，各种故障时有发生。基于此，将无线传感器网络技术应用于计量仪器收发系统中，能够解决上述问题，提高可维护性和扩展性。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕