地區(qū)電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)及對通信系統(tǒng)的要求分析

丁文濤

（寧夏電力公司 吳忠供電局，寧夏 吳忠 751100）

0 引言

配電自動系統(tǒng)建設(shè)，首先是配電網(wǎng)發(fā)展的需要，其次是基于目前計算機(jī)、自動化、通信等技術(shù)發(fā)展的前提下，才得以順利開展，因此，在配電自動化設(shè)計時，首先要理清現(xiàn)有的設(shè)備、技術(shù)所能實現(xiàn)那些功能，從而核準(zhǔn)設(shè)計需求和目標(biāo)是否能夠?qū)崿F(xiàn)，下面就配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)及其對通信系統(tǒng)的要求進(jìn)行探討。

1 地區(qū)電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

1.1 提高供電可靠性

采用配電自動化技術(shù)迅速判斷出故障區(qū)域、將故障隔離在最小范圍內(nèi)并最大限度地恢復(fù)受故障影響的健全區(qū)域供電，縮短停電時間、減小停電面積，提高供電可靠性。采用配電自動化技術(shù)能在較短的時間內(nèi)完成大量開關(guān)的切換操作，實現(xiàn)大面積停電快速恢復(fù)。

1.2 實現(xiàn)配網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行

用配電自動化的遙測功能，監(jiān)測配電網(wǎng)的負(fù)荷分布，利用配電自動化系統(tǒng)對配電網(wǎng)進(jìn)行分析和優(yōu)化計算，通過遙控實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；通過均衡負(fù)荷擴(kuò)大供電能力；通過經(jīng)濟(jì)運(yùn)行降低損耗；通過對分散無功和調(diào)壓資源的協(xié)調(diào)控制提高供電電壓質(zhì)量。

1.3 實現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)集成

遵循 IEC 61968推薦的企業(yè)服務(wù)總線，采取規(guī)范的接口方式，實現(xiàn)與調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA）、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)（CIS）等的互聯(lián)，提高配電自動化系統(tǒng)運(yùn)行管理的智能化水平。

1.4 實現(xiàn)分布電源接入

安全、無縫地容許包括分布式電源如光伏發(fā)電、風(fēng)電、小型燃汽輪機(jī)、先進(jìn)的電池系統(tǒng)等各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，并做到“即插即用”。與此同時，分布式電源的接入和控制也對配電自動化系統(tǒng)提出了新的要求，尤其是涉及到配網(wǎng)潮流計算和分析以及分布式電源對系統(tǒng)的影響。

1.5 實現(xiàn)用戶互動技術(shù)

技術(shù)和經(jīng)濟(jì)手段綜合利用，改善對用戶的服務(wù)。面對激烈的市場競爭，改進(jìn)對用戶的服務(wù)，是增強(qiáng)電力公司競爭能力的重要手段之一。利用各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)手段，滿足不同用戶的需求，指導(dǎo)用戶合理、經(jīng)濟(jì)用電，鼓勵用戶參與和配合電力企業(yè)對供用電進(jìn)行管理和控制，提供用戶用電選擇權(quán)等是當(dāng)前配電自動化發(fā)展值得注意的一個動向。

2 配電自動化對通信系統(tǒng)的要求

2.1 可靠性高且抗電磁干擾能力強(qiáng)

配電自動化的通信系統(tǒng)中許多設(shè)備是在戶外安裝的。這意味著通信系統(tǒng)要長期經(jīng)受不利的氣候條件的考驗，如陰雨、大雪、冰雹、大風(fēng)和雷雨等。此外，長時間暴露在強(qiáng)烈的陽光下會加速一些材料的老化。因此，配電自動化的通信系統(tǒng)必須設(shè)計成為能夠通過常規(guī)維護(hù)，就可以在上述惡劣狀況下工作的系統(tǒng)。

配電自動化的通信系統(tǒng)在較強(qiáng)的電磁干擾（EMI）下工作，這會對通信的可靠性產(chǎn)生很大的影響。電磁干擾有可能以射頻的形式出現(xiàn)（如產(chǎn)生于間隙放電、電暈等的電磁干擾），也會以工頻的形式出現(xiàn)（如產(chǎn)生于變壓器、諧波干擾等電磁干擾）。雷電和故障以及涌流還會造成瞬時的極強(qiáng)烈的電磁干擾。對電磁干擾的容忍程度取決于要實現(xiàn)的自動化功能，例如，對于遠(yuǎn)方抄表系統(tǒng)，就不一定要讓通信系統(tǒng)抵抗由于雷電和故障造成的瞬時的極強(qiáng)烈的電磁干擾，因為可以選擇環(huán)境平靜下來后的某個時刻去完成遠(yuǎn)方抄表任務(wù)；但若要完成隔離故障區(qū)段以及恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能，就必須使通信系統(tǒng)在電力系統(tǒng)故障期間也能可靠工作、抵抗強(qiáng)烈的瞬間干擾。因此，能夠跨過故障區(qū)和停電區(qū)域保持通信，是對通信系統(tǒng)可靠性的一項基本要求。

2.2 經(jīng)濟(jì)性

由于配電自動化的通信系統(tǒng)的造價很可觀，因此通過恰當(dāng)?shù)剡x取合適的通信方式，可以節(jié)省大筆的建設(shè)費(fèi)用。如果通信方式設(shè)計得不合適，有可能會產(chǎn)生過高的建設(shè)投資，使得所建成的配電自動化系統(tǒng)的效益難以發(fā)揮出來。在編制配電自動化的通信系統(tǒng)項目預(yù)算時，不僅要考慮通信系統(tǒng)設(shè)備的造價，還要估算通信系統(tǒng)長期使用和維護(hù)的費(fèi)用。

2.3 通信速率

任何通信系統(tǒng)的帶寬都是有限的，帶寬越窄通信速率越低。在建設(shè)通信系統(tǒng)時，不僅要滿足目前的通信速率要求，還要考慮到今后發(fā)展的需要。一般600bit/s或以上的通信速率就能滿足配電自動化的大部分功能要求，對于諸如一遙數(shù)據(jù)這樣的功能，甚至低于300bit/s的通信速率都能滿足要求。

從功能的角度分析，在配電自動化系統(tǒng)中，進(jìn)線監(jiān)視、10kV開關(guān)站、配電站監(jiān)控和饋線自動化（FA）對于通信速率的要求最高，公用配變的巡檢和負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)方抄表和計費(fèi)自動化對于通信速率的要求較低；從配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度分析，集結(jié)了大量數(shù)據(jù)的主干線對通信速率的要求，要遠(yuǎn)高于分支線對通信速率的要求。

在選擇通信方式之前，應(yīng)當(dāng)先估算配電自動化系統(tǒng)所需要的通信速率，應(yīng)考慮到最壞的情形，并根據(jù)需要恰當(dāng)選取合適的通信方式和通信網(wǎng)絡(luò)組織形式。此外，在設(shè)計上應(yīng)留有足夠的頻帶，以滿足今后發(fā)展的需要。

2.4 雙向通信能力及可擴(kuò)展性

配電自動化的大多數(shù)功能要求雙向通信。先進(jìn)的負(fù)荷控制系統(tǒng)可以發(fā)送伴隨著地址的投運(yùn)或退運(yùn)命令，從而可以對被控制對象的獨(dú)立負(fù)荷或成組負(fù)荷分別進(jìn)行控制。對于故障區(qū)段隔離和恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能，則必須要求有雙向通信能力的信道。在這種情況下，位于遠(yuǎn)方的終端設(shè)備（例如柱上FTU）必須能向控制中心上報故障信息以便確定故障區(qū)段，控制中心必須能夠向遠(yuǎn)方設(shè)備發(fā)布控制命令，以隔離故障區(qū)段和恢復(fù)正常區(qū)域供電。

2.5 建立備用通信通道

配電自動化系統(tǒng)的主干通信線路由于集結(jié)了大量分散站點(diǎn)的信息，因而非常重要。主干通信線路一旦故障，將會導(dǎo)致一大片區(qū)域的配電自動化設(shè)備失去監(jiān)視和控制。因此提高主干通信線路的可靠性非常必要。

對于采用光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成的主干通道，可以采用光纖自愈環(huán)型結(jié)構(gòu)組網(wǎng)（SDH傳輸網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)自愈環(huán)網(wǎng)）。在通道發(fā)主故障時，光纖自愈網(wǎng)不需人為干預(yù)，能在很短的時間內(nèi)從失效故障中恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)。

2.6 確保在電網(wǎng)停電或故障時不影響通信

要滿足配電網(wǎng)的調(diào)度自動化功能和故障區(qū)段隔離，及恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能這就要求，即使在停電的地區(qū)通信仍能正常進(jìn)行。特別是采用電力線作為通信信息傳輸媒介的載波通信方式在這個問題上會面臨許多困難。因此，必須考慮故障或斷線對通信方式的影響。另一個必須考慮的問題是在停電地區(qū)的遠(yuǎn)方通信終端設(shè)備（如 RTU、智能電度表和負(fù)荷控制設(shè)備等）的供電問題，應(yīng)當(dāng)為它們提供后備電源或其它供電手段（如 UPS和蓄電池等）。

2.7 通信設(shè)備便于操作與維護(hù)

配電自動化通信系統(tǒng)規(guī)模往往較大，而且通常采用了多種通信方式相結(jié)合。因此在設(shè)計上，通信設(shè)備的各項指標(biāo)應(yīng)符合國際、國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮盡可能地簡化這一復(fù)雜的通信系統(tǒng)的使用與維護(hù)。配電自動化系統(tǒng)的用戶大多不是通信與電子技術(shù)的專業(yè)人員，他們往往不熟悉通信設(shè)備。因此有必要對其人員進(jìn)行深入細(xì)致的培訓(xùn)，以提高他們的使用和維護(hù)技能，在對一種通信手段的經(jīng)濟(jì)效益分析時，應(yīng)將培訓(xùn)費(fèi)用考慮在內(nèi)。

3 結(jié)束語

總之，隨著計算機(jī)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展和對配電自動化的深入理解，通過相關(guān)生產(chǎn)廠家和應(yīng)用單位的不懈努力，我國的配電自動化技術(shù)以及相關(guān)一次電氣設(shè)備的制造技術(shù)日益成熟。

［1］劉健.復(fù)雜配電網(wǎng)簡化分析與優(yōu)化[M].北京:中國電力出版社,2002.

［2］范明天,張祖平.中國配電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)問題研究[M].北京:中國電力出版社,2008.

［3］王益民.實用型配電自動化技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2008.