配電自動化通信方式合理化配置方案探討

摘 要：通信系統的建設是配電自動化系統的關鍵環節之一。從目前的技術水平和應用效果來看，沒有任何一種單一的通訊手段能夠全面滿足各種規模配電自動化的需要，加之配電自動化通信建設受環境制約，運行維護受市政管理影響，都極大地降低配電自動化系統運行可靠性。本文將針對現有配電自動化通信方式在建設和運維中面臨的常見問題，結合實際情況，提出配電自動化規劃建設中配電通信方式合理的配置組合方案，從而兼顧通信可靠性和投資經濟性。

關鍵詞：通信系統；通信技術；配電自動化

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 06-0000-02

2000年開始，隨著計算機、通信技術的高速發展和城市客戶對供電可靠性要求的提高，全國涌現了配電自動化試點建設高潮。然而，由于缺乏統一的建設技術標準和有效地運維經驗，長期以來，大部分配電自動化試點都已失敗告終，形成了巨大的投資浪費。究其原因，不僅因技術不成熟，配電通信系統建設不合理和運維困難，也是造成試點不成功的重要因素之一，本文將對此著重分析。2009年5月，在特高壓輸電技術國際會議上，國家電網公司正式對外公布了“堅強智能電網”計劃，標志著智能電網在中國的正式啟動。至此，在智能電網的框架下，智能配電網建設及其通信支撐被賦予了重要意義。從上一輪失敗的經驗中總結到，通信系統的建設是配電自動化系統的關鍵之一，從目前的技術水平和應用效果來看，沒有任何一種單一的通訊手段能夠全面滿足各種規模的配電自動化的需要。因此，在配電自動化規劃建設過程中，充分考慮建設區域的環境因素和技術基礎，科學合理的制定配電自動化通信方式配置方案，將極大地提升配電自動化投運后的生命力和實用性。

一、配電自動化主流通信方式

配電自動化系統主要由配電自動化主站（以下簡稱配電主站）、配電自動化終端（以下簡稱配電終端），以及連接主站和配電終端的配電通信網組成，配電自動化通信網見圖1。配電通信網的特點一是通信傳輸距離比較遠，可能是幾公里或者幾十公里；二是一對多點通信，與配電主站通信的配電終端不僅數量多，而且地理位置非常離散。目前，主流的配電通信方式有三種：光線通信、配電載波通信和GPRS無線通信方式：

圖1 配電自動化通信網

（一）光纖通信方式

光纖通信是以光波作為信息載體，以一種適合光傳輸、損耗小、可彎曲的光導纖維作為傳輸介質的先進的通信手段，光纖的敷設可以附掛于架空線路，也可以施放于電力通道。目前光纖通信技術已經成熟，并且已在電力系統中廣泛應用，是現階段配電自動化試點工程中應用最為廣泛的通信方式。光纖通信傳輸容量大，中繼距離長，滿足現有城市和農村配電線路長度規模的通信，而且通信可靠性高，不以受雷電和開關操作，以及電磁環境干擾等因素影響。但由于光纖相對造價高，施工環境復雜，存在與電力線路同桿、同溝施工和運行，既有施工安全風險，也易受線路故障波及。

（二）配電載波通信方式

配電線載波通信PLC是利用配電線路作為傳輸媒介的通信方式， 架空線路通過線纜導線進行傳輸，電纜線路則是通過電纜屏蔽層進行傳輸，是電力線特有的一種通信方式。電力線載波通信有如下優點：安全為電力公司所控制，因而便于管理：連接溝通電力公司所關心的任何測控點。但也存在如下缺點：數據傳輸速率較低；容易受到干擾、非線性失真和信道間交叉調制的影響；配電線載波通信系統采用的電容器和電感器的體積較大、價格也較高。

（三）GPRS無線通信方式

GPRS無線通信方式（General Packet Radio Service）英文簡稱，由駐地通信服務商提供，一般情況帶寬較低，最大帶寬114kbps，特別適用于間斷、突發性或頻繁、少量數據傳輸，同時也能肩負大量數據的傳遞工作，可基本滿足“遙控、遙測和遙信”通信需求。對于配電網來說，無線通信是一種廣域通信手段，不需要敷設線路，也不需要電力公司安排人員進行專業化運維，省時省力，但在負荷較為集中的區域，無線通信方式的信道容易擁擠，影響通信可靠性。

二、配電自動化通信網在建設和運行中的常見問題

從2009年開始的大規模配電自動化建設試點工程中，配電通信網的組織方式基本是以光纖EPON為主，少量電力載波PLC和無線GRPS通信為輔，但由于沒有較好的應用經驗和合理的配置方式，電力載波和無線GPRS通信僅是以試驗驗證方式建設。因此，三種各有優劣和特點通信方式沒有建設和應用到符合要求的地方上，從而既造成通信方式搭配組合不合理，影響通信質量，也造成了配電自動化通信投資金用不必要地浪費。主要問題具體如下：

（一）受市政規范化管理影響，光纖施工難度較大

在城市地區，大量架空配網線路入地，配電光纖建設自然要跟隨一次線路采用入地敷設，受市政規劃、城市交通等情況影響，光纖施工現場環境較為復雜，若遇見電力通道不通或者管孔資源枯竭等問題，還需要對城市道路進行開挖或者新建通信管溝；同時大量開閉所都在樓宇戶內，光纖進戶施工涉及在用戶產權內工作，施工難度更大。

（二）受經濟發展影響，光纖外力破壞嚴重

配電線路桿塔桿尖對地距離通常為12米至15米之間，配電光纜基本附掛在380V低壓線路下層，對地距離一般為4米至8米之間，因此，在通信線路交叉跨越道路處，容易被超高車輛掛斷；而入地敷設的光纖線路，也容易受到野蠻施工外力破壞，從第一批配電自動化試點單位運行數據來看，造成配電終端掉線的主要原因之一即為通信光纜被外力破壞。

（三）混合線路全線使用載波，通信效果不理想

隨著城市建設發展，除少數電纜化率高的城市，大多城市區域已鮮有純粹的架空線路或者電纜線路，架空和電纜的混合線路已成為主要的城市配電線路模式。從變電站出口到末端配電設施，中間有重復多段架空和電纜，全線采用載波通信，不僅通信距離長，有些超過十公里，而且載波設備要在每一個架空和電纜連接處進行橋接轉換，通道的噪聲干擾大、信號衰減也大，從應用效果來看，有時對配電開關的遙控命令需要下發多次，才能成功地收到反校信號。

（四）集中使用無線通信，通信質量時好時壞

配電線路負荷較重，線路上采用無線通信的開關設備和配電設施數量多，而線路周邊供區范圍內樓宇密集，存在大規模的移動通信用戶，造成配電終端通信質量可能會受基站運行可靠性和接入容量影響。如在運行中發現部分區域無線通信的配電終端，在某一通信交互頻繁的時段，發生通信通道頻繁投退問題。

三、配點自動化通信方式合理化配置方案

鑒于本文第二章對配電自動化通信網在建設和運行中的常見問題的梳理分析，現結合配電自動化規劃建設中的技術條件和實際環境因素，提出以下配點自動化通信方式合理化配置方案：

（一）結合城市負荷區域制定配置方案

按照《配電網規劃設計導則》標準，根據負荷密度或者重要程度劃分為A+、A至E六類，顯而易見負荷水平越高，越接近城市負荷中心，供電可靠性和重要性要求自然越高，那么在這種區域內規劃建設配電自動化通信網應首先考慮光纖通信，少量不滿足光纖敷設的站點輔以載波通信進行補充，如A+、A和部分B區；而負荷相對不太重要的C、D、E區域，供電范圍廣，配電設備數量少、較離散，可優先采用無線通信方式，特別重要的用戶和設備可采用少量光纖。

（二）根據配電網網架發展成熟度進行規劃配置

若負荷增長速度較快，配電線路及設備新投異動較為頻繁的區域，宜考慮采用無線通信方式建設配電站點；而配電網架發展較為成熟，線路及設備基本沒有變動的區域，則可結合環境條件，宜采用光纖通信方式建設配電站點。

（三）根據配電終端的實現功能的重要性劃分通信建設方式

要建設“三遙”的站點，考慮到“遙控”和“饋線自動化DA”對通信及時性和準確性的要求，應考慮采用光纖通信，而“二遙”和“一遙”站點對通信的時效性要求低于“三遙”站點，可考慮無線通信方式。

（四）根據配電開關的重要性，確定通信配置方案

一條配電線路中既有柱上開關，也有環網柜和分支箱開關，柱上開關又分為分段開關、支線開關和聯絡開關，環網柜和分支箱可分為進行開關和出線開關。那么根據開關的重要性，涉及聯絡環路上的開關，重要的分段開關、第一級支線開關和環網柜的出線開關，可優先考慮光纖通信方式，其余類型開關可以考慮無線通信方式。

（五）其他配電通信建設配置方式

受市政道路和建筑影響，原計劃采用光纖通信方式的配電終端站點，存在光纖敷設不通的情況，可進行具體分析，若配電終端站點位于樓宇戶內，可以考慮通信接入網采用配電載波通信；若光纖無法達到的戶外終端站點，則可以考慮采用無線通信方式代替。

四、結束語

隨著配電自動化建設規模的逐漸擴大，配電自動化項目的投入產出比，越來越受到政府和電力部門的關注，而配電自動化通信建設方式關系到配電自動化建設成敗的關鍵因素之一也廣泛受到關注。因此，在配電自動化規劃建設中，充分考慮各種通信方式特點，因地制宜的配置多種通信方式組合，將有效提升配電自動化建設效率和確保其持久的生命力。

參考文獻：

[1]Q/GDW 625-2011 《配電自動化建設與改造標準化設計技術規定》.

[2]Q/GDW 626-2011《配電自動化系統運行維護管理規范》.