淺談電力通信在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

呂元鑫

（廣州電力通信網(wǎng)絡(luò)有限公司 廣東廣州 510600）

淺談電力通信在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

呂元鑫

（廣州電力通信網(wǎng)絡(luò)有限公司 廣東廣州 510600）

為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而設(shè)計(jì)電力通信網(wǎng)絡(luò)，它同調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。性能優(yōu)越、穩(wěn)定、可靠的通信手段是電網(wǎng)供電和穩(wěn)定發(fā)電的基礎(chǔ)，但是電力通信的結(jié)構(gòu)和服務(wù)對(duì)象決定了其與電網(wǎng)密不可分。針對(duì)電網(wǎng)與電力通信的密切關(guān)系，本文就其在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的描述。

電力系統(tǒng)；電力通信；電網(wǎng)

1 概述

電力通信是電力行業(yè)的專用通信網(wǎng)絡(luò)，專業(yè)性強(qiáng)，電力通信的形成和發(fā)展是伴隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而來的，電力系統(tǒng)發(fā)展到哪里，電力通信網(wǎng)就在哪里建設(shè)，兩者間具有緊密的聯(lián)系。在行業(yè)中，電力通信網(wǎng)絡(luò)的作用主要有兩方面：①緩解由于公共網(wǎng)絡(luò)緩慢而造成的通信能力不足；②填補(bǔ)公共網(wǎng)絡(luò)難以滿足相關(guān)電力部門的特殊通信需求。

目前的電力通信業(yè)務(wù)可以劃分為兩種：①關(guān)鍵運(yùn)行業(yè)務(wù)；②事務(wù)管理業(yè)務(wù)。其中關(guān)鍵運(yùn)行業(yè)務(wù)是指數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)信號(hào)和調(diào)度電話系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)等等；事務(wù)管理類業(yè)務(wù)包括會(huì)議電話、會(huì)議電視、信息數(shù)據(jù)管理以及行政電話等。

作為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中非常重要的又一個(gè)環(huán)節(jié)，配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)是配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)系統(tǒng)，發(fā)揮著極其重要的作用。配電網(wǎng)通過通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、改變配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)以及優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)等功能。

2 電力系統(tǒng)通信方式

目前電力系統(tǒng)中采用的通信方式包括音頻電纜、載波通信、無線擴(kuò)頻以及微波通信、光纖通信等。其中音頻電纜是建設(shè)周期快、投資最好的一種方式，具有較高的性價(jià)比；載波通信主要被用于電力線傳輸、傳輸繼電器以及調(diào)度通信等方面，載波通訊利用現(xiàn)有電力配電、輸電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是電力系統(tǒng)特有的一種通信方式，充分利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)，載波信號(hào)在電力電纜的屏蔽層和中壓載波主、從機(jī)之間發(fā)送和接收，但輸電線線路實(shí)際上有很多節(jié)點(diǎn)，為了建立完整的載波通訊物理通道，要在所有節(jié)點(diǎn)處安裝耦合設(shè)備將節(jié)點(diǎn)所斷開的物理鏈路進(jìn)行耦合橋接。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示；無線擴(kuò)頻是目前用的比較多的一種方式，我國(guó)規(guī)定采用的擴(kuò)頻設(shè)備頻段是在2400～2483.5MHz區(qū)間；微波通信作為一種無線通信方式，通過電磁波在空間的傳輸實(shí)現(xiàn)信息的傳遞；光纖通信，作為未來國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)通信建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，目前在技術(shù)和性能上已經(jīng)都達(dá)到了非常穩(wěn)定，采用光纖通信的技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，它是未來建立高質(zhì)量、大容量、高速的電力信息網(wǎng)的最佳選擇。

圖1 10kV饋線載波通訊鏈路示意圖

3 配電自動(dòng)化系統(tǒng)

目前，我國(guó)采用的配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要由4個(gè)層次組成，即主站系統(tǒng)層、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)層或配電子站層、通信系統(tǒng)層以及站端系統(tǒng)層。按照軟件和硬件劃分可以劃分為智能開關(guān)、監(jiān)控檢測(cè)終端FTU、通信網(wǎng)絡(luò)、配網(wǎng)自動(dòng)化SCADA、GIS（地理信息系統(tǒng)）與SCADA、配網(wǎng)自動(dòng)化高級(jí)應(yīng)用軟件、系統(tǒng)仿真軟件、配電工作管理系統(tǒng)、用電管理自動(dòng)化系統(tǒng)、以及配電網(wǎng)能耗管理系統(tǒng)和其他系統(tǒng)等等，其中，配電工作管理系統(tǒng)包括運(yùn)行管理、網(wǎng)絡(luò)分析、設(shè)備檢修管理工程、配電規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用電管理自動(dòng)化包括客戶信息系統(tǒng)、遠(yuǎn)程載波抄表系統(tǒng)及用電營(yíng)業(yè)管理系統(tǒng)、復(fù)合載波系統(tǒng)、用戶故障報(bào)修系統(tǒng)等，配電網(wǎng)能耗管理系統(tǒng)的工作包括能耗統(tǒng)計(jì)分析、變壓器負(fù)荷管理、配電網(wǎng)在線經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。

4 配電網(wǎng)通信系統(tǒng)特點(diǎn)

與輸電網(wǎng)通信設(shè)備不同，配電網(wǎng)的通道相對(duì)較短，但是終端數(shù)量卻非常的多，而且配電網(wǎng)的管理系統(tǒng)和自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的不同功能決定了他們對(duì)通信的功能也有著不同的要求。其中配電網(wǎng)的管理系統(tǒng)和自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的通信要求如下：

4.1 可靠性要求高

配電系統(tǒng)的工作環(huán)境一般較差，通信設(shè)備絕大多數(shù)被暴露在戶外，承受著外在惡劣自然環(huán)境的干擾以及其他電磁場(chǎng)的干擾，同時(shí)還要考慮到設(shè)備維修方便。配電網(wǎng)的工作環(huán)境決定了其需要由較高的可靠性，以及維修性方便等特點(diǎn)。

4.2 經(jīng)濟(jì)性

配電系統(tǒng)的設(shè)定是以賺取利潤(rùn)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)的。因此，為了能夠不影響配電自動(dòng)化系統(tǒng)的總體經(jīng)濟(jì)效益，要求通信系統(tǒng)投資在合理的預(yù)算內(nèi)，投資不能夠過大，維護(hù)費(fèi)用和建設(shè)費(fèi)用也不能夠太高。

4.3 通信要求高

為了能夠使用方便，要求配電通信系統(tǒng)具有雙向的通信能力。配電通信系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該增加輔助設(shè)計(jì)，便于以后的擴(kuò)展，要求在主干線發(fā)生停電等突發(fā)事故時(shí)，系統(tǒng)功能不受影響。針對(duì)配電網(wǎng)分散多的特點(diǎn)以及未來時(shí)代的發(fā)展需要，要求在數(shù)據(jù)傳輸率方面需要滿足現(xiàn)在和未來的要求。

5 城區(qū)配網(wǎng)通信方式選擇

在配電網(wǎng)通信系統(tǒng)中，不同需求的配電網(wǎng)通信方式也不相同。

5.1 低壓電力線載波

低壓電力線載波主要用于用戶的抄表，這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)是充分利用了現(xiàn)有系統(tǒng)的鏈路式結(jié)構(gòu)，也即是我們常說的電力線；該方式的最大缺點(diǎn)是傳輸距離短、容量小、通信質(zhì)量差等，當(dāng)載波鏈路發(fā)生故障時(shí)，需要停電來處理故障，對(duì)供電可靠性造成很大影響，而且當(dāng)發(fā)生有檢修作業(yè)或者電力故障等突發(fā)事故時(shí)，通信必須中斷。但是就目前而言，由于受到其他因素的限制，利用低壓電力線載波的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表的方法具有非常高的經(jīng)濟(jì)性。

5.2 屏蔽雙絞線的通信方式

這種通信方式主要用于自動(dòng)化終端設(shè)備到子站的通信，該種通信方式的特點(diǎn)是隱蔽性好、抗干擾性強(qiáng)、傳輸速率高、容量大等特點(diǎn)。屏蔽雙絞線方式具有通信容量大、抗干擾強(qiáng)、損耗低等優(yōu)點(diǎn)，但是經(jīng)過一些工程的配電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐證明，如果在一個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)線路中存在許多的TTU、FTU設(shè)備時(shí)，采用該通信不僅投資高，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性差，容易發(fā)生故障，所以應(yīng)該謹(jǐn)慎使用，以免造成資源的浪費(fèi)。

5.3 光纖通信方式

該種方式主要用于子站到主站層的通信。目前光纖通信中經(jīng)常采用的SDH、PDH等通信傳輸標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)十分的成熟，在配網(wǎng)主干線采用這種通信方式時(shí)，能夠做到對(duì)故障信息的實(shí)時(shí)采集，并且還能夠在及時(shí)的發(fā)送遙控指令。光纖通信相比其他通信方式具有無可比擬的優(yōu)越性，光纖通信具有傳輸頻帶寬通信容量大，中繼傳輸距離長(zhǎng)，信號(hào)損耗低，抗電磁干擾性，保密性能好，施工維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)。多項(xiàng)工程實(shí)踐證明，該種方式具有較高的性價(jià)比，是通信方式中的首選。

目前來說，供電局內(nèi)的配電控制中心與其他分局遠(yuǎn)程控制中心的通信方式有兩種：①SDH+2M+路由器的形式；②光纖收發(fā)器形式。光纖收發(fā)器的形式結(jié)構(gòu)實(shí)體圖如圖2所示。

圖2 光纖收發(fā)器通信方式結(jié)構(gòu)示意圖

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展，通信在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，由于城區(qū)間配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)也變得越來越復(fù)雜，對(duì)通信系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性的要求也是越來越高。目前我國(guó)城市配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)十分落后，相關(guān)的技術(shù)方面也是非常的滯后，并且電力通信方式的選擇是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)鍵。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，本文首先對(duì)現(xiàn)有的電力通信方式進(jìn)行了詳細(xì)的論證描述，在這基礎(chǔ)上，提出了采取了混合通信方式，在網(wǎng)絡(luò)組織間采用分區(qū)管理、集中組織以及區(qū)域分層管理的模式。在城區(qū)配網(wǎng)通信方式中，提出了在低壓電力線載波、屏蔽雙絞線、光纖通信方式在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，相比其他通信模式，這種通信組網(wǎng)方式具有非常高的性價(jià)比，為電力通信在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用提供了借鑒。

[1]王士政．電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化與配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)[M]．北京：水利水電出版社，2006.

[2]許建安．電力系統(tǒng)通信技術(shù)[M].北京：水利水電出版社，2007.

[3]Radford D．Spread-Spectrum Data Leap Through AC Power Wiring．IEEESpec-trum，1996.

TM76

A

1004-7344（2016）09-0045-02

2016-3-12

呂元鑫（1986-），男，漢族，助理工程師，本科，主要從事電力通信設(shè)備與線路維修工作。