配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)探討范文

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摘要：

通信系統(tǒng)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要組成部分，控制中心分布網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、傳輸和遠(yuǎn)程控制，其結(jié)構(gòu)和功能在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中起著非常重要的作用。文中對(duì)幾種常用的數(shù)據(jù)通信方式進(jìn)行研究，針對(duì)城市和農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，提出了一種配電自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案適用于城市和郊區(qū)。

關(guān)鍵詞：

配電自動(dòng)化；通信系統(tǒng)；遠(yuǎn)程采集；解決方案

一、引言

在我國(guó)，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，供電的可靠性越來(lái)越重要。對(duì)于較發(fā)達(dá)城市，即使電力中斷很短時(shí)間，也會(huì)導(dǎo)致人們心理恐慌和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，在新階段新情況下，如果繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的操作、控制、維護(hù)和管理等，那么已無(wú)法跟上社會(huì)的發(fā)展，必須降低運(yùn)營(yíng)成本、提高電能質(zhì)量和供電可靠性，讓更多的用戶加入進(jìn)行，電力公司積極開展配電自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)。配電自動(dòng)化系統(tǒng)需要有效的通信手段，控制信息在終端與主站之間傳輸，許多通訊方式都可以滿足需要。城市和農(nóng)村都有自己的地域特色，配電網(wǎng)的分布非常的復(fù)雜、環(huán)境惡劣、單點(diǎn)數(shù)據(jù)通信少等。還沒(méi)有單一的通訊方式可以滿足系統(tǒng)要求。從城鄉(xiāng)配電自動(dòng)化現(xiàn)狀出發(fā)，研究配電自動(dòng)化的通訊方式，研究滿足技術(shù)要求、性能可靠、價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)通信方式，為我國(guó)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的發(fā)展，提供參考和借鑒。

二、配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和配電自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信是重要的組成部分。數(shù)據(jù)通信可以在廠站內(nèi)部、廠站和控制中心之間發(fā)生。配電網(wǎng)自動(dòng)化系需要一個(gè)有效的廣域網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸，配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)也有其獨(dú)特的特點(diǎn)。

（一）終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)極大配電網(wǎng)由變電站、配電變壓器、無(wú)功補(bǔ)償?shù)冉M成，為了能夠?qū)⑴渚W(wǎng)和變電站的設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控，在低壓側(cè)需要裝設(shè)大量的智能裝置，這些智能裝置能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)的抄表等功能，在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的終端節(jié)點(diǎn)比較龐大。在實(shí)際工作中，為了降低成本，可以直接對(duì)重要的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在我國(guó)，在同一地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)少一個(gè)數(shù)量級(jí)的終端數(shù)量，以及一些大中城市就需要成千上萬(wàn)的終端節(jié)點(diǎn)。

（二）通信距離短配電自動(dòng)化通信節(jié)點(diǎn)距離短，往往采用主配電通信網(wǎng)絡(luò)和分支通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合。一個(gè)社區(qū)的FTU、自動(dòng)抄表、監(jiān)控都需要變電站BTR或者是開閉所來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通信距離一般控制在2-3公里內(nèi)。

（三）數(shù)據(jù)通信量少配網(wǎng)中的主要設(shè)備就是變壓器和斷路器，配網(wǎng)自動(dòng)化主要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，通信的數(shù)據(jù)量很少。其數(shù)據(jù)量相對(duì)于電網(wǎng)變電站的數(shù)據(jù)量要少很多。

（四）通信節(jié)點(diǎn)分散因?yàn)榕渚W(wǎng)設(shè)備本身就具有分布廣泛的特點(diǎn)，而自動(dòng)化終端同配網(wǎng)設(shè)備連在一起，從而導(dǎo)致通信的節(jié)點(diǎn)較為的分散。

三、配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)的通信方式

(一)對(duì)通訊的要求通信系統(tǒng)中的配電自動(dòng)化需求取決于系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜性。在一般情況下，配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)中有以下幾個(gè)方面的要求：1.通信的可靠性通信系統(tǒng)安裝在室外。這意味著，通信系統(tǒng)承受較長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境挑戰(zhàn)。此外，長(zhǎng)時(shí)間暴露在強(qiáng)烈的陽(yáng)光可能會(huì)導(dǎo)致老化。因此，配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)必須定期維護(hù)，使系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境下工作。2．通信系統(tǒng)成本由于配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)的成本很高，選擇合適的通信方式，會(huì)節(jié)省大量的成本，不僅考慮設(shè)備成本，也要考慮維護(hù)和使用成本。3.通信速率通信方式的選擇應(yīng)首先估計(jì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信速率，我們要考慮最壞的情況，選擇通信方式和通信網(wǎng)絡(luò)。此外，帶寬的選擇應(yīng)該滿足未來(lái)的升級(jí)需要。4.通訊能力（雙向）配電自動(dòng)化系統(tǒng)需要雙向通信功能要求，為了實(shí)現(xiàn)這一功能：在故障隔離和供電恢復(fù)方面實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載設(shè)備，就必須進(jìn)行雙向通信。5.抗干擾能力強(qiáng)該系統(tǒng)工作在很強(qiáng)的電磁干擾環(huán)境，包括無(wú)線電干擾、頻率干擾、瞬時(shí)高電壓、大電流、雷電干擾等。

(二)幾種常用的通訊方式隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信方式越來(lái)越多，根據(jù)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的具體情況，采用適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞剑仨殞?duì)各種通信技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)有較全面的了解。下面介紹配電網(wǎng)的通信方式。1.光纖通信光纖通信以光釬作為信息載體和傳輸介質(zhì)，光載波的光源產(chǎn)生在光發(fā)射機(jī)，電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。在光接收端，傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。其主要特點(diǎn)是：速度快、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)等。可以同電纜一起敷設(shè)，通信質(zhì)量非常好，缺點(diǎn)是投資比較大。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光纖的成本不斷壓縮，在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，環(huán)網(wǎng)通信模式主-子站配置如圖1所示。2.載波通信電力線載波通信是在高頻載波信號(hào)中攜帶傳輸信息，并通過(guò)電力線路傳輸。配電線路直接連接到每個(gè)用戶和電器，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，作為農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，這是最好的。雙向通信能力，大于300波特的通訊速率。從一個(gè)點(diǎn)的配電網(wǎng)饋線負(fù)載中讀取數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程抄表等，載波是最合適的。3.GPRS通訊GPRS是為了移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求而開發(fā)出來(lái)。是一種新的分組數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，在GSM網(wǎng)絡(luò)上發(fā)展而來(lái)。基于GPRS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行業(yè)務(wù)支持，提供很多的業(yè)務(wù)。GPRS無(wú)線通信廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，其傳輸速率高、資源利用率高、覆蓋率高等，很適合配電系統(tǒng)。4.微波通訊微波通信是一種以“接力”的方式，以微波頻率攜帶信息，早期的微波通信是模擬的，在二十世紀(jì)中期，數(shù)字微波通信應(yīng)運(yùn)而生，相關(guān)理論和技術(shù)在不斷發(fā)展中已趨于成熟。微波通信不需要建立信道，還可以高速通信。但是，微波通信受空中信號(hào)的干擾比較嚴(yán)重，工程造價(jià)也比較高，因此微波通信應(yīng)用比較窄。

四、配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的組成和分布特征，通信系統(tǒng)有很多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主渠道和多層次的分支網(wǎng)絡(luò)。通信系統(tǒng)分為兩個(gè)層面：第一級(jí)是主網(wǎng)絡(luò)到變電站RTU或二次主機(jī)。第二級(jí)是變電站RTU、分布儀、自動(dòng)儀表讀取設(shè)備。有一些數(shù)據(jù)，因?yàn)榫嚯x不適合集中轉(zhuǎn)發(fā)終端。它可以直接傳輸?shù)街鳈C(jī)。配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。1.主站與子站之間的通信，需要良好的通信可靠性、高的傳輸速度等在主站與子站之間通信，當(dāng)子站數(shù)多，位置相對(duì)分散。所以主機(jī)和子站通信采用光纖通信，如圖3所示。2.子站與終端之間的通信子站與終端之間的通信要求數(shù)據(jù)量大，可靠性高，因此采用光纖自愈雙環(huán)網(wǎng)方式，如圖4所示。3.TTU通信部分TTU數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸量大、對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低、系統(tǒng)成本少、采用RS485電纜，如圖5所示。

五、結(jié)論

在最多采用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，慢慢形成自主研發(fā)的形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了越來(lái)越多的通信終端，如何完善國(guó)內(nèi)的通信終端，使其在城市和農(nóng)村電網(wǎng)改造工程中應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，這將大大方便和完善城市和農(nóng)村電網(wǎng)改造。筆者在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，研究各種通信方法，結(jié)合具體工程應(yīng)用，提出系統(tǒng)解決方案，為以后的實(shí)際應(yīng)用提供參考和借鑒。

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作者：唐婧壹 單位：山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院