配网自动化通信系统的研究

配网自动化通信系统的研究

尹炳娇

国网寿阳县供电公司山西晋中寿阳045400

摘要：配网自动化系统，是指通过综合利用先进通信技术、电子技术和计算机技术等，并整合这个配电网的各种实时数据、电网结构和地理信息，从而构成的一个统一的自动化系统，其具有实现对配电网的正常运行及故障的监测、保护、控制、用电和配电实时管理的功能。作为配网自动化系统的中枢神经，配电网通信系统主要实现对配电网运行数据的采集与运行状态的改变及配电网的优化，并直接决定整个系统的总体性能。

关键词：配网自动化；系统结构；配网通信

随着社会经济的发展，用电需求量日益增大，对电网的要求也越来越高，作为电网的基本组成部分，配电网自动化系统是一个相对复杂和综合性较高的系统，其自动化水平是整个电网发展的重要衡量标准。配电网自动化系统应看作一个有机整体，该系统框架结构可以划分为三层，实现改善供电质量和提高供电服务效益。

1配网自动化系统的体系结构

1.1中心主站层

从物理结构角度，配网自动化中心主站层可分为控制中心主站层和远程配网控制分中心，其中控制中心主站层是整个区域的最高管理层，而远程配网控制分中心是某一区域的管理层。通过从整体上监视与控制配电网信息，获得各配电子站层的实时数据，并灵活协调各子站层之间的关系，实现对整个网络高效调控，从而保证其处于最佳运行状态。可见，中心主站层既是全网的配调中心，同时也是全网配电和管理中枢，还是整个配电网系统监控和管理系统核心。此外，中心主站层作为人机交互的中间环节，要具有实现设备管理与人机交互等功能。中心主站层的计算机系统，可以由多台工作站和服务器来组建，然后与子站层的计算机系统构建一个局域网或广域网，从而共同发挥整个系统的功能。

1.2子站层

由于配电网的终端设备繁多，分布广泛，为了实现有效监控，因而增加中间层，即是配电网自动化子站层，实现对系统通信数据的上传下达，提高通信的可靠性，避免由终端设备直接与中心站层通信产生的通信成本高和效率低等缺点。配电网自动化的子站层设置在变电站的开闭所内部，实现对配电网运行状况的实时监控，并担负着对监管范围配电网络的SCADA和故障诊断、隔离和恢复，并设置未来系统应用拓展功能。由计算机和通讯设备共同构建通信子站层，可以实现向上主站层和下层终端设备之间的通信。

1.3终端设备层

配电网的终端设备，即配电网自动化系统的设备层，处于整个通信系统的最底层，主要包含数据采集与控制的设备，譬如柱上馈线监控终端（Feederterminalunit，FTU），电缆环网柜FTU，开闭所RTU，配电变压器监控终端（Transformerterminalunit，TTU）以及抄表终端等，主要承担各种现场信息采集和监视控制等功能。

2配网自动化通信系统的结构

由于配电网通信系统承担着配电网各种运行数据信息的采集、状态的变化和参数优化等信息通信任务，因而在整个电网自动化系统中发挥着关键性作用，决定配电网自动化系统的总体性能，并发挥着配电网自动化系统中枢作用。故配电网通信系统应满足高可靠性、高稳定性、高速大容量和可扩展性强等要求。

建设配电网自动化通信系统一般先根据当地的实际情况，按照配电网的规模，建立与配电网自动化系统相匹配的规模，为了提高整个系统的通信可靠性和安全性，采用多种通信方式并存的混合通信模式，主要分为四个层次结构：第一层次为配网自动化的中心主站与配网的控制中心之间的通信，通常按照点对点方式设计。第二层次为配网自动化的中心主站与配网自动化的子站之间的通信，一般采用点对点或者环形构架设计。第三层次为配电网的子站与配电网的终端设备之间通信，一般采用星型或者环形设计方式。第四层次为终端设备层中的FTU之间和FTU与配变信息采集装置TTU之间的通信。

3配网通信的主要方式

3.1光纤通信

光纤通信，当前在配电网通信系统中广泛普及与应用，其具有传输信号频带较宽、损耗低和抗电磁干扰强等优点，并且可用来组建高速以太网。然而，由于一般采用地下铺设，从而灵活性相对较差和施工成本较高。

3.2配电线载波

配电线载波通信，是指直接通过配电线路传输数据信息，无需建设专用的通信线路，提高资源利用率，因而降低建设成本，并且覆盖面较宽，易维护和可靠性较强。然而，由于反射引起的配电载波在线路中产生盲点，从而影响通信质量。

3.3电缆通信

电缆通信，就是通过沿着配电线路铺设双绞线从而实现通信，不需新建通信线路，降低建设成本，因此具有成本低和简单易施工等优点，然而由于其线路损耗较大和通信频带较窄，并且不能有效抗干扰和防雷击，一般只在近距离通信应用。

3.4无线通信

无线通信主要包括传统的无线通信和近年新出现的无线扩频通信，然而由于城市中通信信源较多，杂波干扰相对较大，并且坐落在城市中的鳞次栉比的摩天大楼严重阻碍通信，形成通信盲点，从而在城市中并未广泛普及与应用。

3.5GPRS通信

GPRS通信，也就是通用分组无线业务，是指基于GSM系统的无线分组交换技术。若从技术角度分析，GPRS是采用分组传输数据方式到用户端。然而，若从经济性角度分析，多个通信用户可以通过GPRS技术同时使用同一无线信道，提高资源利用率，并且只需按照流量缴纳服务费用，比较经济实惠。

3.6混合通信系统

随着通信技术的发展与进步，光纤和电缆通信逐渐被配电线载波或者无线通信方式所取代，并且配电线载波和无线通信在配电网系统应用日益普及，呈现通信方式的多元化。

4结束语

文章介绍了配网自动化系统的结构和终端设备的类型及其特点，详细阐述了配网通信系统相应的层次结构及其特点，并介绍了配电网通信系统几种常用的通信方式，如光纤通信、配电线载波通信、电缆通信、无线通信和GPRS通信等方式，最后提出一种基于不同层次和场合采用多种通信方式的混合通信系统的概念。

参考文献：

1.刘健，等.配电自动化系统[M].北京：人民邮电出版社，2011.

2.毛弋，蒋盈，李宝玉，等.多种通信方式并存的配网自动化通信系统的研究[J].