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摘要:随着科技发展,一些先进通信技术将逐步应用于配电网自动化系统,以确保正常运行。尽管有许多通信技术,但许多问题和缺陷仍在阻碍配电网自动化发展,所以迫切需解决配电网自动化系统中通信问题,引入保证其正常运作和促进自动化发展的先进通信技术。
关键词:配电网络;自动化;通信技术
0引言
配电网是高压输电线与电力终端间关键部分,影响了人们生产生活用电。配电自动化系统允许配电企业实时控制、协调和管理配电设备,会自动识别与隔离故障,修复电网,提高电力可靠性及效率。配电网自动化关键是通信,只有良好通信系统才能提高自动化水平。
一、配电网自动化系统
配电网自动化是现代电网发展趋势,逐步取代传统方式,使用自动化设备在电气系统中重复工作,最少人为干扰。例如,控制开关状态、负载控制、电力控制、电容自动转换、电压自动调节和仪表检查。一个完全自动化的配电系统要具备以下功能:监测、控制、保护配电网。
配电网自动化系统能最大化发挥其潜在功能,提高能源质量,减少线损,但其设备要求高、规模大、成本高,难度远大于输电网自动化系统。配电系统结构复杂,有很多变压器、支线、电容器,其终端设备数量大,增加了建立通信系统的难度。当前,在自动化配电网系统中使用的通信方式多样,各有优缺点,在自动化系统中,尚无一种完全满足所有层次需求通信方式,配电网自动化系统通常用不同通信方式,以创建综合通信系统,并根据实际需要在各层次建立相应通信方式。另外,在配电网自动化系统中,许多终端设备包括广泛RTU开关、RTU变电站和少量RTU,而且RTU有复杂的要求,如固定值、故障录波等,使统一通信协议难以通过,使问题复杂化。并且当前配电网条件落后,先要改造其拓扑结构,以满足配电网自动化的要求,更好地利用计算机网络技术,提高其自动化水平。
配电自动化系统包括:①控制中心。它是一个数据库与应用程序,基于先进的计算机系统,通过通信网络平台共享数据,是监测与控制的核心。配电自动化控制中心完全控制配电网,分析其工作状态,协调各子站间关系。②区域工作层。因广泛分布与大量设备,不可能将所有设备连接到监测中心,所以需添加中间层-区域工作层,在110kV周围划分配电网,并在各分区中心设子站,各子站信息通过通讯平台及控制中心通信。③现场设备层。它包括回路、变压器配电、常规终端,称为配电自动终端,以收集数据、综合分析、上报、接收与执行远程命令,记录与追忆异常事件等。
二、配电网自动化系统通信方式
配电网自动化系统依赖于现场设备与控制中心间传递信息的通信网,因而通信是配电网自动化最基本且最重要问题。配电自动化要基于可靠的通信方式,命令从控制中心转移到远程终端或执行机制,信息从监测单元转移到控制中心。
通信系统具体要求取决于于配电系统复杂性、规模、自动化。一般来说,通信系统应具有以下特征:通信可靠性、适应未来数据传输要求、合理价格、强大的双边通信、不受停电或故障限制的通信、通信扩展性、方便维护与操作。
随着通信技术发展,可用来自动化配电通信技术越来越多。当前最常见通信形式有:电力线载波;无线电通信系统;有线电视频道;光纤通信;现场总线;无线扩频等。
在自动化配电网系统中使用不同通信方式在一定程度上有局限性,尤其是传统电力线载波通信,作为一种电力通信方式,具有可靠性、简单、安装维护方便等优势。然而,其抗干扰性低,发射功率高,接收敏感度低,不符合主通道要求,目前在配电自动化系统中地位仍较重要。若将扩频通信引入电力线载波通信,则在解决通信质量中起着重要作用。
三、配电网中常见通信方式比较
配电网常见通信方式有无线扩频、载波、光纤、有线通信等,各有其特点与优缺点。例如,光纤通信具有更大电磁与容量、更方便容量,但相关设备与维护成本高,常被用作通信主干线,配电网自动通信系统需与其他方式协调才能完成;载波有很强能力来应对干扰,一次投入及维护成本低,然而,在远程传输中信号会迅速减弱,这对信号传输不利,很难确保信号可靠性。无线扩频易敷设,但因覆盖限制很难保证远程传输不同信号强度的可靠性。
四、配电网络自动化对通信系统的要求
配电网自动系统以通信为导向,传统配电网中,节点数量有限,连接之间的距离不满足通信信号速度与可靠性要求。配电网自动化巨大且复杂,需满足系统可靠性与经济性要求,具有寻址量大及双向通信特点。配电网自动通信系统需优秀通信技术,当前GPRS通信技术主要用于满足功能系统的需求,并确保电网稳定运行。在许多通信技术中,只有使用这种通信技术才能更好满足自动化配电需求,建立自动化配电系统,为用户提供安全可靠电力。
五、GPRS通信技术在配电网络自动化中的应用
5.1 GPRS通信技术
它基于第二代移动通信系统中使用的无线分组交换技术,登录传输快,方便切换,而且使用矢量压缩与分组加密技术,有效保护通信,确保系统传输可靠性。并且因分组网络具有简单、灵活、快速特性,传输快,能第一时间在数据传输中获得可靠安全信息。
GPRS为通用分组业务,一种基于移动通信发展的新载体业务,为用户提供分组数据传输任务。使用无线调制标准,选择与移动通信相同规则,所以其信道与服务业务道相似,提供低成本高效无线数据分组业务,能满足配电网络自动化通信要求。
5.2配电网络自动化通信系统组成
通用数据传输设备包括无线电传输、载波设备、调制解调器等。常见终端设备包括自动化配电系统、集中抄表器、抄表终端等,这是典型的配电网络自动化设备。自动配电网络是一个数据传输系统,由两部分组成:数据传输通道、终端设备。根据数据传输媒介,数据通道可划分为无线和有线信道,在数据传输中,根据特定规则选择适当通道,以确保数据快速传输。
5.3 GPRS通信技术的实现
通信技术是配电网自动化的关键,随着无线通信技术的发展,GPRS成为为自动化配电系统建立可靠安全的无线通信网络的现实。配电自动化管理系统由三部分组成:基于GPRS的配电监测控制台、基于GIS操作软件、公共GPRS通信网络。其中,公共GPRS通信网络是将SGSN添加到现有移动网络中,能在终端及分段组发送及接收数据;基于GPRS网络监控终端由无线智能传输终端和终端网络监控设备组成,无线智能终端通常选择ETPr叶及GPRS Modem,且嵌入TCP/IP协议、集成IP模块、GPRS模块。在配电网自动化中,只有配电网监控单元提供标准的GPRS Modem及RS232连接,与配电网监控终端建立无线通信,并为每个终端安装移动数据卡。在网络监控单元中安装无线智能数据传输设备后,配电监控终端收集数据并将其传输到远程数据中心,而且远程数据中心向配电监控终端发送指令,能在自动配电系统中发挥重要的双向数据处理、传输、同步控制和在线功能,若无GPRS通信技术,这些功能就无法实现,所以GPRS通信技术广泛应用于配电网自动化系统中。
6结束语
总之,配电网自动化技术在目前电网建设中起着重要作用,是未来的首要任务。通信技术作为自动化主要技术之一,是配电网自动化重要基础。此外,自动化通信系统是连接主站、子站、终端桥梁,是实现自动化的关键。稳定可靠通信系统负责迅速将配电设备工作状态上传至终端,并可靠地将指令发送到主站,所以比较配电网中各种通信技术,并选择最佳通信方式是对配电系统自动化的技术支持。
参考文献:
[1]陈宝仁.关于配网通信中无线通信技术的探讨[J].电力勘测设计,2017,8(04):57-62.