配电网络自动化系统中的通信技术探究

配电网络自动化系统中的通信技术探究

陈乐,王东梅,刘应国

四川省水电投资经营集团永安电力股份有限公司 621100

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.