2022年配电自动化通信方式综述 .pdf

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1、摘要：通信系统的建设是配电自动化系统的关键之一。配电自动化系统需要借助于有效的通信手段，将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，并且将反映远方设备运行情况的数据信息收集到控制中心。由于配电网设备数量大、种类多、分布广，如何在满足供电可靠性的基础上，选择适合我国配电网现状并满足用户需求的可靠而经济的通信方式显得至关重要。关键词：配电自动化；通信系统；通信方式一. 配电自动化对通信的要求配电网自动化对通信的要求取决于配电系统的规模、复杂程度和预期达到的自动化水平。 总体上讲，配电网自动化对通信系统的要求主要表现在以下几个方面：1. 网能力要求高， 后期扩展灵活。 由于配电网直接面对的是

2、用电个体，配电网的扩展能力是衡量网络灵活、可靠性的一个重要指标， 根据实际的应用， 配电网的扩展能力应是配电网络的基本要求。2. 能适应苛刻的运行条件， 具有很高的可靠性。 配电网自动化的通信系统一般安装在户外， 要求通信系统必须能在恶劣的运行环境下可靠工作。此外，配电网自动化的通信系统将在较强的电磁干扰（EMI）下工作，间隔放电、电晕、谐波干扰、雷电、故障、涌流等电磁干扰，会对通信的可靠性产生很大的影响，因而通信系统要具有很高抗干扰能力。3. 在线路故障时保证正常通信。 配电网的调度自动化、 故障区段隔离及恢复正常区域供电的功能要求： 即便在停电的地区通信仍能正常进行。因此，使用配电线载波、

3、 无线电、有线通信方式要考虑线路故障电流产生的干扰影响，配电线载波还要解决线路开关打开后信号的通路问题。4. 良好的经济性。 在选择配电网自动化的通信系统时，不仅要考虑当前通信系统的造价， 同时还应考虑通信系统长期使用和维护的费用。所以应根据实际情况，选择技术先进、经济性较好的通信方式，以节省建设和运行费用。5. 满足目前和将来数据传输的速率要求。任何通信系统的带宽都是有限的，带宽越窄通信速率越低。 在建设通信系统时，不仅要满足眼前的通信速率的要求，还要考虑到今后发展的需要。6. 具有双向通信能力。 配电网自动化的大多数功能要求双向通信。虽然最简名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 单的负荷控制仅需要单向通信即可满足要求，但为了更好地实现负荷管理功能，满足实时检测负荷控制设备是否正常的需要，要求使用具有双向通信功能的终端。7. 操作可靠， 维护方便。 配电网自动化的通信系统规模较大，而且通常采用多种通信方式相结合，通信终端众多，设计时要充分考虑简化通信系统的结构、使用和维护，选择标准的通信设备和通信协议，以减少工作量。二配电自动化通信方式随着通信技术的发展, 目前可选用的通信手段很多, 根据实施的配电自动化

5、系统的具体情况 , 选用恰当的通信方式 , 首先必须对各种通信技术的长处和不足有一个较全面的了解。1. 电力线载波电力线载波通信有如下优点: 1) 安全, 为电业部门所控制 , 因而便于管理 ; 2) 连接沟通电力公司所关心的任何测控点; 3) 这种通信方式可以沿着电力线路传输到电力系统的各个环节, 不必考虑另外架设专用路 , 并且PLC 不必经过无线电管理委员会( FCC) 的许可 ; 4) 电力载波终端设备一般都具有远动和电话复用功能, 技术成熟可靠。电力线载波通信存在如下缺点: 1) 数据传输速率较低 ; 2) 容易受到干扰、非线形失真和信道间交叉调制的影响; 3) 配电线载波通信系统采

6、用的电容器和电感器的体积较大、价格也较高。2. 光纤通信光纤通信是以光波作为信息载体, 以光导纤维作为传输介质的先进的通信手段。与其他通信方式比较, 光纤通信有以下的优点 : 1) 传输频带宽 , 通信容量大 , 它的频率比微波频率大约高10 万倍 , 因而传输带宽和通信容量也相应的提高了10 万倍; 2) 传输衰耗小 , 适合于长距离传输 ; 3) 体积小 , 重量轻 , 可饶性、抗酸碱、抗腐蚀强, 敷设方便 , 可埋地或架空架设 ; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

7、 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 4) 抗干扰性能强 , 保密性好 , 光纤具有包层和芯层 , 线路上传输的光信号仅在芯层中传输 , 而一般外界电磁场干扰频率远低于光频, 所以抗干扰能力强。目前光纤通信技术已经成熟, 随着光缆技术的提高和生产成本的不断下降, 光缆的性价比将继续提高, 因此在配电自动化系统中, 作为通信干道 , 光纤通信将被广泛地采用。光纤敷设简便 , 对于电缆线路 , 光缆可以方便地与配电电缆同沟敷设; 对于无电缆沟的通道 , 可以架空架设 , 将它缠绕在电力传输线的相线上直接引到低处, 但是往往需要外覆一个绝缘层以免光导纤维被飞物污染。更可以缠绕在电

8、力线的中性线上 , 这样就无须绝缘了。3. 现场总线现场总线 ( Field Bus) 是近二十年来发展起来的新技术, 它是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。 现场总线的介质访问控制方式要满足配电自动化的要求, 即通信的确定性和实时性。 确定性指站点每次得到网络服务间隔和时间是确定的; 实时性指网络分配给站点的服务时间和间隔可以保证站点完成它确定的任务。在配电自动化系统中, 现场总线适合于用来满足 FTU 和附近区域工作站间的通信, 以及变电站内自动化中智能模块之间的通信。4. 无线电通信这里指的无线电是 100 400 MHz 的特高频无线电波 , 实现这种

9、超短波通信的设备通常称为电台。 由于超短波不能被高空的电离层反射, 遇到障碍物时的绕射能力弱和地面对它的衰耗很大等原因, 超短波只能象光波那样直线传播, 所以在使用时受地理条件限制。 一般而言 , 平原地区适宜使用 , 而山区需要采取差转的方式。数传电台的方式具有设备简单、方便灵活、建设速度快等优点。实践证明, 只要频点选择适当 , 电台及其工作电源可靠, 无线电信道可以满足配电自动化的工作需要。5. 无线扩展通信扩频技术与常规的无线电通信的最大区别在于利用一组速率远远高于信号速率伪随机噪声码 ( Pseudo N oise Co de) 对原信号码进行扩频调制一般是将信号扩展至几兆赫宽的频带

10、上, 然后将扩频后的信号调制到空间传输的载频上名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 进行发送。在接收端经解调后 , 利用相同的 PN 码进行解扩 , 凡与本地 PN 码相关的宽带信号经解调后还原为原来的窄带信号, 而其他与 PN 码不相关的宽带噪声仍维持宽带。解调后的窄带信号在经过滤波, 分离出有用信号 ; 而大部分噪声信号则被滤掉 , 这样信噪比得以极大的提高, 误码率大大降低。若没有通信线路, 又需要传输数据、 图

11、象或语音时 , 最简洁的方法是选用无线扩频通信。它的主要优点是 : 1) 抗干扰、抗噪声的能力强 ; 2) 高保密性、防截获能力强 , 因采用扩频调制和低功率发射信号, 信号功率比干扰信号低的多 , 信号淹于噪声中 , 隐蔽性强 ; 3) 一次性投资 , 无须交付月服务费 , 而且一对收发器的费用比铺设几公里线路的投资合算。三如何选择通信方式各种有线、无线通信方式种类繁多 , 均拥有各自的特性。 在现场设计实施过程中, 通信方式的选用应遵循 / 先进性、实用性、可行性、可扩展性的原则 , 根据经济条件因地制宜地优化选择多种通信方式的建设方案。1. 根据重要性选择 : 实时监控设备的通信( 如馈

12、线自动化的通道) 要求可靠、快速, 可以考虑光纤通信。 实时监测设备的通信 ( 如集中抄表、负荷控制等 ) 一般只要求定时采集, 在通信速率和可靠性方面的要求大大降低, 可以选择低价的通信方式 , 如无线扩频、电力线载波或电话专线。2. 配电控制中心 ( 主站) 至配电控制分中心 ( 子站) 之间的通信为配电自动化的总动脉 , 在容量、速率上有较高的要求, 宜采用直通的高速以太网。3. 在市区主要道路设计多个环网作为通信主干道连接至配电控制中心( 主站) 或配电控制分中心 ( 子站) 。 主干道的通信为配电自动化的主动脉, 宜采用光纤双环自愈网 , 同时串接沿线的各厂站终端设备。4. 在郊区由于配电设备分散、距离长, 架设有线通信不经济 , 可根据地形配以无线扩频或电力线载波。5. 主干道上光 Moden 分支的通信连接着分散的终端设备, 可采用光 Moden 辐射型式 , 选用光纤、双绞线、电力载波、无线扩频等方式。6. 集中抄表器至各抄表终端可充分利用低压配电线路载波。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -