海南電網(wǎng)有限責任公司三亞供電局配電管理中心 劉懷遠

配電網(wǎng)也被成為配電系統(tǒng)，主要以降壓、傳輸?shù)确椒ɡ门潆娬具M行供電。在配電網(wǎng)運行過程中配電網(wǎng)通信設計具有核心性，具有搜集數(shù)據(jù)、傳遞信息及完善配電網(wǎng)運行狀態(tài)等功能，此系統(tǒng)可通過高效的通信方法準確發(fā)送控制重心的命令，并將各配電站端及搜集的信息數(shù)據(jù)及時傳輸回控制中心。在互聯(lián)網(wǎng)時代下，配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的發(fā)展愈發(fā)完善，但仍需加強和信息技術與相關設備的配合，以此提高系統(tǒng)的運行效率。

1 配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的總體要求

隨著我國社會主義建設逐漸深入，對配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)提出了更高層次的要求，對通信網(wǎng)絡建設提出更高質(zhì)的需求。優(yōu)化自動化通信系統(tǒng)的整體框架和性能，能持續(xù)完善通信網(wǎng)絡結構。所以一定要落實設計的總體要求，重視建設規(guī)模和自動化水平。配電管理系統(tǒng)（DMS）分為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)（DAS）（配電SCADA 系統(tǒng)、饋線自動化（FA）系統(tǒng)、變電所（SA）自動化系統(tǒng)、負荷管理（LM）系統(tǒng)、自動讀表（AMR）系統(tǒng)）與配電系統(tǒng)（GIS）。

提高傳輸能力。此系統(tǒng)的主要功能是對配電網(wǎng)運行進行動態(tài)監(jiān)控，并可精準分析傳送數(shù)據(jù)。所以在設計時對傳輸能力要求較高，要求有較快的傳輸速度和效率。設備運作時，主站能對FTU、TTU 等整合的數(shù)據(jù)進行周期召喚，如發(fā)現(xiàn)設備故障傳輸數(shù)量會迅速增加，可讓工作人員及時處理和反饋。

可靠性。從配電網(wǎng)通信系統(tǒng)運行實際分析可知，很多設備都會暴露于戶外，常常會遭遇極端天氣，降低其功能、出現(xiàn)老化問題。所以在設計時要堅持可靠性原則，提高設計質(zhì)量、抵抗極端天氣、降低天氣對設備的影響程度。同時雷暴天氣和磁場環(huán)境也會影響設備運行效果，在設計時還要考慮抗雷電干擾等因素。同時，配電自動化通信系統(tǒng)要能處理停電等問題，若是故障區(qū)需隔離或供電區(qū)需停電時，要求配電網(wǎng)自動化通信設備始終維持著良好的運行狀態(tài)。

雙向性和時效性。運行時主站和終端間存在上下級傳送關系，所以在設計通信系統(tǒng)時一定要意識到信息雙向傳送的重要性，在運作時要向終端傳輸信息數(shù)據(jù)，完成前半段傳輸任務。而后半段傳輸任務是終端要將傳輸情況向主站報告。這種模式最終衍生成雙向性信息流動機制，可解決設備故障問題，讓主站在最短時間內(nèi)掌握終端的運行情況、提高工作效率，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務。雙向傳遞還能提高故障排查效率，減少人力成本。同時還要求具有時效性，要兼顧可靠性和時效性，避免在搜集和傳輸過程中出現(xiàn)延遲等問題，降低用戶使用體驗[1]。

靈活性。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)擁有多類、大量的監(jiān)測設備，要接收各類信息數(shù)據(jù)，通信系統(tǒng)規(guī)模大、范圍廣，再加上設備長期暴露在外部環(huán)境中，配電網(wǎng)設備功能完備，需處理多種問題，所以需加強通信系統(tǒng)的靈活性和適配性。無論是何種溫度、條件都不能降低系統(tǒng)的精準性和流暢性，要嚴格遵守協(xié)議開展通信工作。同時還要方便安裝、拆卸與維護，通過選擇合適的通信協(xié)議，提高系統(tǒng)的兼容性。

2 配電網(wǎng)自動化通信方法

我國通信技術快速進步，配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)能擁有多類通信方式。其中主要有線與無線，前者包含光線通信、配電線載波通信等，后者包含無限擴頻通信等。

2.1 光纖通信

此種通信方法以光波為傳送載體，其中光導纖維具有核心性。其優(yōu)勢是傳輸數(shù)量大、傳送程序衰減低，能滿足長距離傳送要求，抵抗電磁波的能力較強，埋于地下不受影響。一般情況由電端機、光纜和光端機構成，如今光纖通信波長是微米級別，傳輸效果非常好。通過中間再生法可降低噪音影響，轉(zhuǎn)變波形。此類通信的原理是：以電端機為載體，將多種不同類型的模擬、數(shù)字信號轉(zhuǎn)為電信號，然后由光端機轉(zhuǎn)為光信號。傳輸過程中以光電二極管為中介接收端檢測傳輸信號，再轉(zhuǎn)為電信號繼續(xù)傳輸。當前，光纖傳輸技術水平日益提高并趨于成熟，設備成本降低、效率變高，在配電網(wǎng)自動化通信領域普遍應用。

2.2 現(xiàn)場總線通信

主要應用于生產(chǎn)現(xiàn)場，通過利用微機化測量控制設備，用其雙向串行數(shù)字進行通信，因此此種通信法具有數(shù)字化等特征。其技術操作性非常強，無論是多對多還是一對多的通信都能實現(xiàn)，加強了設備、系統(tǒng)之間的交互性，隨著環(huán)境變化而變化設計，抗干擾性強、運行穩(wěn)定[2]，此種通信方式還能應用同軸線纜等設備。應用于配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)時，能符合FTU 與各個工作站的通信要求，能提高智能模塊的通信效果。

2.3 無線擴頻通信

此種方法非常先進，相比于普通的通信方法需要更遠的帶寬。在通信時，利用高速、高率的擴頻傳輸信息數(shù)據(jù)，終端也會以此種方法進行接收和恢復。如信噪比條件一致，那么帶寬越寬抗干擾性就越強。同時無線擴頻通信的隱蔽性也很好，用戶僅對自己的擴頻碼進行配比就可以，以此進行信息傳輸，避免用戶相互干擾。應用于配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)時，無線擴頻通信技術主要適用在小型變電所，同時能滿足進行集結分散測控對象的工作站和配電控制中心的通信要求。

2.4 GPRS 通信

此類通信方式的主體是中國移動公司，以GSM公網(wǎng)為載體創(chuàng)設的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。此類通信方式能連接移動端與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、方便通信，提高通信速度與服務質(zhì)量。GPRS 通信具有性價比高、接入快、頻率利用強、安全性強等優(yōu)勢。對于配電自動化通信系統(tǒng)，應將GPRS 通信用于擁有間斷、傳輸少等特征的傳輸領域。

2.5 載波通信

作為一種較為常見的通信方式，將電力線設置為信息通道，其設備常分布在發(fā)電廠等區(qū)域。電力與有線載波通信具有相似性，二者原理相通，前者以50Hz 工頻電能為核心維持通信，電流、電壓較大。尤其是隨著我國電能需求愈發(fā)大，設備應用愈發(fā)頻繁，高頻諧波的影響逐漸加大。相較于普通通信，電力載波通信具有兩類特征。

第一種是耦合器特殊，電流、電壓大，所以需配備高質(zhì)量、抗高壓的耦合元件，保證載波通信設備與電力設備良性接觸。此類元件既需要良好傳輸工頻電流，也需要傳輸載波信號。第二類是通頻帶特殊，此類通信具有在電力網(wǎng)架空線路、50Hz 工頻諧波及無線通信信號方面具有特殊性，會產(chǎn)生一定影響，由此要嚴格遵守我國規(guī)定的頻帶范圍。同時其干擾源也非常特殊，電暈現(xiàn)象影響嚴重，特殊信噪比需提高發(fā)信功率。相較于普通通信方式，此種通信方式能降低通信成本、建設成本，不需要鋪設專用通信線路，例如電話線等。覆蓋范闊廣，在通信規(guī)模方面無可比擬，能夠覆蓋各個用戶，為通信網(wǎng)發(fā)展創(chuàng)造廣闊空間。

3 配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的設計構思

3.1 層次劃分

配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)由多個結構構成，不僅有傳輸速度快、容量大、時效性強的區(qū)域到中心的通信，還有FTU 與TTU，前者是線路分段開關測控裝置，后者是配電變壓器測控裝置，二者非常重視通信的可靠性，同時還有不具有上述優(yōu)勢但通信數(shù)量很大的智能電能表到中心的通信。由此可知，傳統(tǒng)的通信方式非常單一，不能滿足日益發(fā)展的配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的需求，要依據(jù)系統(tǒng)功能需求，將其劃分為三層。

首先是主干道通信層，其主要應用于區(qū)域工作站、系統(tǒng)中心的通信，具有核心作用，傳輸速度快、容量龐大，并能具有加強可靠性，其質(zhì)量直接決定著整體系統(tǒng)和網(wǎng)絡的效果；其次是基礎通信層，主要通過FTU 與TTU 進行區(qū)域工作站通信，將主干道通信層搜集的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行牧ⅰ５诙ㄐ艑与m然傳輸數(shù)量較小，但具有可靠性、時效性等優(yōu)勢，其質(zhì)量影響范圍只限于部分網(wǎng)絡；最后是末端通信層，通過智能電能表設置的TTU 進行通信，通過二層通信將信息數(shù)據(jù)傳送給區(qū)域工作站，同樣傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量較小，對時效性和傳送速度要求不高，但非常重視傳送的可靠性[3]。

圖1 配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)層次圖

3.2 混合通信系統(tǒng)設計

3.2.1 考慮要素

可應用主網(wǎng)、配網(wǎng)已經(jīng)設置的通信設施，如開閉所的通信光纖等，能減少建設成本和資源浪費，避免出現(xiàn)重復建設情況。為提高處理配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)搜集的復雜、龐大的信息數(shù)據(jù)的效率，可建設區(qū)域工作站，其主要功能是搜集、管控和傳輸FTU與TTU 的數(shù)據(jù)信息，其范圍取決于配電網(wǎng)的具體情況。對于區(qū)域工作站，可先建設開閉所、變電站，既能減少廠房建設成本、還能雙向利用資源。

如應用雙絞線通信，還能降電力線路設為通信走廊，節(jié)約資源。無論通信層采用各種通信方式，都要綜合考量通信的時效性、傳輸數(shù)量等要素，同時還要考慮以地形地勢為代表的外在要素。如，一般情況下第二通信層可應用雙絞線或者無線擴頻，但在崎嶇的山區(qū)只能應用雙絞線，并還要依據(jù)不同層次采取的不同通信方法，配置不同的通信規(guī)約。

3.2.2 通信方式的選定

選擇通信方式時，既要考慮配電網(wǎng)自動化通信需求，也要符合經(jīng)濟效益?？梢罁?jù)不同通信層次的要求，將其選定的通信方法糅合，最終建構混合通信系統(tǒng)，充分發(fā)揮通信方式優(yōu)勢，規(guī)避缺陷，解決系統(tǒng)中的復雜難題。

第一層通信，要應用質(zhì)量高、成本高的通信設備，如光纖等。在系統(tǒng)調(diào)節(jié)自動化、打造無人值班的變電站過程中，從調(diào)度中心到變電站都設置了光纖等設備，如果加強區(qū)域和變電站的集合，就可將預先設置的通信設備作為第一通信層，可直接將信息數(shù)據(jù)傳送到控制中心，減少了通信成本、提升了通信質(zhì)量；第二通信層要應用雙絞線等通信設備，在選擇時要綜合考量地區(qū)情況；第三通信層要集中力量解決抄表問題，其不要求時效性和可靠性，但面對通信點直接影響著國民生活和投資量，需采用低壓多路數(shù)字載波。對于抄表問題，可利用TTU 將電量傳輸給控制中心，或也可設計電話機抄系統(tǒng)。3.2.3 混合通信系統(tǒng)特征

首先此種系統(tǒng)可綜合多種層次和通信方式，融合此些通信方式的優(yōu)勢，提升通信質(zhì)量，合理利用資源，性價比非常高；其次可應用原有設備，避免重新建設和花銷；最后，雖然多種方式并存的優(yōu)勢顯著，但也提高了傳送信息數(shù)據(jù)的難度。

3.3 通信規(guī)約

因此系統(tǒng)融合了多種通信方式，所以一定要加強規(guī)約建設。如今主要采用的規(guī)約有應答式規(guī)約、對等式規(guī)約等，但并不能完全符合自動化系統(tǒng)的要求。如，系統(tǒng)中區(qū)域站的規(guī)模和容量大、但FTU 與TTU 容量小。傳統(tǒng)規(guī)約主要應用于中等規(guī)模的終端，不能滿足FTU 與TTU 的要求。同時大部分規(guī)約不能滿足遠方下定值等要求。所以在運行配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)時要做好傳統(tǒng)規(guī)約的擴展工作，要動態(tài)調(diào)整應答式規(guī)約。但無論是修改應答式規(guī)約還是循環(huán)式規(guī)約都存在一定問題，需在兼顧通信技術與經(jīng)濟效益基礎上設計混合通信系統(tǒng)[4]。

綜上，在設計配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)時，要精準掌握設計要求，詳細分析設計過程中產(chǎn)生的各種問題，針對性解決。不能局限于單方面的通信，要意識到混合通信的重要性，充分利用各項技術和通信方法，提高自動化系統(tǒng)的運行水平。要堅持從實際出發(fā)，根據(jù)不同的環(huán)境、標準進行調(diào)整、改良和完善，加大人力物力投入，充分發(fā)揮配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的作用、發(fā)掘其價值，改善電力環(huán)境，提高生產(chǎn)方式各和生活水平。