浅析配电自动化的通信方式

摘要：20 世纪 90 年代末，国内开始逐步建设配电自动化。配电自动化系统需要有效的通信通道,将控制中心的命令准确地传送到远方终端,并且将远方设备运行的数据信息收集到控制中心,从而对配电设备运行参数实施监视与控制。在如何满足配电自动化系统要求基础上，尽量降低通信系统造价，成为规划设计人员面临的重要课题。

关键词：配电自动化系统； 通信方式； 现场总线； 光纤通信； 电力线载波通信； 无线扩频通信；传输速率；配电控制；通信通道；控制中心

Abstract: the 1990 s, China began to build power distribution automation. Power distribution automation system needs effective communication channel, transmitted the control center of command accurately to distant terminal, and be far away of the equipment operation data information collection to the control center, and the power distribution equipment operation parameters implement monitoring and control. How to meet in power distribution automation system based on requirements and try to reduce the communication system cost, have been planning design researchers an important issue.

Keywords: power distribution automation system; Communication mode; fieldbus; Optical fiber communication; Power line carrier-current communication; Wireless spread spectrum communication; Transmission rate; Distribution control; Communication channel; Control center

中图分类号：U224.3+1 文献标识码：A文章编号：

一、配电自动化的通信方式

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。

配电自动化主要的几种通信方式的比较，见表 1。

1.电力线载波

电力线载波通信有两大优点:一是安全性为电业部门所控制，因而便于管理;二是连接沟通电力公司所关心的任何测控点。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，而不必考虑另外架设专用线路，并且不必经过无线电管理委员会的许可。但也存在如下缺点:(l)数据传输速率较低;(2)容易受到干周益忠扰、非线性失真和信道间交叉调制的影响;(3)配电线载波通信系统采用的电容器和电感器的体积较大，价格也较高。

光纤通信光纤通信与其他通信方式比较有以下优点:(1)传输频带宽，通信容量大;(2)传输衰耗小，适合于长距离传输;(3)体积小，重量轻，可绕性、抗酸碱、抗腐蚀强，敷设方便，可埋于地下或架空架设;(4)输人与输出间电隔离，不怕电磁干扰;(5)保密性好，无漏信号和串音干扰。目前光纤通信技术已经成熟，其最大的优势在于对电磁干扰不敏感。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，光纤通信将被广泛采用。光纤的敷设简便，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(但是需要外覆一层绝缘体，以免光导纤维被污染);更可以缠绕在电力线的中性线上，这样就无须绝缘了。

现场总线和RS−485

现场总线(FieldBus)是近20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。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智能模块之间的通信。RS一485是一种改进的串行接口标准，最多可支持64-256个发送/接收器，其功能和安全性能满足基本要求，如输人输出隔离、防静电、防雷击、微功耗等。因此，采用RS一485方式也是配电自动化系统的理想选择之一。

4.无线电通道这里指的无线电是100~400 MHz的特高频无线电波,实现这种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.无线扩频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 Noise Code)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上,然后将扩频后的信号调制到空间传输的载频上进行发送。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。若没有通信线路,又需要传输数据、图象或语音时,最简洁的方法是选用无线扩频通信。它的主要优点是:

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。

二、在实践中如何选择通信方式

各种有线、无线通信方式种类繁多，各种通信方式拥有各自的特性。从目前的技术水平看，没有任何一种单一的通信手段能够经济合理地满足错综复杂的配电自动化的需要，因此多种通信方式在配电网中的混合使用就难以避免。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”的原则来进行选择和组合一种或多种通信方式，以较低的投入实现较大的效益，并避免重复建设。

1·根据重要性选择：实时监控设备的通信(如馈线自动化的通信通道) 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可降低要求，可以选择低价的通信方式，如无线扩频、电力载波或电话专线。

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，直接分管着各个片区，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·由于郊区配电设备分散、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Modem 分支的通信连接着分散的终端设备，采用光Modem 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。集中抄表器至抄表中心可利用电话拨号读取或屏蔽双绞线接入通信主干道。·

7负荷管理( 控制) 主要面对客户，分布广泛，任务为实时监测客户运行情况和传递部分电业局的信息，速率和可靠性要求大为降

三、 结束语

选择适合的配电自动化通信方式应结合各地配电设备现场情况,寻求一种“性能价格比”较好、恰当的通信方式。只有这样通信通道的建设与运行才能取得良好的效益和实用化。