清远地区配电网自动化系统通信方式的研究

　　摘要：通信是配电网自动化的关键和核心。通信系统设计的合理性直接影响到配电网管理系统的成败，而配电网自动化系统中的信息接入点多，地理位置分布广，其通信组网方式需找到一个技术性能、造价和建设维护方面都能满足需求的解决方案。本文就清远地区配电网中通信方式的选择问题进行了深入的探讨。
　　关键词：配电网自动化；电力通信网；通信方式
　　
　　根据目前清远地区配电网、电力通信网络的现状和特点并结合清远配电网规划的要求，从增强其通信功能的角度出发，探讨出一种既能够满足配电网自动化要求，又适合清远地区配电网应用的技术先进、性能可靠、经济可行的通信方式组合及结构模式，以推进本地区配电网自动化的实施和推广。
　　1清远地区配电网自动化系统通信方式的选择
　　1.1配电网自动化通信系统的网络结构
　　配电网不同于输电网，其通信系统也有自己的特点：
　　（1）终端节点数量极大：
　　配电网拥有众多的变电站、开闭所、配电变压器及线路上的重合器、负荷开关、无功补偿电容等设备，一个配电网自动化系统的终端节点数量相当大。因此，一个实用的配电自动化系统终端节点数量比同一地区输电网调度自动化系统要大一个数量级。就我们国家而言，一个中等城市配电自动化系统需要通信的终端节点数量有上千个。
　　（2）通信节点分散：
　　配电自动化RTU或现场智能装置随配电设备安装，由于配电设备分布的地域比较广，因此通信节点很分散。
　　（3）通信距离短：
　　地区配电网覆盖的区域相对要小一些，配电网自动化通信节点之间距离比较短，因此，配电网自动化通信系统往往采取主干道与小区分支通信网相结合的方案。
　　（4）通信数据量小：
　　配电网自动化RTU监控对象是大量的线路开关、配电变压器等，通信数据量有限，即便是一些配电变电站、开闭所或配电网自动化二级主站的数据量同比输电网变电站的数据量也要少得多。
　　（5）通信信道多样化：
　　对于配电网自动化系统，可供选择的通信信道有光缆、电缆(或双绞线)、超短波无线电、微波和配电线载波等，在不同的场合、不同的条件下，可以选择不同的信道，在同一个系统中的各级通信网，也不一定选用同一种信道，所以往往是一个混合式的通信网。
　　（6）通信网络结构复杂：
　　由于配电网发展及市政建设等的影响，配电网结构经常改变，通信路由也随之改变，因此通信路由选择多样化，结构复杂
　　1.2通信方案的制定
　　对于现实中的各级配网，由于其节点数目、分布情况、目标要求、约束条件和所处位置的重要性的不同，其通信方式所要考虑各个量的比重也不一样，因此很难只采用一种通信方式解决问题。
　　因此，本文认为，实际应用中要根据应用要求、经济性，结合各种不同类型通信方式的性能特点采取多种通信方式的混合。
　　根据实际工程中总结的经验，各级通道的选择所要考虑的条件各不相同，如表一所示：
　　
　　
　　
　　表一各级通道通信方式的选择
　　通信通道 通信方式
　　一级主干通道 光纤、无线扩频、数字微波
　　二级子网 光纤、无线数传、配电线载波、有线电缆载波
　　三级子网 电力载波和CDMA,GPRS
　　（1）一级主干通道：
　　一级主干通道担负着主站与变电站RTU、二级主站的通信，要求通信可靠性高；同时这些节点又作为下一级网络数据的集中转发点，数据量大，通信速率应高于10kbit/s，节点数量一般不超过一百个，而且分布相对较近，系统投资多。在通信方式选择上应考虑采用光纤、无线扩频、数字微波等与主站通信。
　　（2）二级子网：
　　二级子网覆盖范围相对较小，一般沿配电线路分布或是一个小区，半径不超过十几公里。在这级中通信节点较多，如线路FTU、小区RTU及配电测试仪、自动读表装置等。各节点数据量及优先级不同，如线路FTU、小区RTU/FTU数据量小，但这些节点的数据比较重要优先级高，需较为频繁的查询或主动上报，对通信的可靠性及实时性有较高的要求，由于通信节点多，线路长，系统投资也比较大。
　　（3）三级子网：
　　三级子网一般只要求定时采集，在通信速率和可靠性方面大大降低要求，可以选择低价的通信方式，如电力载波和CDMA,GPRS等。
　　但是我们也面临这样的一个问题，虽然说各级通信通道的方案选择可以很容易的得出，但是对于整体来说，怎么实现一个整体方案的有效组合，也就说各级通道如何有机的组合在一块，则是一个普遍存在的问题。
　　从清远供电局的实际经验可以总结得出，光纤加有线或光纤加无线的方式，或者光纤加GPRS的组合方式是一个比较不错的选择。因为对清远地区而言，
　　第一：地处粤北山区，地形以山地为主，天气以及地理条件不是很好，无线专网通信的维护量大，故放弃了建设无线通信网；
　　第二：高压屏蔽双绞线电缆，维护较为困难，并且搬迁困难，容易被盗窃。
　　因此得出结论：光纤加配电线载波为主，有线电缆通信和移动无线数据通信为辅的通信方式比较适合清远地区的实际情况。
　　1.3清远地区配电网自动化通信实施方案
　　结合清远电力配电网和通信网的具体情况：10kV配电网市区和县城部分成环状，郊区10kV线路以放射状为主的特点，并且清远供电局在电量遥测系统建设中已经大量采用了CDMA、GPRS作为通信手段；通信方面光缆已覆盖所有110kV及以上电压等级的变电站和城区的供电营业所，清远电力通信微波设备已退出运行，通信运维人员对载波通信有良好的运维经验；为了合理利用现有通信资源，我们采用光纤加配电线载波为主，有线电缆通信和移动无线数据通信为辅的通信方式建设清远配电网通信系统。整个通信网络由三级组成：
　　（1）第一级，利用各变电站相互连接的SDH光纤环网，在每一个变电站设置一台通信服务器，汇接配电线路的四遥信息并通过SDH端口设备与配电调度中心数据前置采集系统连接，整个通信网络拓扑与清远SDH传输网基本相同，对于县市间的联网则采用城域网实现VPN互联。
　　（2）第二级，利用现有架设在10kV线路上的ADSL光缆，进行逐步完善，在市区及县城的主干线路形成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，采用光纤双环自愈网，同时串接沿线的各厂站终端设备。对于站内通信则采用总线方式，RTU和TTU与通信控制器之间采用双绞线连接，采用RS-232或RS-485接口，也可以直接从调度自动化系统获取变电站的10kV、35kV的信息。
　　（3）第三级，对于一些分支线路及郊区线路，由于配电设备分散、距离长，架设有线通信不经济，也难管理，故主要采用配电线载波，并以CDMA/GPRS传输方式为辅助，以加强可靠性，配电变压器台区内各电度表与TTU的通信，采用扩频低压电力载波。
　　2结束语
　　对于清远地区配电网的特殊情况，文中也提出了一套按需求分层建设，专网为主，公网为辅，技术上以光纤、载波和CDMA/GPRS等为代表的经济可靠的配电网通信方式。该通信方式是一种可靠性高、灵活性强、广泛适用的通信方式，为配电网自动化系统的工程实践提供了借鉴和参考。建议在以后清远地区配电网自动化的建设中可以广泛应用。
　　
　　参考文献
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　　[2] 蔺丽华，刘健．配网自动化系统的混合通信方案[J]
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