1、配电自动化系统 结课论文1配电自动化多种通讯方式综述【摘要】通讯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讯手段，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。本文结合配电网自动化的特点和要求, 对光纤、现场总线、配电线载波、无线通信等多种通信方式进行了综合分析和比较, 探讨了适合配电网自动化的通信方式, 为配电网自动化通讯方式的选择提供了参考。【关键词】电力系统; 配电自动化; 通讯方式随着我国经济的发展和城市现代化进程的加快，电力负荷日益增加，用户对供电的可靠性和质量的要求越来越高。配电网自动化已逐渐成为
2、电力系统自动化领域的新兴热点。要实现配电网自动化,通信是一个关键环节。配电网自动化系统需依靠有效的通信手段，将控制中心命令准确地传送到众多的远方终端，并且将反映远方设备运行状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。1 配电自动化对通信系统设计要求配电自动化系统一般分为3部分, 即配电主站、配电子站、配电配电自动化系统 结课论文2远方终端。配电主站是整个配电自动化系统的监控、管理中心; 配电子站具有实现所辖范围内的信息汇集、处理, 以及故障处理、通信监视等功能; 配电远
3、方终端用于各种远方监测和控制。三者之间的信息交互依靠通信系统完成,配电自动化对通信系统的要求体现在以下6个方面:( 1)通信可靠性 通信系统在户外工作, 应能承受雨、雪、冰雹、狂风、暴雨等恶劣的气候条件, 应能抵抗电磁干扰;( 2)经济性 通信系统的先进性与建设费用是矛盾的, 应该选择先进性与建设费用的最佳组合, 使其性价比最高;( 3)满足数据传输速率的要求 通信系统不仅要能满足目前的需要, 还应该考虑将来增长的需要;( 4)双向通信的要求 应满足配电自动化系统在功能上具备双向通信的要求, 也应该满足通信的实时性需求;( 5)停电和故障区域正常工作 在停电和发生故障的情况下通信不受影响, 能
4、正常工作;( 6)操作与维护方便 由于配电自动化系统十分庞大, 通信系统相当复杂, 应尽量使用具有通用性标准化的设备, 以方便操作与维护.2 配电自动化通信系统方案在实施配电自动化系统设计建设中, 对于通讯方式和设备的选择应适当超前考虑, 既要考虑它的先进性和可靠性, 又要考虑当地的经济现状和发展前景, 兼顾其经济性和合理性。目前, 配电自动化通信方案主要基于有线技术和无线技术两大配电自动化系统 结课论文3类。 有线通信技术包括IP, 光纤, 配电线载波, 现场总线; 无线通信技术包括无线局域网, 微波, 无线扩频和窄带, GPRS和GSM短信, 无线广播。2.1有线通信方式2.1.1专线专线
5、通常采用双绞线或音频电缆, 各用户端在与终端设备通信的过程中采用的是polling 方式,通过Modem将数字信号转换成模拟信号在专线上传送, 可实现不小于1 200 b it / s和不低于10 km的通信, 但其传输速率低, 运行维护费用高。2.1.2市话网利用市电话网组成配网通信系统, 其特点是不需要投资建设专用通信网, 开通费用低, 但运行费用高。2.1.3 配电线载波配电线载波通信是利用已有的电力架空明线或地埋电缆通过配电载波设备来传递语音和数据,其优点是: 1) 利用现有的配电线路传输不需另铺专用通信线路, 能连接电网关心的任何测控点; 2)其安全性为电力部门所控制, 因而便于管理
6、。其缺点是: 数据传输速率较低; 容易受到干扰、非线性失真和信道间交叉调制的影响。除了传统的电力载波, 目前采用扩频载波或正交频分复用技术的配电线载波也有所应用, 其特点是能在传统载波机无法开通的线路上稳定工作,具有长距离中继等功能, 主要应配电自动化系统 结课论文4用于路线长、面积广的农网配电网自动化系统及无法敷设通信线路的特殊场合。2.1.4 光纤通信光纤通信是以光波作为信息载体的通信手段,目前常用光纤环网和光纤以太网方式, 主要特点是速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、组网方式灵活, 可以实现综合数据传输, 但投资大。随着光缆技术的进步、光缆性价比的提高, 光纤通信在配电网自动化系
7、统中将被广泛采用。2.1.5 现场总线和RS- 485现场总线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。在配电网自动化系统中, 现场总线适合于站内自动化能模块之间的通信。RS- 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, 其功能和安全性都能满足基本要求(如输入输出隔离、防静电、防雷击、微功耗等) , 具有通信效率高、可靠性好等优点, 但用于大容量系统时, 需铺设专用线路, 工程造价较高。2. 2无线通信方式无线通信系统具有覆盖面广、无需传输线、能在停电区域保持通信等特点。2. 2. 1 基于无线局域网技术的通信方案无线局域网技术采用无线
8、电或红外线作为传输媒介, 利用扩频或窄带调制方式进行调制发射.它以无线信道作为传输媒介, 能支持配电自动化系统 结课论文5较高的数据传输速率, 具备无线通信能力的智能终端可以在子站与远端设备间构建无线局域网, 能实现实时数据的采集和设备的控制.运用无线局域网技术, 给出了通信系统的解决方案.2. 2. 2 微波中继通信方案微波是指频率大于1 GH z的电波. 微波传输距离长、传输容量大、稳定性能好, 但微波只能在可视范围内沿直线传播, 绕射能力差, 是点到点的通信技术, 不适合多点通信. 若传输距离大于50km 或通信两点之间有遮挡时, 需要增加中继器 4, 5 . 微波中继通信由微波收发信机
9、、微波线路和天线组成. 微波通信的缺点是受气候、地理条件影响比较大, 同时还需要向无线电管理委员会申请频率.2. 2. 3基于无线扩频和窄带技术的通信方案信息论表明, 当信噪比下降时, 增大传输带宽可以保持传输信道容量, 因此可以通过增大传输带宽的方法来获得较低的信息差错率. 这主要是利用扩频通信的原理, 即将待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展后成为宽频带信号, 送入信道中传输, 在接收端再利用相应手段将其压缩以恢复原始信息带宽, 从而获得传输信息.认为无线扩频技术的传输距离远、传输速率较好、地理适应性较强, 是一种经济实用的通信主干网, 并给出了应用实例。无线窄带移动数据通信系统具有成
10、本低、频谱利用率高、可靠性高等优点, 是一种理想的数据采集和传输通道.介绍了一种无线窄带移动数据通信网络由移动终端、基站、服务器、交换机和网络控配电自动化系统 结课论文6制中心等构成, 主要用于低速率的分组移动数据通信, 是世界上相对领先的窄带无线数据网络通信技术. 馈线层设备(如FTU, TTU, RTU 等) 通过M ob itex 网络与子站联系. 各类网络终端的采集数据经Mobitex网络发送到子站, 经处理后将这些数据交给最终用户决策. 同时, 配调中心发布的各类监控和调度指令以相反的过程, 通过M ob itex 网络到达终端, 执行相应的命令. 利用M ob itex 网络可以提
11、高网络的监控能力, 以及系统的安全性和可靠性.2. 2. 4基于GPRS和GSM短消息的通信方案GPRS是在GSM 网络上开通的一种分组数据传输技术, 基于GPRS 的网络稳定可靠、覆盖面广、数据传输速度快, 能满足电力通信网对通信速度的要求.采用GPRS通信技术, 提出了基于GPRS 网络的配电自动化系统通信方案. 该方案由以下两部分组成: 一是主控服务器, 放置在配电管理中心, 可以采用互联网方式或者中国移动提供的专线接入; 二是GPRS 数据终端, 通过某种方式(如RS232)与远方终端相连接, 每个终端都可以接入GPRS网络. 这样, 远方终端所采集的数据通过GPRS数据终端传送至配电
12、管理中心, 而各种操作命令亦通过GPRS 网络发给远方终端.利用GPRS通信技术组建的配电自动化系统也有明显的缺点. 在GPRS网中往往是话音优先,从而导致数据通信处于不稳定状态, 另外由于采用简单的通信传输协议而使数据传输的安全性得不到充分保障. GSM短消息通讯方式能充分利用移动公网资源, 但它是半双工通信方式, 不能同时双向收发数据. 与GPRS 相比, 平均传输时延较大. 配电自动化系统 结课论文7当公网中短消息猛增时, 容易发生信道堵塞,导致通信不畅.2. 2. 5基于无线广播的通信方案作为无线广播的一种, 调幅广播( AM ) 的特点是把控制信号进行相位调制后以幅度调制的形式加到载
13、波上, 通过发射系统发射出去. 调幅广播应不干扰现有无线调幅广播电台的正常工作.调频广播( FM )是通过对控制信号进行频率调制, 将该信号在调频波段分开传输,只有特制的接收机才能收到此信号. 频率在30 300 MH z的无线电波段称作甚高频( VHF) . 一般采用200MH z数传电台来实现配电自动化的通信. 但由于工作在200MH z频段附近的无线电设备较多, 因此干扰比较严重. 频率在300 1 000MH z的无线电波段被称作特高频( UHF ). UHF通信比较可靠, 不易受到其他通信服务的干扰. 在配电自动化系统中, 一般采用800MH z的数传电台.配电网通信是配电网自动化的
14、重要组成部分,通信系统的安全可靠是实现配电网自动化的重要保障。从目前成熟的通信手段看, 没有一种通信方式能够单独满足配电网通信的要求, 应本着 可靠性、先进性与经济性相结合!的原则, 根据使用场合、通信速率、实时性、可靠性和数据量的要求, 针对各通道的投资和维护费用等先进行技术论证, 因地制宜综合采用多种通信方式的组合。配电自动化系统 结课论文8【参考文献】 1 刘健. 配电自动化系统M . 北京: 中国水利水电出社,2003. 2 孙德超, 智文娟. 配电自动化通讯基础结构 J . 宁夏电力2000, ( 1) : 51-57. 3 戴新文. 配电网自动化中两种常用通信方式选型探讨 J. 福建电力与电工, 2007( 1): 36- 38. 4 汤子健. W Mi AX技术的前景与挑战 J . 移动通信,2005( 4) : 71 - 74. 5 广东省配电网自动化规划技术原则 Z. 广州电网公司. 2007.
