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【摘 要】通信是配电网自动化的关键和核心，配电网自动化系统需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，且将反映远方设备运行状况的数据信息收集到控制中心。通信又是配电网自动化的一个重点和难点，区域不同、条件不同，通信方案也多种多样。因此加强对配电网自动化通信方式分析于选择具有重要的意义。本文即通过阐述配电网自动化通信方式的优缺点详细探讨了配电网自动化通信方式选择的依据。
【关键词】配电网自动化；通信方式；无线；光纤；GPRS
一、配电网自动化通信系统特点
（一）终端节点数多
系统的终端监测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。一般在我国一个中等城市，本系统需要的通信终端节点数量可达上千个。
（二）通信节点分布极其分散
单点的信息量较小，对实时性有一定的要求，需要进行双向通信。这就要求设计时必须在以上多个因素之间进行权衡，才能保证通信方案的有效性和经济性。
（三）单个节点的通信数据量小
配变监测终端监控对象是大量的配电变压器，通信数据量较少，配网自动化系统对通信的要求包括：满足数据传输需要，可不考虑图像信息传输；速率应满足事故处理时通信的要求；每一级通信网络应尽可能选用单一信道通信；信道维护量少、扩容方便、可靠、造价低。
二、配电网自动化对通信系统的要求
配电网自动化对通信系统的要求，主要取决于要实现自动化网络的整体规模、接线的复杂程度、自动化系统的功能要求、预期达到的自动化水平等，主要体现在以下几个方面。
（一）通信的可靠性
配电网自动化的通信系统是在户外运行的，容易导致材料老化，故要求能经受起恶劣气候的考验。另外，通信系统还要经受噪音、电磁、雷电等的干扰，保持稳定运行。在电力设备发生故障时，应能抵抗事故所产生的瞬间强电磁干扰，完成故障诊断、故障隔离和恢复非故障区段供电的通信任务。
（二）通信的实时性
配电网自动化的重要功能就是能够实时监控网络运行、进行在线分析，实时性对通信传输速率提出了较高的要求。正常运行时，主站系统在3s内需刷新全部RTU、FTU等终端的数据；发生故障时，主站系统和RTU、FTU终端之间需要交换的数据较正常情况下多得多。因而，除了考虑刷新速度外，还要考虑能够快速及时传送大量故障数据的问题。同时，还需考虑今后发展的需要，今后发展可能不仅要传送数据，还要传送现场实时图象等。
（三）通信的双向性
对主站来说，不仅向终端下发控制命令，也需接收终端上传的数据。配电自动化系统中的各项功能均要求双向通信，如故障区段隔离和恢复正常区域供电的功能，远方的FTU必须能向主站上报故障信息以供主站确定故障区段，主站必须再向FTU下达控制命令，才能实现故障区段隔离和恢复非故障线路的正常供电。因而，配电自动化系统各层次之间的通信是双向的，通信系统必须具有双向通信的能力。
（四）通信的灵活性
配电自动化系统中的通信系统点多面广，规模庞大，这就要求通信设备具有较强的灵活性，选择标准的通信设备，便于安装、调试、运行和维护。通常采用多种通信方式相结合，需要尽可能地简化系统的使用与维护，选择标准的通信协议，提高系统的兼容性和灵活性。
三、配电网自动化的通信方式
（一）有线通信方式
1、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通信手段。与其他通信手段相比，光纤通信具有以下优点：
（1）传输频带很宽，通信容量大。
（2）传输的衰减小，适合长距离的数据传输。
（3）体积小，重量轻，敷设方便。
（4）输入与输出间有电隔离，不怕电磁干扰。
（5）保密性好，无漏信号和串音干扰。
（6）抗腐蚀和抗酸碱，光缆可直埋地下。
目前，光纤通信技术已经成熟，随着光纤技术的发展和生产成本的不断下降，光缆的性价比将继续提高。因此，在配电网自动化系统中，作为通信干道，光纤通信将被广泛采用。
2、配电线载波
配电线载波通信是以6- 10KV 配电线路为传输信道，采用FSK 和调频技术相结合的调制方式，应用先进的 DSP 数字信号处理技术来实现数话同传的通信方式。其特点是：
（1）实施方便。由于传输介质为配电线路，因此电力线路设备到什么地方，通信就可以到什么地方，无需额外的通信线路。
（2）组网灵活。利用现有的配电网络作为通信信道，以变电站为中心形成一个子网，并由多个子网构成一个完整的电网数据传输网络。
（3）具有开放透明的通信网络，能够与任何具有标准通信接口（ 如 RS-232、RS- 485）的监控终端设备相连。
（4）监控节点的电气连接同样确保了该节点的通信连接，在配电主站内可随时和任一节点实时通信。
（二）无线通信方式
1、GSM的 GPRS 技术
中国移动 GPRS 是在现有 GSM 网络上开通的一种新型无线分组数据传输技术。GPRS 技术用于配电网自动化系统通信的优点包括：
（1）接入快
数据终端一通电开机就能够附着到GPRS 网络上，一旦有接收和发送数据的要求可以立即收发。
（2）频率资源利用率高
GPRS 系统在无线资源分配上采用动态信道分配方式，仅在真正发送和接收数据时才占用物理信道资源，大大提高了频率资源的利用率。
（3）通信速率高
它采用异步传输方式，同时每个数据包会自动选择最优的途径来传送，在理论上可以达到 9.05- 171.2kbit/s 的数据传输速率。 （4）成本低
利用公网，不需要建设网络及运行维护，按流量计费。
（5）网络覆盖面宽。
GPRS 网络是在 GSM系统上承载和建设的，完全能够覆盖配电网自动化终端及其管理中心站。
（6）安全性高
鉴权的主体是SIM卡，SIM卡的设计使它很难被复制或伪造。
2、3G通信
3G通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动媒体业务，对于静止状态数据，其传输速率可以达到2Mbps，能满足省级和地调数据网主要生产业务数据的传输需要。但除主要生产业务数据外，电力系统更大量的数据业务是管理信息，随着管理向现代化和信息化方向快速发展，这类信息还会大量增加，故3G仍不能取代电力通信专网，更适合作为一种备用通信方式。
3、WIMAX通信
WIMAX技术采用在城域网范围内一点对多点进行无线接入方式，可以提高距离最远至50km的无线信号传输，最大带宽为75Mbit/s，具备QoS保证能力，在不同距离上可调节带宽分配，满足多种不同带宽的应用要求。但其技术与设备的成熟度还难以与现有无线公网技术相比。如果这项技术将来发展成熟，将成为配电网通信最佳的通信方式。
四、配电网自动化系统通信方式选择
各种通信方式均有其优缺点，根据不同通信方式的特点，结合具体配电网自动化系统结构和现实条件，合理选择，最大限度地利用各种有利条件，是建设优良配电网自动化系统的前提条件。混合通信方式是较好的选择，能以比较经济的方式满足配电网的具体要求，不同层次采用不同的通信方式。选择方式如下：
根据配电网自动化通信网所采用的分层架构，即主干通道与分支通道的通信网络结构，主干道宜采用光纤、无线扩频、数字微波等方式与主站通信；分支则选用有线、配电线载波、现场总线、无线、电话线等方式通信。
对于开闭所、开关站、柱上断路器等需要实现“遥控”功能的重点站点，建议首先选择光纤网络通信方式，在光缆不能达到的区域，可以采用配电线载波通信方式作为补充。
对于杆变、箱变等不需要实现遥控功能的站点，首选光纤网络通信方式，在光缆不易铺设或光缆铺设成本过大的区域，可以采用无线（专网、公网）通信方式作为补充，应用时应该符合电力二次系统安全防护规定的要求。
根据不同站点实现一遥、二遥、三遥业务的差异，选择不同的通信方式。一遥站点采用成本最低的无线通信，二遥、三遥站点采用光纤或电力载波通信。
五、结语
综上，随着电网的发展，如何解决电网安全运行、提高供电可靠性、保障供用电是电力系统急需解决的问题。因此，要实现配网自动化必须解决好通信的问题，就要选择可靠的通信系统，这样才能保证配电自动化系统的正常运行。
参考文献：
[1]李题印，刘永胜，包拯民.新型配网自动化通信方式[J].农村电气化，2011.4.
[2]张桦.配电系统自动化中数据通信系统研究[D].山东大学，2005.
[3]夏晓玲，崔永红，沈昱明.GPRS技术在配电网通信中的应用[J].自动化仪表，2007.2.
【关键词】配电网自动化；通信方式；无线；光纤；GPRS
一、配电网自动化通信系统特点
（一）终端节点数多
系统的终端监测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。一般在我国一个中等城市，本系统需要的通信终端节点数量可达上千个。
（二）通信节点分布极其分散
单点的信息量较小，对实时性有一定的要求，需要进行双向通信。这就要求设计时必须在以上多个因素之间进行权衡，才能保证通信方案的有效性和经济性。
（三）单个节点的通信数据量小
配变监测终端监控对象是大量的配电变压器，通信数据量较少，配网自动化系统对通信的要求包括：满足数据传输需要，可不考虑图像信息传输；速率应满足事故处理时通信的要求；每一级通信网络应尽可能选用单一信道通信；信道维护量少、扩容方便、可靠、造价低。
二、配电网自动化对通信系统的要求
配电网自动化对通信系统的要求，主要取决于要实现自动化网络的整体规模、接线的复杂程度、自动化系统的功能要求、预期达到的自动化水平等，主要体现在以下几个方面。
（一）通信的可靠性
配电网自动化的通信系统是在户外运行的，容易导致材料老化，故要求能经受起恶劣气候的考验。另外，通信系统还要经受噪音、电磁、雷电等的干扰，保持稳定运行。在电力设备发生故障时，应能抵抗事故所产生的瞬间强电磁干扰，完成故障诊断、故障隔离和恢复非故障区段供电的通信任务。
（二）通信的实时性
配电网自动化的重要功能就是能够实时监控网络运行、进行在线分析，实时性对通信传输速率提出了较高的要求。正常运行时，主站系统在3s内需刷新全部RTU、FTU等终端的数据；发生故障时，主站系统和RTU、FTU终端之间需要交换的数据较正常情况下多得多。因而，除了考虑刷新速度外，还要考虑能够快速及时传送大量故障数据的问题。同时，还需考虑今后发展的需要，今后发展可能不仅要传送数据，还要传送现场实时图象等。
（三）通信的双向性
对主站来说，不仅向终端下发控制命令，也需接收终端上传的数据。配电自动化系统中的各项功能均要求双向通信，如故障区段隔离和恢复正常区域供电的功能，远方的FTU必须能向主站上报故障信息以供主站确定故障区段，主站必须再向FTU下达控制命令，才能实现故障区段隔离和恢复非故障线路的正常供电。因而，配电自动化系统各层次之间的通信是双向的，通信系统必须具有双向通信的能力。
（四）通信的灵活性
配电自动化系统中的通信系统点多面广，规模庞大，这就要求通信设备具有较强的灵活性，选择标准的通信设备，便于安装、调试、运行和维护。通常采用多种通信方式相结合，需要尽可能地简化系统的使用与维护，选择标准的通信协议，提高系统的兼容性和灵活性。
三、配电网自动化的通信方式
（一）有线通信方式
1、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通信手段。与其他通信手段相比，光纤通信具有以下优点：
（1）传输频带很宽，通信容量大。
（2）传输的衰减小，适合长距离的数据传输。
（3）体积小，重量轻，敷设方便。
（4）输入与输出间有电隔离，不怕电磁干扰。
（5）保密性好，无漏信号和串音干扰。
（6）抗腐蚀和抗酸碱，光缆可直埋地下。
目前，光纤通信技术已经成熟，随着光纤技术的发展和生产成本的不断下降，光缆的性价比将继续提高。因此，在配电网自动化系统中，作为通信干道，光纤通信将被广泛采用。
2、配电线载波
配电线载波通信是以6- 10KV 配电线路为传输信道，采用FSK 和调频技术相结合的调制方式，应用先进的 DSP 数字信号处理技术来实现数话同传的通信方式。其特点是：
（1）实施方便。由于传输介质为配电线路，因此电力线路设备到什么地方，通信就可以到什么地方，无需额外的通信线路。
（2）组网灵活。利用现有的配电网络作为通信信道，以变电站为中心形成一个子网，并由多个子网构成一个完整的电网数据传输网络。
（3）具有开放透明的通信网络，能够与任何具有标准通信接口（ 如 RS-232、RS- 485）的监控终端设备相连。
（4）监控节点的电气连接同样确保了该节点的通信连接，在配电主站内可随时和任一节点实时通信。
（二）无线通信方式
1、GSM的 GPRS 技术
中国移动 GPRS 是在现有 GSM 网络上开通的一种新型无线分组数据传输技术。GPRS 技术用于配电网自动化系统通信的优点包括：
（1）接入快
数据终端一通电开机就能够附着到GPRS 网络上，一旦有接收和发送数据的要求可以立即收发。
（2）频率资源利用率高
GPRS 系统在无线资源分配上采用动态信道分配方式，仅在真正发送和接收数据时才占用物理信道资源，大大提高了频率资源的利用率。
（3）通信速率高
它采用异步传输方式，同时每个数据包会自动选择最优的途径来传送，在理论上可以达到 9.05- 171.2kbit/s 的数据传输速率。 （4）成本低
利用公网，不需要建设网络及运行维护，按流量计费。
（5）网络覆盖面宽。
GPRS 网络是在 GSM系统上承载和建设的，完全能够覆盖配电网自动化终端及其管理中心站。
（6）安全性高
鉴权的主体是SIM卡，SIM卡的设计使它很难被复制或伪造。
2、3G通信
3G通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动媒体业务，对于静止状态数据，其传输速率可以达到2Mbps，能满足省级和地调数据网主要生产业务数据的传输需要。但除主要生产业务数据外，电力系统更大量的数据业务是管理信息，随着管理向现代化和信息化方向快速发展，这类信息还会大量增加，故3G仍不能取代电力通信专网，更适合作为一种备用通信方式。
3、WIMAX通信
WIMAX技术采用在城域网范围内一点对多点进行无线接入方式，可以提高距离最远至50km的无线信号传输，最大带宽为75Mbit/s，具备QoS保证能力，在不同距离上可调节带宽分配，满足多种不同带宽的应用要求。但其技术与设备的成熟度还难以与现有无线公网技术相比。如果这项技术将来发展成熟，将成为配电网通信最佳的通信方式。
四、配电网自动化系统通信方式选择
各种通信方式均有其优缺点，根据不同通信方式的特点，结合具体配电网自动化系统结构和现实条件，合理选择，最大限度地利用各种有利条件，是建设优良配电网自动化系统的前提条件。混合通信方式是较好的选择，能以比较经济的方式满足配电网的具体要求，不同层次采用不同的通信方式。选择方式如下：
根据配电网自动化通信网所采用的分层架构，即主干通道与分支通道的通信网络结构，主干道宜采用光纤、无线扩频、数字微波等方式与主站通信；分支则选用有线、配电线载波、现场总线、无线、电话线等方式通信。
对于开闭所、开关站、柱上断路器等需要实现“遥控”功能的重点站点，建议首先选择光纤网络通信方式，在光缆不能达到的区域，可以采用配电线载波通信方式作为补充。
对于杆变、箱变等不需要实现遥控功能的站点，首选光纤网络通信方式，在光缆不易铺设或光缆铺设成本过大的区域，可以采用无线（专网、公网）通信方式作为补充，应用时应该符合电力二次系统安全防护规定的要求。
根据不同站点实现一遥、二遥、三遥业务的差异，选择不同的通信方式。一遥站点采用成本最低的无线通信，二遥、三遥站点采用光纤或电力载波通信。
五、结语
综上，随着电网的发展，如何解决电网安全运行、提高供电可靠性、保障供用电是电力系统急需解决的问题。因此，要实现配网自动化必须解决好通信的问题，就要选择可靠的通信系统，这样才能保证配电自动化系统的正常运行。
参考文献：
[1]李题印，刘永胜，包拯民.新型配网自动化通信方式[J].农村电气化，2011.4.
[2]张桦.配电系统自动化中数据通信系统研究[D].山东大学，2005.
[3]夏晓玲，崔永红，沈昱明.GPRS技术在配电网通信中的应用[J].自动化仪表，2007.2.