配电自动化与通信技术
随着电网智能化水平的不断提高，电力系统已实现调度自动化、变电站综合自动化、配网自动化，下面是小编搜集整理的一篇探究配电自动化与通信技术的论文范文，欢迎阅读借鉴。
摘 要： 随着经济与科技的快速发展，市场的用电需求越来越大，用户的用电负荷也日益增长，用户对电能质量的要求越来越高。在供电系统中实施配电自动化，实现对配电网络的科学管理，为用户提过不间断的优质电能，是配电系统当前所面临的首要问题，而作为配电自动化系统的支撑网络——通信网络的建设，也就尤为重要。
关键词： 配电自动化;通信网络;光纤通信网络
引言
伴随着我国经济发展和城市现代化进程的快速发展，用电负荷日益增长，用户对电能质量的要求也越来越高，这就需要建设一个可靠性能高，能够提供不间断优质电能，并且能够实现科学管理的配电自动化系统。
配电自动化(DA)是指基于先进的计算机系统、网络通信技术，将配电网实时数据、电网结构和地理图形进行信息集成、分析、判断处理，行成一个完整的自动化系统，实现配电网及其设备在正常运行及异常状态下的监测、保护、控制、用电和配电的科学管理。
1 配电自动化的功能和作用
1.1 数据采集和配电系统监控功能
数据采集和配电系统监控功能是对配电一次系统的数据采集，通过通信网络平台利用先进的通信技术上传至监控平台，实现对现场各馈线“三遥”功能，以及设备状态的在线监视，具有对一次系统异常事件记录、负荷曲线变化、历史事件追忆、实时报警信息、历史数据查阅、事件打印等功能。
1.2 配电网故障管理功能
配电一次系统发生故障通过保护装置自动切除故障或监控中心依据通信网络上传数据、信息远程判断、分析，遥控开关隔离故障。
1.3 线损计算、管理功能
配电一次设备系统数据通过通信网络上传至现场后台及监控中心，监控中心根据通信网络上传数据远程设定自动装置定值，自动装置根据装置定值，自动调整变压器有载调压开关分接头的档位，无功补偿(VQC)装置自动控制电容器投切，监控中心根据一次系统需求远程改变运行方式达到母线电压、无功功率平衡，减小线路损耗。
1.4 配电网运行管理功能
该项功能主要包括：自动绘制图文、设备管理和地理信息系统(AM/FM/GIS)。以地理图为背景绘制的单线图上，分级分层显示变电站、馈线、变压器、开关直至末端负载等，用电的地理位置与有关设备参数等实时数据信息。
2 配电自动化系统的组成
2.1 配电自动化控制中心
配电自动化控制中心是基于先进的计算机基础，通过通信网络平台数据共享的数据库系统和应用程序，是监控与管理的核心。配电自动化控制中心从总体上实现配电网的监视与控制，分析配电网运行状态，协调各子站间的关系。
2.2 区域工作层
由于配电设备分布广、设备多，不可能将所有设备都与监控中心相连，这就需要增加中间一层——区域工作层，它是以110KV变电站和配电开闭站为中心，对配电网进行划分，在划分的各区域中心设置配电子站，各子站信息通过通信平台与控制中心进行数据通信。
2.3 现场设备层
现场设备层包括回路终端(FTU)、配变终端(TTU)、常规终端(RTU)，统称为配电自动化终端。主要用于数据的采集、综合分析、上报、遥控命令的接收和执行，同时具有异常事件记录、事件追忆等功能。
3 配电自动化系统的通信
要实现配电自动化，需要依靠有效的通信手段，统一的规约，将控制中心的命令准确地传送到就地的终端设备上，并且将分布在各处的反映终端设备的运行状况的数据信息上传到监控中心，实现监控中心对终端设备的遥控、遥调功能。
配电自动化通信网络，是搭建配电设备同配电自动化主站系统间的“通信高速公路”，通过它实现对配电网上各设备的远方实时监视、控制与协调。配电自动化网络所传输的数据有上传监控数据和下达设置数据。上传监控数据：将安装于环网柜、开闭所、柱上开关等电力设施中的各种监控设备的监控数据及时准确的上传到子站或主站系统中;下达设置数据：将子站或主站系统中的设置数据，实时准确的下达到各种监控设备上。
3.1 通信方式比较
目前，常用的通信传输方式有光纤、电力线载波、电话线、微波、无线电、同轴电缆等。对比各种通信方式的优缺点如下：
光纤通信方式的特点是带宽高、容量大、传输可靠性高、抗干扰能力强、不受环境条件的影响，是一种高质量的传输媒介，但需要进行大量的光缆敷设，除工程技术要求高之外，工程施工量较大。
音频有线通信方式的特点是造价较低，易于实现，缺点是易受环境的影响，由于音频电缆与高压配电线路同杆架设，高压输电线的电磁对音频电缆干扰较大，影响通信质量。
电力线载波通信的'特点是不需要额外布线，可靠性和安全性高于双绞线和光纤，电力输电线是传输配电自动化数据的天然网络，因此优势明显，但由于中低压电力线路信号衰减大，噪声丰富，谐波分量多，线路情况复杂、恶劣，中低压电力载波上传输面临很多问题。
对于微波通信、无线通信，由于城市配电网高楼林立，微波通信、无线通信信号不适宜在这种环境中传输。
综上所述，在配电自动化网络采用的各类通信方式中，光纤通信方式优点显而易见，在各种通信接入技术中，基于光纤介质的PON接入技术是优势尤为突出，因此在配电自动化网络建设中建议选择PON技术。
3.2 通信组网方案
将网络层次划分为3层，即主站控制层、子站通信层和接入通信层。
3.2.1 子站通信层。光线路终端OLT安装于110KV变电子站处，与已有的电力通信网相连接，OLT也可以独立具备支持环网组网的能力(支持RSTP/MSTP)，当网络中某节点链路发生故障，设备可快速完成保护倒换。
3.2.2 接入网通信层。接入通信层主要由ODN和ONU两部分通信设备组成，ODN设备是OLT与ONU之间的通信光链路，它将ONU采集到的监控数据传输给子站通信层的OLT，或者将子站或主站信息、控制命令通过ONU传递给终端设备，实现终端控制。ODN根据配电网常见的单辐射型、手拉手型及环形三种拓扑结构，灵活的配置1：2/1：4/1：8/1：16等不同的分光器，其中针对1：2的不等比分光器，需要根据具体安装节点选择不同的分光比。ONU用于采集开闭站、环网柜、柱上开关等处FTU/RTU/TTU上的监控数据，ONU上行需要提供两个EPON端口，有一个端口故障时，应能快速切换到备用端口上;下行需要提供FE接口，考虑一个开闭所、环网柜或柱上开关安装一台ONU，ONU设备应能提供4或8个FE接口。
根据OLT至ONU通道衰减的允许范围以及ONU的配置经验，结合具体配电网实际情况，同时充分考虑今后网络的扩容、改造和升级，初期网络应预留足量的光功率余量，因此对于建网可做如下考虑：当节点数超过ONU及分光器控制数量时，将网络进行拆分，新增光芯以减少分光器级数及通道衰减;分光器和光纤连接多采用熔接方式，尽量减少活接头数量，以减少链路损坏和链路潜在故障点;在有潜在扩容需求的位置，可以考虑使用活动连接器，方便后续扩容，或者预先安装一个分光器，预留分支接口。
3.3 配电自动化网络方案拓扑设计
配电自动化网络通常使用单辐射型、手拉手型及环形三种拓扑结构，对于PON光网络的拓扑结构、分光器级数和分路比可以根据具体应用环境选择。
在理论上PON系统对于分光器级数没有限制，但由于每个ONU的光通道衰减要求小于28dB，在实际应用中若分光器级数越多，虽然会节省主干光纤数量，但会造成接头损耗增加，导致网络拓扑复杂，因此在网络拓扑设计时要兼顾主干光纤资源和网络拓扑结构。
4 结束语
在配电自动化系统中，通信网络作为支撑网，它的重要性不言而喻。为了更好地实现配电自动化，应根据实际需要构建一个经济、可靠的配电网通信系统，可以考虑采用几种通信技术混合组网方式，更好地实现配电自动化功能并完成配电网络的科学管理。
参考文献：
[1]庞运东，《配电自动化功能与作用》，民营科技，2010，7.
[2]韩春成，《鞍山配电网自动化系统分析及其应用》，北京：华北电力大学，2007.
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