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通過通信通道將各項(xiàng)命令傳送到終端、再對遠(yuǎn)方的設(shè)備進(jìn)行信息收集從而對各配電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制和監(jiān)視這就是配電自動化系統(tǒng)[3]。不斷地將遠(yuǎn)方的終端數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交換。配電自動化系統(tǒng)可以大大地減少通信系統(tǒng)的價格,因此受到廣泛的應(yīng)用。
1基于對通信系統(tǒng)的要求
終端數(shù)量多、規(guī)模巨大,自動化裝備豐富且地域分布廣是配電自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢,需要一個有效和可靠的通信網(wǎng)。配電網(wǎng)自動化所將要實(shí)現(xiàn)高度不同、電網(wǎng)的規(guī)模不同,那么對于通信系統(tǒng)的要求也各不相同[4]。
1.1通信系統(tǒng)的可靠性配電自動化的通信系統(tǒng)均安裝在戶外,因此對于監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)回饋受到外部影響非常大,比如環(huán)境的變化、外力破壞等,另外通信系統(tǒng)必須能夠保證停電區(qū)和故障區(qū)以外的地區(qū)通信順暢,必須具有超強(qiáng)的抗干擾能力,即使線路處于停電狀態(tài)依然能夠正常運(yùn)行,所以通信系統(tǒng)的可靠性非常的關(guān)鍵。
1.2通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性在建設(shè)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)時,必須考慮到其總體的經(jīng)濟(jì)效益,一般的投資都不應(yīng)過大,可以在選址上以及通信方式的選擇上考慮壓縮成本;除此之外,可以盡可能地去利用主要網(wǎng)絡(luò)通信資源,將主網(wǎng)絡(luò)和配網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一規(guī)劃,這樣就能夠防止重復(fù)投資情況的出現(xiàn),讓新建的配電自動化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益充分的展現(xiàn)出來。
1.3通信系統(tǒng)的實(shí)時性通信系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測各個設(shè)備的運(yùn)行情況,還要能夠?qū)崟r的收集其數(shù)據(jù)信息,并生成統(tǒng)計報表方便工作人員及時判斷設(shè)備和線路是否出現(xiàn)故障等,從而保持供電的高質(zhì)量。
1.4容易操作維護(hù)簡單由于配電自動化通信系統(tǒng)其規(guī)模較為巨大,因此想要單純采用一種通信系統(tǒng)幾乎無法滿足其所有的功能,一般的都是將多種通信方式結(jié)合起來使用,鑒于此在設(shè)計的過程中應(yīng)該盡量對通信系統(tǒng)的使用、維修進(jìn)行簡化。標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議的選用一方面能夠顯著提升整個系統(tǒng)的兼容性,同時對之后的應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展。
1.5具有可擴(kuò)充能力配電自動化通信系統(tǒng)在滿足現(xiàn)如今的數(shù)據(jù)傳輸需求之外,還要滿足更新?lián)Q代之后數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆Q代設(shè)備與老設(shè)備的互聯(lián)和兼容的情況。所以要具備擴(kuò)充能力,所謂的擴(kuò)充不僅僅指內(nèi)存方面的擴(kuò)展,還要具有較強(qiáng)的互聯(lián)性和兼容性。
2配電自動化通信方式對比
現(xiàn)如今通信技術(shù)的發(fā)展可謂是日新月異,目前可以選擇的通信方式也是越來越多,在配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用中需要根據(jù)其實(shí)際情況選擇合適的通信方式,所以作為配電網(wǎng)絡(luò)自動化的工作人員其首要任務(wù)就是熟悉掌握各種通信技術(shù)的優(yōu)劣性。
2.1載波通信電力線載波通信(簡稱PLC)按照傳輸方式的不同可以分為4種類型,即一線對地傳輸方式、二線對地傳輸方式、回路間結(jié)合傳輸方式以及相見結(jié)合傳輸方式等。電力系統(tǒng)中載波通信主要應(yīng)用于語言通信所需信息、SCADA和電力線傳輸繼電保護(hù)等領(lǐng)域,該種通信方式能夠?qū)⑿畔鬏數(shù)诫娏ο到y(tǒng)的任何環(huán)節(jié),在不用考慮專用線路的情況下甚至能夠滿足雙向通信的需求。以現(xiàn)在的技術(shù)水平作為參照,典型的配電線載波通信系統(tǒng)的波特率已經(jīng)超過了150Bit/s,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)雙向通信。但是該種載波設(shè)備不宜安置在戶外開關(guān)位置,主要的原因是不利于接地閘刀的處理,雖然載波通信技術(shù)對于配電自動化有著巨大的作用,但是若想僅使用該種方式則無法滿足其需求。
2.2光纖通信所謂光纖通信是指信息傳輸?shù)妮d體是光波,而信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|(zhì)為光導(dǎo)纖維的新型通信方式,光纖通信的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)光纖通信的容量大且傳輸?shù)念l帶非常寬,其頻率甚至是微波頻率的10萬倍以上,相應(yīng)的其通信容量和傳輸寬帶也是微波的10萬倍以上;(2)傳輸信息的衰減消耗非常小,長短距離的傳輸都能夠很好的滿足;(3)體小質(zhì)輕,具有超強(qiáng)的抗酸堿能力、抗腐蝕能力和抗干擾能力,可以高空架設(shè)也可以地下敷埋處理;(4)光纖通信有外部包層和芯部包層,而光信號均是通過芯層進(jìn)行傳輸,所以在抗干擾能力非常強(qiáng)悍。光纖通信的同樣由其自身的缺點(diǎn),比如其在線與線之間的連接時比較困難,強(qiáng)度方面也完全比不上普通的金屬線,在架設(shè)或者敷埋時彎曲度不要過高,同時在耦合和分路方面同樣不夠方便。
2.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線是一種數(shù)字化、開放式且能夠雙向串行和呈現(xiàn)多分支結(jié)構(gòu)的先進(jìn)的通信方式,其主要用于配電自動化系統(tǒng)和智能化現(xiàn)場設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)是通信速率快、穩(wěn)定性良好、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等,相比于光纖通信而言現(xiàn)場總線的維護(hù)成本明顯較低。現(xiàn)場總線通信方式非常適用于附近區(qū)域工作站通信、饋線終端設(shè)備(簡稱FTU)等。總線網(wǎng)絡(luò)可以將線路上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)全部連接,這樣非常有利于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加、縮減,能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多、全網(wǎng)廣播數(shù)據(jù)的傳送。某工廠現(xiàn)場總線通信方式的使用情況詳見表1所示。
2.4無線電通道無線電通道的頻率范圍在100Hz-400Hz之間,而能夠?qū)崿F(xiàn)該種超級短波的設(shè)備主要是電臺。超短波缺點(diǎn)是不能被空中的電離層進(jìn)行反射、無法躲避障礙物,同時在地面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中消耗非常大,由于諸多方面的限制造成超短波只能以直線的方式進(jìn)行傳播,在具體的使用過程中還會受到地理?xiàng)l件等方面因素的影響。數(shù)據(jù)傳送電臺其設(shè)備相對比較簡單,建設(shè)的速度也非常快,所以也更加的方便和靈活,在使用時選擇合適的頻率,再加上可靠的電源和信道便能夠完全滿足配電自動化工作的需求。
2.5無線擴(kuò)頻通信無線擴(kuò)頻通信技術(shù)可以利用超高的信號速率對原信號碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制,可以將信號擴(kuò)展到幾兆赫茲的頻帶上,將擴(kuò)頻處理之后的信號直接調(diào)制到空間傳輸?shù)妮d頻上再行發(fā)送,接收端接到信號之后應(yīng)用PN碼進(jìn)行擴(kuò)解,擴(kuò)解之后的信號都被還原成原來的窄帶信號,但是那些非關(guān)聯(lián)性的寬帶噪聲則維持之前的寬帶。經(jīng)過調(diào)節(jié)之后的窄帶信號再行過濾從而分離出其中能夠用得到的信號,這樣能夠顯著的降低誤碼率。在沒有任何通信線路的情況下,但是卻要傳輸語音、圖像和數(shù)據(jù)時就可以使用無線擴(kuò)頻通信方式,該種通信方式的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個方面,抗噪音、抗干擾的能力顯著;能夠有效的預(yù)防信號遭截獲,同時具有高保密性的特點(diǎn);只需進(jìn)行單次投資方能夠長期使用。
3通信方式選擇
(1)配電控制中心(主站)到分中心(子站)的通信是整個配電自動化的總動脈,因此在傳送速率和信息容量上要求非常高,所以網(wǎng)絡(luò)的選擇上應(yīng)該使用以太網(wǎng);(2)市區(qū)則設(shè)計許多環(huán)網(wǎng)作為通信的主干道,依次連接主站和子站。主干道通信同樣是整個配電自動化的主動脈,因此可以選擇光纖網(wǎng)絡(luò);(3)對于郊區(qū)而言其配電設(shè)備異常的分散,設(shè)備之間的距離也相對較長,如果采用空中架設(shè)通信線路則投資較大,所以可以選擇電力線載波等;(4)在各種抄表終端上則可以使用低壓配電線率載波方式;(5)對于舊城區(qū)而言其配電自動化的翻新主要有手機(jī)用電話通信通道,這種通信方式的成本非常低,而且見效非常快;而對于新建的小區(qū),在通信方式的選擇上應(yīng)該優(yōu)先考慮電纜通信或者光纖通信;(6)負(fù)荷管理的對象是分布較為廣泛的客戶群,通過對客戶的電能運(yùn)行情況的實(shí)時檢測,同時還能夠?qū)⒁恍╇娏中畔⑦M(jìn)行傳遞,該種方式對于通信系統(tǒng)的可靠性和傳送速率要求較低,所以在選擇通信方式上可以使用無線擴(kuò)頻等;(7)主干道上光Moden分支上的通信,其另一端都和設(shè)備終端相連,所以能夠使用光Moden輻射形式,因此通信方式的選擇也將更多,比如電力載波方式、光纖方式以及無線擴(kuò)頻方式等。
4結(jié)束語
配電網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)的實(shí)際功能非常的繁雜,因此單個通信系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需求,所以要根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況選擇合適的通信方式,有時按照所實(shí)現(xiàn)的功能要求還要構(gòu)建綜合性的通信系統(tǒng),而綜合性的通信系統(tǒng)需要從技術(shù)層次和經(jīng)濟(jì)兩個方面共同考量,總而言之綜合性通信系統(tǒng)就是讓配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)不斷趨于完善。
作者:吳新水 單位:湖北省大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅山口銅礦