[b]1　引言 [/b]　　架空配電系統(tǒng)用以電壓型饋線自動化為基礎(chǔ)的配電自動化系統(tǒng)可分為3個階段實(shí)現(xiàn)。圖1給出了整體方案的基本構(gòu)成。 　　CB—斷路器； PVS—真空開關(guān)；SPS—電源變壓器； RTU—遙控終端單元；FSI—故障指示器；TCR—遙控接收單元；TCM—遙控主站單元； CPU—中央處理單元；CD—控制臺；CRT—顯示器； G-CRT—圖形顯示器； LP/PRN/HC—打印設(shè)備 　　圖1　電壓型饋線自動化系統(tǒng)的構(gòu)成 　　Fig.1　Structure of automated voltage controlled type distribution feeders 　　第一階段，真空自動配電開關(guān)PVS、遙控終端單元RTU和電源變壓器SPS同桿架設(shè)。利用RTU自身所具有的智能化檢測功能，可與開關(guān)設(shè)備配合，共同完成故障區(qū)段的隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，并且利用站內(nèi)故障區(qū)段指示設(shè)備，通過計(jì)算站內(nèi)斷路器合分閘時間，判斷出故障區(qū)段并通知運(yùn)行人員檢修。這一階段的特點(diǎn)是：無需通信系統(tǒng)，利用桿上設(shè)備自身智能化功能就能夠獨(dú)立完成架空系統(tǒng)配電自動化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區(qū)間，縮短停電時間，提高供電可靠性，實(shí)現(xiàn)了饋線自動化的基本功能。 　　為了使配電自動化再上一個臺階，以提高供電可靠性、改進(jìn)供電質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的電力信息管理、為用戶提供完善的服務(wù)、降低運(yùn)行費(fèi)用和運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度為目標(biāo),在完成了第一階段的基本功能后，實(shí)現(xiàn)以遙測、遙控自動化為紐帶的計(jì)算機(jī)管理配電自動化，是配電自動化的更高層次的發(fā)展。在此階段中，作為聯(lián)系桿上設(shè)備和站內(nèi)全面計(jì)算機(jī)管理中間環(huán)節(jié)的遙測、遙控自動化階段，起到了承上啟下的重要作用。 　　本文針對以電壓型饋線自動化為先導(dǎo)的配電自動化系統(tǒng)分層次擴(kuò)展的思路，著重討論了由桿上配電自動化向遙測、遙控自動化發(fā)展實(shí)現(xiàn)的基本思路，對遙測、遙控自動化基本模式的通信方式進(jìn)行了對比。 [b]2　遙測、遙控自動化實(shí)現(xiàn)的基本思路 [/b]　　從圖1可以看出，電壓型饋線自動化基本方案的特點(diǎn)是：RTU是連接桿上配電自動化階段和遙測遙控自動化階段的基本設(shè)備。在第一階段，RTU發(fā)揮了其自身的智能化的故障查詢特點(diǎn)，完成故障區(qū)段的判斷和隔離。但是，這一階段的RTU，還不能稱為真正意義上的RTU，因?yàn)樗黄鸬焦收纤巡槠鞯淖饔谩Ｖ挥性谒鼘U上設(shè)備與站內(nèi)遙控主控臺TCM的通信功能發(fā)揮出來后,才能稱作真正意義上的RTU。 　　遙測遙控自動化階段，從本質(zhì)上講是計(jì)算機(jī)管理配電自動化階段的一個重要組成部分。將其作為獨(dú)立的一個階段來討論的主要目的是加強(qiáng)配電自動化實(shí)現(xiàn)過程的層次性，即從戶外一次設(shè)備的應(yīng)用（第一階段）到信號的采集和傳送（第二階段）到計(jì)算機(jī)管理（第三階段）。配電自動化是一個龐大的系統(tǒng)工程，電力部門的初期規(guī)劃對這項(xiàng)工程的經(jīng)濟(jì)、合理的實(shí)施將起決定作用。遙測、遙控自動化是配電自動化的重要環(huán)節(jié)，是初期規(guī)劃時必須考慮的問題。因此，選擇通信方式的問題是實(shí)現(xiàn)遙測、遙控自動化的關(guān)鍵問題。 　　在實(shí)施以電壓型饋線自動化為基礎(chǔ)的配電自動化系統(tǒng)中，如果想拋開目前牽扯太多的通信方式的選擇，等到通信方案確定后再擴(kuò)展，那么可以選擇發(fā)揮這套設(shè)備中RTU的智能化故障檢測功能，同時預(yù)留接口，待需要進(jìn)行遙測遙控時再配上獨(dú)立通信的RTU，實(shí)現(xiàn)遙測、遙控自動化；如果想拋開桿上繁復(fù)的安裝并一次完成配電自動化桿上設(shè)備的投入，則在選擇通信方式后，直接采用同時具備故障查詢和遠(yuǎn)方通信功能的一體化RTU，一步到位實(shí)現(xiàn)桿上設(shè)備選擇。無論哪種方式，都能將系統(tǒng)完成遙測、遙控自動化，向計(jì)算機(jī)輔助配電自動化發(fā)展。 [b]3　不同通信方式的特點(diǎn) [/b]　　3.1　電力線載波通信 　　電力線載波方式以電力線路作為通道，從電源點(diǎn)到變電點(diǎn)到配電點(diǎn)直到所有用戶之間無需鋪設(shè)專用通道即可構(gòu)成幾乎所有點(diǎn)的通信，因此在新架、移動設(shè)備時無需移動通信通道，并且這種通信網(wǎng)與電力生產(chǎn)過程的物流流向吻合，使信息流和數(shù)據(jù)處理容易達(dá)到分級、分層管理的要求［1］。電力線載波方式過去較多地應(yīng)用于高壓輸電網(wǎng)。 　　而對于配電網(wǎng)，由于其結(jié)線和元件參數(shù)非常復(fù)雜，有架空線和電纜網(wǎng)，干線上連接許多不同長度、截面的支線以及支線上又有多次連接，并且有容量不一的配電變壓器分布各處,信號衰減較大。而且中壓配電網(wǎng)的噪音構(gòu)成與高壓輸電線路的噪音有所區(qū)別。雖然高壓引起的電暈放電和絕緣表面漏泄放電帶來的隨機(jī)噪音在中低壓網(wǎng)上相對較低，但中壓電網(wǎng)面向用戶電器，大量電器的頻繁操作使脈沖雜音成分增大,會造成信號的干擾。因此，電力線載波方式用于配電網(wǎng)時會存在以下問題： 　　（1）載波信號在配電網(wǎng)絡(luò)傳輸時，因?yàn)橛蟹种Ф古渚€信號衰減、反射。尤其是在各結(jié)點(diǎn)處，必然產(chǎn)生程度不同的信號反射和折射。使任一點(diǎn)上的信號強(qiáng)度總是有關(guān)信號疊加后的矢量和，它隨結(jié)線方式、運(yùn)行方式和氣候變化而變化，這為接收帶來了困難。 　　（2）當(dāng)配電線結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（如分支數(shù)量多少、線路長短或開關(guān)數(shù)目變化）時，就會出現(xiàn)收不到信號的現(xiàn)象，而且調(diào)整較困難。 　　（3）配電網(wǎng)斷點(diǎn)眾多，對于不是由于故障而帶來的開關(guān)斷開的場合，電力線載波傳輸?shù)男盘栃枰袛嗍枪收弦鸬倪€是開關(guān)正常斷開。 　　（4）電力線上如果有相近頻率使用時，則會產(chǎn)生干擾，因此需要準(zhǔn)備多種頻率。 　　（5）電力線載波的傳輸速率一般在50～200b/s，采用RTU輪循通信方式時，若臺數(shù)太多，信號傳送慢，周期長，實(shí)用性較差。這也不利于機(jī)能的提高和未來的擴(kuò)展。 　　日本東京電力系統(tǒng)較早實(shí)施配電自動化而且采用電力線載波方式，目前面臨著通信網(wǎng)限制整個系統(tǒng)機(jī)能提高的問題，正考慮采用光纖通信方式。因此，采用電力線載波方式通信需慎重考慮上述問題。 　　3.2　音頻有線通信方式 　　音頻有線通信方式是一種目前應(yīng)用較廣的通信方式，主要是因?yàn)樗目煽啃浴⒔?jīng)濟(jì)性、擴(kuò)展性均較好的緣故。采用這種方式需要架通信線，但通信線的布設(shè)及各通信端的連接都無特殊要求。這種方式的特點(diǎn)是： 　　（1）傳輸速率在1200b/s以上。它適合于傳輸信息量較大的系統(tǒng)。 　　（2）可以實(shí)現(xiàn)多路并行處理。由于信號傳輸路徑較固定，當(dāng)不同路徑獨(dú)立時可以使用相同地址，這樣在編程軟件的實(shí)現(xiàn)上，從主站向RTU發(fā)送信號就很簡單。 　　（3）在故障后變電站要恢復(fù)時，可以向所有RTU發(fā)出一個共同的命令來同時控制，且可在短時內(nèi)確認(rèn)開關(guān)狀態(tài)。 　　（4）可以方便地增加路徑，有利于提高機(jī)能和未來的擴(kuò)展。 　　一種典型的通信線傳輸方式的基本參數(shù)： 　　通信電纜：采用ESI 雙絞電纜，每路2線或4線； 　　調(diào)制方式：FSK； 　　傳輸速率：1200 b/s； 　　載波頻率：上行 1.3 kHz（根據(jù)用戶要求）； 　　下行 2.1 kHz； 　　輸出電平：最大0 dBm； 　　接收電平：0～－30 dBm； 　　信噪比（S/N）：25 dB。 　　3.3　光纖通信方式 　　光纖通信的特點(diǎn)： 　　（1） 傳送速度快，并具備傳輸聲音、數(shù)據(jù)和圖象的能力，按通信速率9600 b/s考慮，每個光纖通信環(huán)最多可鏈接100個通信節(jié)點(diǎn)［2］，完全可以滿足配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)擴(kuò)展的需要； 　　（2） 傳輸損耗小，大約在0.2～1.0 dB/km，可以實(shí)現(xiàn)長距離傳送。采用單模光纖，傳輸距離大于20 km；采用多模光纖，一般傳輸距離在6.5 km以上； 　　（3） 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，不受電磁波或其他強(qiáng)電磁場的影響； 　　（4）采用環(huán)網(wǎng)通信，互為熱備用，一旦通信環(huán)有故障，光端設(shè)備能自選路由，自動愈合，提高了可靠性； 　　（5） 配置靈活，擴(kuò)展方便，若需要增加新的點(diǎn)，可在就近的光纖通信環(huán)網(wǎng)內(nèi)打開環(huán)路直接鏈接。 　　但光纖通信應(yīng)用于配電網(wǎng)時光纖的敷設(shè)費(fèi)用將大大提高；不同光纖的光端設(shè)備的價(jià)格不同，且每一個分段點(diǎn)都需要完成光/電轉(zhuǎn)換的光端設(shè)備，這樣設(shè)備費(fèi)用很高；維護(hù)需要專業(yè)技術(shù)人員來完成。并且光纖通信在配電網(wǎng)自動化中的應(yīng)用剛起步，在實(shí)際應(yīng)用中還將不斷出現(xiàn)技術(shù)問題。因此，如果目前僅局限于配電網(wǎng)信息傳送，則使光纖通信很不經(jīng)濟(jì)。若與其他系統(tǒng)并用，則光纖通信方式不失為一種好的通信方式。 　　3.4　無線通信方式 　　由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使無線通信技術(shù)突飛猛進(jìn)，應(yīng)用也更普遍。對比無線通信的3種方式：微波通信設(shè)備及整個工程投資昂貴，且不適用于配電網(wǎng)的多點(diǎn)通信；擴(kuò)頻通信具有抗干擾能力強(qiáng)、誤碼率低、發(fā)射功率小等優(yōu)點(diǎn)，適用于如變電所與調(diào)度中心等長距離通信，但用于城市配電網(wǎng)時，由于通信環(huán)境不理想而其繞射能力差，信號的接受會受到波傳輸?shù)挠绊懀Ч患眩?］；普通電臺無線電通信是一種較實(shí)用的方法，但在應(yīng)用中也必須面對以下問題： 　　（1）電磁噪音的干擾，使通信可靠性下降，誤碼率上升； 　　（2）要受到電波法的限制，需要向無委會申請專用頻道； 　　（3）如果傳輸距離超出一定范圍，需要設(shè)立中繼站； 　　（4）傳輸信號在遇到專有頻率干擾時，會影響可靠性； 　　（5）由于無線通信技術(shù)的發(fā)展，使個人干擾切入特定頻率變得容易，一旦發(fā)生這種情況，則會給整個配電網(wǎng)帶來危險(xiǎn)。 [b]4　不同通信方式的綜合評價(jià) [/b]　　4.1　可靠性分析 　　從上述4種通信方式的特點(diǎn)來看，電力線載波和無線通信方式由于信號傳輸路徑的敞開性，因此易于受外界噪音和人為因素的干擾；通信線方式和光纖通信方式路徑封閉，因而可靠性均很高。 　　4.2　經(jīng)濟(jì)性 　　由于配電網(wǎng)量大面廣，因此，通信方式的經(jīng)濟(jì)性也是必須優(yōu)先考慮的問題。 　　（1）基礎(chǔ)費(fèi)用　電力線載波無基礎(chǔ)費(fèi)用，有線通信方式需要架設(shè)通信線路，因此有架設(shè)費(fèi)用；光纖通信敷設(shè)光纜的費(fèi)用是一筆較大的投入；無線電通信方式根據(jù)地域情況需要可能設(shè)置中繼局，因此這一費(fèi)用也較可觀。相比之下，電力線載波在基礎(chǔ)費(fèi)用上最低。 　　（2）設(shè)備費(fèi)用　電力線載波需要設(shè)置結(jié)合濾波器、耦合電容器、線路阻波器等，這些設(shè)備的成本較高，并且設(shè)備可靠性對通道暢通與否的影響很大，因此這項(xiàng)費(fèi)用高；通信線方式僅需配備調(diào)制解調(diào)器并且可以置于控制器RTU內(nèi)，因此價(jià)格便宜；光纖通信在每個分端口需要光端設(shè)備，費(fèi)用較高；對于無線電通信，控制器RTU中的調(diào)制解調(diào)器因受無線通信發(fā)射功率的影響，費(fèi)用中等。因此，相比而言，有線通信方式的設(shè)備費(fèi)用最低。 　　在維護(hù)費(fèi)用上，除光纖通信方式外，其他方式基本是免維護(hù)的。 　　由此可看出，采用有線通信方式和無線電通信方式的總體費(fèi)用都比較低，從經(jīng)濟(jì)性來看均是較好的通信方式。 　　4.3　傳輸能力 　　電力線載波方式的傳輸速率在50～200 b/s；有線通信的傳輸速率在2000～1.5　Mb/s, 在電力線載波10倍以上；光纖通信的傳送速率可達(dá)4 Gb/s，可以傳輸大量的信息；普通電臺無線電傳播方式傳輸速率在2000　b/s左右，但開啟時間較長。因此，光纖通信具有最高的傳輸能力，有線通信次之。 　　綜上分析可以看出，從應(yīng)用性能上來講，光纖通信是一種好的通信方式但綜合可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等方面，加上配電網(wǎng)的特點(diǎn)，有線通信傳輸方式在信號干擾嚴(yán)重、投資力量有限的條件下，似應(yīng)是現(xiàn)階段較佳的選擇方式。 [b]5　通信規(guī)約 [/b]　　通信規(guī)約（主要針對計(jì)算機(jī)軟件通信）是各種遠(yuǎn)動裝置、數(shù)據(jù)庫等與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)遵循的規(guī)則。目前我國電力系統(tǒng)調(diào)度自動化應(yīng)用較多的是CDT、POLLING等規(guī)約。其中循環(huán)CDT規(guī)約，由于通道利用率低而不適合作為配電網(wǎng)桿上設(shè)備和變電站之間的通信規(guī)約；而查詢式（Polling）規(guī)約，由于面對配電網(wǎng)通信點(diǎn)眾多，主站采用一點(diǎn)多址方式，采用問答方式巡訪一遍，時間長，會影響重要信息（如故障信息）的及時傳遞。較佳的方式是RTU主動向控制主站報(bào)告變化信息，而主站隔一定間隔訪問一次各RTU［4］。 　　目前，國際電工委員會制定的IEC 870.5及在北美應(yīng)用較多的DNP 3.0規(guī)約是兩個較適用于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的通信規(guī)約，具有對通信通道速率要求較低、效率高，支持RTU主動上報(bào)方式，支持多個主站配置等優(yōu)點(diǎn)，可參考使用。DNP 3.0與IEC87 0.5中的FT2較接近，兩種基本兼容并可根據(jù)實(shí)際需要修改。 6　結(jié)論 　　（1） 采用電壓型配電自動化系統(tǒng)的發(fā)展思路，桿上配電自動化階段可以不依賴通信方式，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)配電自動化的基本功能，而遙測遙控自動化可以方便地從桿上自動化階段擴(kuò)展而來。 　　（2）電力線載波方式應(yīng)用于10　kV架空系統(tǒng)在可靠性、經(jīng)濟(jì)性上均有一定的不足；無線電通信方式基礎(chǔ)投資小，但由于目前城市發(fā)展和電波干擾，可靠性有所降低；光纖通信在投資充足并與其他系統(tǒng)可以兼顧的條件下，是一種優(yōu)秀的通信方式；有線通信傳輸方式在外界干擾嚴(yán)重、投資有限的條件下，從可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等方面綜合來看，不失為一種較好的通信方式。 　　（3） 通信規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約很重要，IEC 870.5及DNP3.0規(guī)約是兩個較適用于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的通信規(guī)約，可參考使用。 [b]7　參考文獻(xiàn) [/b]　　1　陳崇浩. 中壓配電線載波技術(shù)及應(yīng)用.供用電，1998（4）：22～24 　　2　林功平，王開斌.光纖通信技術(shù)在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用.’98煙臺配電網(wǎng)自動化第一屆學(xué)術(shù)交流會，1998 　　3　徐臘元.我國配電網(wǎng)自動化的現(xiàn)狀及發(fā)展方向.’98煙臺配電網(wǎng)自動化第一屆學(xué)術(shù)交流會，1998 　　4　徐丙垠.饋線自動化技術(shù).電網(wǎng)技術(shù)，1998（4）