[b]1　引言 [/b]　　架空配電系統用以電壓型饋線自動化為基礎的配電自動化系統可分為3個階段實現。圖1給出了整體方案的基本構成。 　　CB—斷路器； PVS—真空開關；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—打印設備 　　圖1　電壓型饋線自動化系統的構成 　　Fig.1　Structure of automated voltage controlled type distribution feeders 　　第一階段，真空自動配電開關PVS、遙控終端單元RTU和電源變壓器SPS同桿架設。利用RTU自身所具有的智能化檢測功能，可與開關設備配合，共同完成故障區段的隔離、非故障區段的恢復供電，并且利用站內故障區段指示設備，通過計算站內斷路器合分閘時間，判斷出故障區段并通知運行人員檢修。這一階段的特點是：無需通信系統，利用桿上設備自身智能化功能就能夠獨立完成架空系統配電自動化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區間，縮短停電時間，提高供電可靠性，實現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、改進供電質量、實現優秀的電力信息管理、為用戶提供完善的服務、降低運行費用和運行人員勞動強度為目標,在完成了第一階段的基本功能后，實現以遙測、遙控自動化為紐帶的計算機管理配電自動化，是配電自動化的更高層次的發展。在此階段中，作為聯系桿上設備和站內全面計算機管理中間環節的遙測、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的配電自動化系統分層次擴展的思路，著重討論了由桿上配電自動化向遙測、遙控自動化發展實現的基本思路，對遙測、遙控自動化基本模式的通信方式進行了對比。 [b]2　遙測、遙控自動化實現的基本思路 [/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備。在第一階段，RTU發揮了其自身的智能化的故障查詢特點，完成故障區段的判斷和隔離。但是，這一階段的RTU，還不能稱為真正意義上的RTU，因為它只起到故障搜查器的作用。只有在它將桿上設備與站內遙控主控臺TCM的通信功能發揮出來后,才能稱作真正意義上的RTU。 　　遙測遙控自動化階段，從本質上講是計算機管理配電自動化階段的一個重要組成部分。將其作為獨立的一個階段來討論的主要目的是加強配電自動化實現過程的層次性，即從戶外一次設備的應用（第一階段）到信號的采集和傳送（第二階段）到計算機管理（第三階段）。配電自動化是一個龐大的系統工程，電力部門的初期規劃對這項工程的經濟、合理的實施將起決定作用。遙測、遙控自動化是配電自動化的重要環節，是初期規劃時必須考慮的問題。因此，選擇通信方式的問題是實現遙測、遙控自動化的關鍵問題。 　　在實施以電壓型饋線自動化為基礎的配電自動化系統中，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展，那么可以選擇發揮這套設備中RTU的智能化故障檢測功能，同時預留接口，待需要進行遙測遙控時再配上獨立通信的RTU，實現遙測、遙控自動化；如果想拋開桿上繁復的安裝并一次完成配電自動化桿上設備的投入，則在選擇通信方式后，直接采用同時具備故障查詢和遠方通信功能的一體化RTU，一步到位實現桿上設備選擇。無論哪種方式，都能將系統完成遙測、遙控自動化，向計算機輔助配電自動化發展。 [b]3　不同通信方式的特點 [/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，從電源點到變電點到配電點直到所有用戶之間無需鋪設專用通道即可構成幾乎所有點的通信，因此在新架、移動設備時無需移動通信通道，并且這種通信網與電力生產過程的物流流向吻合，使信息流和數據處理容易達到分級、分層管理的要求［1］。電力線載波方式過去較多地應用于高壓輸電網。 　　而對于配電網，由于其結線和元件參數非常復雜，有架空線和電纜網，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。而且中壓配電網的噪音構成與高壓輸電線路的噪音有所區別。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噪音在中低壓網上相對較低，但中壓電網面向用戶電器，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時會存在以下問題： 　　（1）載波信號在配電網絡傳輸時，因為有分支而使配線信號衰減、反射。尤其是在各結點處，必然產生程度不同的信號反射和折射。使任一點上的信號強度總是有關信號疊加后的矢量和，它隨結線方式、運行方式和氣候變化而變化，這為接收帶來了困難。 　　（2）當配電線結構發生改變（如分支數量多少、線路長短或開關數目變化）時，就會出現收不到信號的現象，而且調整較困難。 　　（3）配電網斷點眾多，對于不是由于故障而帶來的開關斷開的場合，電力線載波傳輸的信號需要判斷是故障引起的還是開關正常斷開。 　　（4）電力線上如果有相近頻率使用時，則會產生干擾，因此需要準備多種頻率。 　　（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，若臺數太多，信號傳送慢，周期長，實用性較差。這也不利于機能的提高和未來的擴展。 　　日本東京電力系統較早實施配電自動化而且采用電力線載波方式，目前面臨著通信網限制整個系統機能提高的問題，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用較廣的通信方式，主要是因為它的可靠性、經濟性、擴展性均較好的緣故。采用這種方式需要架通信線，但通信線的布設及各通信端的連接都無特殊要求。這種方式的特點是： 　　（1）傳輸速率在1200b/s以上。它適合于傳輸信息量較大的系統。 　　（2）可以實現多路并行處理。由于信號傳輸路徑較固定，當不同路徑獨立時可以使用相同地址，這樣在編程軟件的實現上，從主站向RTU發送信號就很簡單。 　　（3）在故障后變電站要恢復時，可以向所有RTU發出一個共同的命令來同時控制，且可在短時內確認開關狀態。 　　（4）可以方便地增加路徑，有利于提高機能和未來的擴展。 　　一種典型的通信線傳輸方式的基本參數： 　　通信電纜：采用ESI 雙絞電纜，每路2線或4線； 　　調制方式：FSK； 　　傳輸速率：1200 b/s； 　　載波頻率：上行 1.3 kHz（根據用戶要求）； 　　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： 　　（1） 傳送速度快，并具備傳輸聲音、數據和圖象的能力，按通信速率9600 b/s考慮，每個光纖通信環最多可鏈接100個通信節點［2］，完全可以滿足配電網自動化系統通信網擴展的需要； 　　（2） 傳輸損耗小，大約在0.2～1.0 dB/km，可以實現長距離傳送。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，不受電磁波或其他強電磁場的影響； 　　（4）采用環網通信，互為熱備用，一旦通信環有故障，光端設備能自選路由，自動愈合，提高了可靠性； 　　（5） 配置靈活，擴展方便，若需要增加新的點，可在就近的光纖通信環網內打開環路直接鏈接。 　　但光纖通信應用于配電網時光纖的敷設費用將大大提高；不同光纖的光端設備的價格不同，且每一個分段點都需要完成光/電轉換的光端設備，這樣設備費用很高；維護需要專業技術人員來完成。并且光纖通信在配電網自動化中的應用剛起步，在實際應用中還將不斷出現技術問題。因此，如果目前僅局限于配電網信息傳送，則使光纖通信很不經濟。若與其他系統并用，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 　　由于科學技術的發展，使無線通信技術突飛猛進，應用也更普遍。對比無線通信的3種方式：微波通信設備及整個工程投資昂貴，且不適用于配電網的多點通信；擴頻通信具有抗干擾能力強、誤碼率低、發射功率小等優點，適用于如變電所與調度中心等長距離通信，但用于城市配電網時，由于通信環境不理想而其繞射能力差，信號的接受會受到波傳輸的影響，效果不佳［3］；普通電臺無線電通信是一種較實用的方法，但在應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）由于無線通信技術的發展，使個人干擾切入特定頻率變得容易，一旦發生這種情況，則會給整個配電網帶來危險。 [b]4　不同通信方式的綜合評價 [/b]　　4.1　可靠性分析 　　從上述4種通信方式的特點來看，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　經濟性 　　由于配電網量大面廣，因此，通信方式的經濟性也是必須優先考慮的問題。 　　（1）基礎費用　電力線載波無基礎費用，有線通信方式需要架設通信線路，因此有架設費用；光纖通信敷設光纜的費用是一筆較大的投入；無線電通信方式根據地域情況需要可能設置中繼局，因此這一費用也較可觀。相比之下，電力線載波在基礎費用上最低。 　　（2）設備費用　電力線載波需要設置結合濾波器、耦合電容器、線路阻波器等，這些設備的成本較高，并且設備可靠性對通道暢通與否的影響很大，因此這項費用高；通信線方式僅需配備調制解調器并且可以置于控制器RTU內，因此價格便宜；光纖通信在每個分端口需要光端設備，費用較高；對于無線電通信，控制器RTU中的調制解調器因受無線通信發射功率的影響，費用中等。因此，相比而言，有線通信方式的設備費用最低。 　　在維護費用上，除光纖通信方式外，其他方式基本是免維護的。 　　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用都比較低，從經濟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、經濟性、實用性等方面，加上配電網的特點，有線通信傳輸方式在信號干擾嚴重、投資力量有限的條件下，似應是現階段較佳的選擇方式。 [b]5　通信規約 [/b]　　通信規約（主要針對計算機軟件通信）是各種遠動裝置、數據庫等與計算機系統交換數據應當遵循的規則。目前我國電力系統調度自動化應用較多的是CDT、POLLING等規約。其中循環CDT規約，由于通道利用率低而不適合作為配電網桿上設備和變電站之間的通信規約；而查詢式（Polling）規約，由于面對配電網通信點眾多，主站采用一點多址方式，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及在北美應用較多的DNP 3.0規約是兩個較適用于配網自動化系統的通信規約，具有對通信通道速率要求較低、效率高，支持RTU主動上報方式，支持多個主站配置等優點，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實際需要修改。 6　結論 　　（1） 采用電壓型配電自動化系統的發展思路，桿上配電自動化階段可以不依賴通信方式，獨立實現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展而來。 　　（2）電力線載波方式應用于10　kV架空系統在可靠性、經濟性上均有一定的不足；無線電通信方式基礎投資小，但由于目前城市發展和電波干擾，可靠性有所降低；光纖通信在投資充足并與其他系統可以兼顧的條件下，是一種優秀的通信方式；有線通信傳輸方式在外界干擾嚴重、投資有限的條件下，從可靠性、經濟性、實用性等方面綜合來看，不失為一種較好的通信方式。 　　（3） 通信規約采用標準規約很重要，IEC 870.5及DNP3.0規約是兩個較適用于配網自動化系統的通信規約，可參考使用。 [b]7　參考文獻 [/b]　　1　陳崇浩. 中壓配電線載波技術及應用.供用電，1998（4）：22～24 　　2　林功平，王開斌.光纖通信技術在配電網自動化系統中的應用.’98煙臺配電網自動化第一屆學術交流會，1998 　　3　徐臘元.我國配電網自動化的現狀及發展方向.’98煙臺配電網自動化第一屆學術交流會，1998 　　4　徐丙垠.饋線自動化技術.電網技術，1998（4）