摘要：本文討論了配電網自動化建設過程中所遇到的有關通訊方面的技術問題。并介紹了揚州配電自動化通信的設計。

    關鍵詞：配電網  自動化  技術

    0 引言
    長期以來配電自動化的建設未得到應有的重視，目前也只是剛剛起步階段，再加上我國配電網一個顯著特點，就是中性點不接地，設備的自動化水平不高，使得我國配電自動化系統不能直接引用外國已經成熟的配電自動化技術。

    1 遠方控制方式與當地控制方式的比較

    柱上饋線自動化設備分為重合器與分段器兩種。
    遠方控制方式即柱上負荷開關環網方式，它通過檢測電流來判別故障，將故障信息傳送到主站，由主站分析后，確定故障區域，控制開關動作完成故障隔離。這種方式的優點是開關動作次數少，能迅速恢復非故障區域快速供電，但對通信信道的要求比較高。

    當地控制方式即重合器環網方式，失電壓跳開關，依時間延時順序試分合開關，最后確定故障區域并隔離。故障隔離和自動恢復送電由FTU自身完成，不需要主站控制，對通信信道的要求不高，但對開關性能要求較高，而且多次重合對設備及系統沖擊比較大。

    重合器環網方式對故障的處理不依賴于通信通道，但數倍于負荷開關的價位妨礙了該方案的大范圍使用。相比之下，負荷開關環網方式在城網改造項目中具有價格上的優勢，開關動作次數少，在保證通信質量的前提下，主站軟件控制下的故障處理能夠滿足快速動作的要求。隨著電子技術的發展，通信設備可靠性的提高，造價愈來愈低，將會廣泛地采用監控系統配合遙控負荷開關、分段器實現故障區段的定位、隔離及恢復供電，這樣能夠克服當地控制方式帶來的缺點。因此，我們認為未來的發展將會是以價格制勝的負荷開關環網方式占有較大市場。

    2 主站、子站方式的比較

    配電自動化系統實時性要求高，傳輸信息量較大，通信網絡結構復雜，采用無子站方式，所有功能由主站負責，大量的信息需要主站處理、分析判斷，主站的負擔很重，對整個系統的實時性有較大影響，配電網自動化系統的作用就不能充分發揮出來，在這種情況下，需要子站分擔一部分主站的功能，減輕主站的工作量，而主站對各子站不能單獨處理的工作進行總協調。

    子站主要負責的功能有:

①可以自主檢測、隔離故障和恢復正常區域的供電。這比通過主站來處理要快捷，而且這種分布式的處理模式比集中到主站處理的模式大大提高了可靠性；

②子站還承擔對本變電站與饋線上各類終端的通信管理，從而減輕了主站通信管理和信道的負擔。由于在變電站設置了子站，它和變電站的調度終端RTU可以合并或聯網，變電站到主站的信道也可合二為一，這樣配電自動化系統就與調度自動化系統集成在一起了。

    3 自愈網方式的比較

    主干通信線路集結了大量分散站點的信息，因而非常重要。主干通信線路一旦出現故障，將會導致一大片區域的配電自動化設備失去監視和控制，因此提高主干通信線路的可靠性非常重要。自愈網的作用就是提高網絡的生存性，即在無人工參與的情況下，網絡能及時地發現錯誤，并能在極短的時間內自動恢復承載的業務，對用戶而言根本感覺不到網絡的故障。自愈網的方式有許多種，主要有路由保護的自愈網、環形保護的自愈網和利用DXC(數字交叉連接)保護的自愈網。

    路由保護自愈網即采用主備份路由，備用通道是和工作通道是不同路由的遠動通道，正常情況下，通信終端是和主通道相連，雙通道切換裝置由一個處理器管理。當通信終端有數據要發送時，處理器將數據同時經A、B兩個串口發出。接收數據時，處理器同時接收2個串口的數據，并進行實時地探測誤碼率，如果發現主通道誤碼率高，而備通道誤碼率低，就將主通道切換成備用通道，當主通道誤碼率恢復正常時再切換回頭。這種自愈方式最簡單，但鋪設成本高，而且這種方法只能對傳輸鏈路進行保護，而無法對網絡節點的失效進行保護，所以只能適用于兩點間有穩定的較大業務量的點到點保護。
    環形保護的自愈網是指光纖在網絡上形成一個環，各終端設備掛在環上。

    4 傳統光纖環網和光纖以太網比較

    傳統光纖環網FTU數據是由RS232或RS485口出去的，光纖以太網FTU具有10M/100M網口，數據由網口出去的。光纖以太網、光纖環網，這兩種光纖通信方式的造價相近。光纖環網更成熟一些，但光纖以太網是發展方向，光纖以太網目前技術實現及相關設備都已得到實踐的檢驗，正在推廣應用。

    光纖以太網高速靈活，技術資源豐富，有些問題是光纖環網難于解決而只能用光纖以太網，例如當子站管理的FTU范圍發生變化時，有些FTU本屬于A子站管理，由A 子站負責與之通訊，運行方式發生變化后，變為B子站管理，由B子站負責與之通訊，這種情況，光纖環網是處理不了的； 再比如饋線保護功能，要求FTU之間，與子站之間，快速的交換信息（在1000M/S之內），也只有光纖以太網才能達到這種要求。

    但是光纖以太網這種靈活性也帶來了網絡數據的安全性問題。因為各個終端FTU都是以IP地址訪問的，并且是與供電局內整個局域網相連。

   5 配電網自動化通信的設計
    配電自動化系統通信的設計本著可靠性、先進性與經濟性相結合的原則，網絡結構主要分為主站、子站、終端設備3層。

    5.1 主站與子站之間 在主站與子站之間，由于信息量大，要求高速可靠的通信通道，但節點又不多， 而大多數供電局在供電局與變電所之間已經建立了單模光纖通訊網絡，配網自動化系統主站與子站之間的通訊可以借用這個通道，可以節省再次鋪設通訊線路的投資。具體做法是: 利用2芯的備用光纖，兩端分別加光纖收發器，一根芯收數據，一根芯發數據。再將光纖收發器連接至交換式HUB上即可。

    5.2 子站與終端之間 該層的通訊特點為數據量小、可靠性高、通訊距離遠。光纖通訊網絡相對于有線及無線而言，投資要高一些，但光纖通訊可靠性高，技術成熟，而且目前光纜及光纖收發器的價格也能接受。光纖網絡采用雙環自愈環網。 子站與FTU之間形成的通信網絡，各個通信節點的距離較短，很少超過3公里，多模光纜傳輸距離在5公里以內，完全能夠滿足要求。具體做法是: 利用光纜的4芯構成內外2個環，方向相反，在子站放置一個光纖收發器，子站也是環網上的一個節點。子站光纖收發器與串口通信服務器相連，再將通信服務器連接至交換機HUB上。

    5.3 TTU和集抄的數據 TTU和集抄的數據實時性要求不高，可以利用屏蔽雙絞線將TTU和集抄連接至附近的FTU。利用屏蔽雙絞線連接TTU和集抄可以大大節省投資。因為配電變壓器的數量多，位置經常變化，光MODEM的造價相對較貴，如果在每臺TTU和集抄中配置一個光纖通信的端口，系統的投資過大。其次，每次變動都必須對光纖重新熔接，十分不便。從以往的工程經驗來看，在同一個光纖環路上安裝的光MODEM的數目一般應在25個以下。

    對于TTU與集抄的數據的處理，有二種方式:
    第一種: 通過FTU轉發，FTU負責附近TTU和集抄的轉發，范圍為2公里。FTU不進行數據解包工作，僅作為數據傳輸的通道。這種方式避免TTU和集抄作為一個單獨的系統，不需要建立另外的一套通訊網絡，可以節約投資。另外，將TTU和集抄加入配電自動化系統，可以為配電自動化某些功能，如負荷預測等提供計算依據。但是TTU和集抄通過FTU轉發，由于通信方式為Polling方式，當TTU和集抄數量多時，后臺輪詢一周的時間就較長，從而影響了系統收發數據的實時性。

    第二種方式，即將配變儀和集抄的數據通過高壓載波送到子站，但配電自動化系統的網絡重構及線路故障時會對高壓載波通訊造成影響，目前還沒有很好的解決方法，因此，最好不采用此種方式。集抄部分集中器與終端之間可以采用低壓載波，有條件的可以采用有線方式。

    6 結語

    配電自動化系統涉及到電力系統、計算機、通訊、電子技術、地理信息等多個領域。配電網設備比較分散、地理情況變化多端、覆蓋面廣、用戶眾多，且易受用戶增容以及城市建設等外界因素的影響。從目前的技術水平來看，尚沒有一種通信技術可以很好的滿足配電自動化系統各層次的需要，往往采用混合的通信方案。

在今后的城網建設中，應該考慮將實時網(如調度自動化網)和信息網隔離開來，以防止黑客侵入造成巨大的損失。