关于配电自动化系统中通信网络的规划与组建研究
摘要：本文主要就配电自动化系统通信网络的组网内容，规划和建设中的一些重点作了进一步的分析和探讨。
关键词：配电自动化；通信网络；规划；组建
配电自动化系统（DAS)，包括基础配电自动化和配电管理层。基础配电自动化主要包括变电站（配电所）自动化系统、馈线自动化（FA)、配电SCADA系统。配电管理层主要内容包括配电工作管理系统、用电管理自动化系统、配电高级应用软件（D-PAS）等。从配电自动化系统总体的建设内容来看主要包括配电网架规划、馈线自动化的实施、配电设备的选择、通信系统建设和配网主站建设。通信网络做为配电自动化系统的重要组成部分，是实现配电自动化系统数据传输、信息流动以及指令操作的关键，也是配电自动化系统的关键。 一、配电自动化通信系统组成和内容
目前通信网络已成为智能电网规划和建设中的重要组成部分，智能电网的实时数据来源有电网运行数据、设备状态数据、客户计量数据、作业人员数据等，而实时数据的通信和传输是实现智能电网应用的关键。实时数据的通信和传输使得电网上所有的资源得到监视，提高了电网的可视化程度，大大降低了监视盲点。 通信系统是电力主站系统与配电网终端设备联接的纽带，因此必须有稳定可靠的通信系统，才能实现配电自动化的功能。从配电自动化通信功能的实现方式来看，主要有光纤通信、电力线载波、有线电缆、无线扩频、借助公众通信网等多种。从组网设备来看，具有具有终端设备多，单台设备的数据量小，实时性要求不同的特点，因此应因地制宜，根据当地环境和经济条件确定合理的通信系统，同时要考虑调度自动化通信系统的建设。
配网通信网络可分为通信主站、通信汇聚设备、通信终端三类通信节点，各类节点定义，及与配电网业务节点呈对应关系。根据配电网通信网络节点功能及配网业务流向，可将配电网通信分为主干层和接入层两层网络结构。主干层是各通信汇聚设备与通信主站之间的通信。接入层主要是通信终端站与通信汇聚设备之间的通信。
二、配电自动化系统通信网络规划和建设
图1 配网自动化通信组网结构图
上图1为配网自动化通信组网结构图，从图可知，通信系统可以分为三个层次，第一层是主站与子站之间的通讯层；第二层是子站与馈线主干线上的终端设备（FTU、DTU等）之间的通讯层；第三层是终端设备之间（如FTU、DTU与TTU之间）的通讯层。
由于通讯方案与馈线自动化方案及SCADA数据传输方式、规约、速度等关联紧密，因此从系统总体性能以及将来的发展考虑，设计应当遵循以下原则：
（1）主站与子站之间的通信主要采用光纤信道进行通信，要充分利用已经建成或正在建设的城区变电站和地调之间的电力专用光纤通讯信道；
（2）子站与馈线主干线上的终端设备之间的通信要以原有的通信信道为基础，综合选用光纤、载波、有线和无线通讯信道。原则上以光纤信道为主，并按区域构成路径最佳的物理环网，可以考虑以太网组网方式；
（3）终端设备之间的通信信道主要使用载波信道、有线信道和无线信道。 2.l主站与子站之间的通信方案
主站到子站的通信可以采用光纤收发器通信方式、SDH 2M+路由器通信方式、SDH 64K通信方式。
光纤收发器通信方式通过使用光纤收发器直接利用光纤进行通信，该通信方式具有较大优点，主要是10M/100M的网络数据不必通过转换（或压缩），通信速率较高，另外通过这种方式连接各个子站就象，在一个局域网上一样，相互之间的访问更快捷便利，但该通信方式需要使用通信光缆中的一对光芯。主站到子站的通信如果采用光纤收发器通信方式和SDH 2M+路由器通信方式，则通信规约采用基于TCP/IP的IEC104通信规约,若采用SDH 64K通信方式则采用DNP3.0通信规约。
2.2子站与馈线主干线上终端设备之间的通信方案
在馈线层，可以考虑采用载波通信方式、无线通信方式、音频线通信方式和光纤通信方式进行通讯。其中，光纤通信是70年代发展起来的新的通信方式，其主要优点是：通信容量大、速度快、衰减小，不受外界电磁场干扰，保密性好。鉴于配自系统发展起来以后，信息传输量较大，且系统对通信的可靠性和通信质量都要求较高，同时，用于分布式方案的通信光纤需要的光纤芯数较少，其光端机技术较为成熟，费用也较低。下表1是各种接入方式的优缺点分析。
表1各种终端接入方式优缺点分析 接入方式 光端机通信 优点 延长了传输距离，且业务布放简单 缺点 无法统一网管，故障点多，后续带宽扩展能力不好，稳定性和可靠性不能满足电力要求。 以太网交换机通信 提供有较大带宽和环网保护方案，安全性高。 电力载波通信 易维护、易推广、易使用、低成本、不必受限于管线布放困难、不易破坏、安全性高。 无线公网通信 建设成本低，施工简便，应用范围广，可用性高， 无源光网络通信 带宽高，系统容量大，覆盖范围大，扩展性好，可靠性高，实时性高，安全性高， 无线宽带WLAN通信 技术成熟，标准化程度高，视距情况，传输初期建设成本与无线公网对比运行费用高，实时性和安全性较低。 光缆敷设成本高 产业规模小，拓扑结构不适合配网，管理困难，实时性较差。 稳定性和实时性一般。 可达30Km，带宽可达40M，多跳低时延，抗干扰能力强，支持多种安全认证， 无线传感网通信 低成本、抗干扰能力强、绕射能力强、超大规模组网、自组织和动态性、网络可靠性高、能耗低、设备安装方便、无运营费用 相对较高 带宽窄
目前，光纤通信方式应用较为普遍，从应用的方式上看，主要有主从式光纤
环网通信方式、自愈式光纤环网通信方式和以太网通信方式三种。
2.3终端设备之间的通信方案
配网中象TTU、自动抄表终端之类的终端设备具有数量多、分布广的特点，这类终端如果使用光纤通信方式，则太不经济，所以这类终端一般通过载波、无线和工业总线的通信方式将信息传送到一些接入光纤通讯网并具有数据转发功能的终端设备（如FTU、DTU等），然后再经由这些设备与子站和主站进行通信。本方案中终端设备之间的通信拟通过屏蔽双绞线来实现，可以使用MODEM方式和485总线方式两种通信方式，通信规约使用DNP3.0，对一些不便使用专线通信方式的现场，可以根据具体情况使用无线或载波的通信方式。
结论与总结：
配电网自动化是计算机技术和通信技术在配电网上的综合应用,是对配电网上的设备进行远方实时监视、调整和控制的一种集成自动化系统。是近年来发展起来的一种新兴技术。配电网自动化中心对所辖区域的运行能够做到及时识别故障、隔离故障和恢复供电,这种技术的应用对提高供电质量、运行可靠性、劳动效率以及充分利用现有设备的能力,均有直接的意义。从目前来看,国内在配电自动化的通信方式方面还没有一个具体的标准,而且,从科研和开发阶段来说,基本上是属于起步阶段。因此,在实际应用方面缺少一些现成的可供参考的标准模式，需要根据配电自动化系统的功能、需求选择适应的建网模式。 参考文献：
[1] 吴建国.在供电企业中配网自动化运行管理的技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版） ,2013,(22). [2] 许明.配电网自动化网络运行[J].科技创业家,2011,(12):80.
[3] 刘广.配网自动化及馈线自动化技术探讨[J].科技与生活,2011,(10):120,220.