电力配电通信网

电力配电通信网（精选八篇）

电力配电通信网 篇1

1 配电自动化现状及建设目标

配电系统属于电力接入网络, 其作用是分配电能, 通常由110kV以下电压的线路和设备构成。配电网可按照电压等级分为高压配电网 (35～110V) 、中压配电网 (10V) 和低压配电网 (380/220V) 。配电网覆盖面积广, 技术和实施手段多样化, 设备所处环境也非常复杂, 系统建设周期长且难度极大。我国又长期处于用电负荷高速增长, 城市化进程导致配电网络结构快速变化的状态, 加上电力工业过去长期以来存在的“重发、轻供、不管用”的主观倾向, 导致目前配电设备陈旧、自动化程度差、网架结构薄弱的配电网现状。图1为现有的电力配电网示意图。

配电自动化实质上就是利用现代计算机、测控和通信技术, 实现自动化、智能化的配电功能, 真正实现对配电设备的检测、控制能力, 重点放在对“四遥”以及故障隔离等基本功能的实现, 即实现10～110kV或10～35kV通信双向问题。其目标是提高供电可靠性 (包括缩短用户平均停电时间, 提高故障抢修速度等) 。

2 配电自动化对通信系统的要求

配电通信网分为2个层次:配电主站与配电子站之间的通信网络为骨干层。目前在骨干层大都已经采用基于MSTP/SDH/IP的光纤通信技术, 几乎覆盖110kV以上配电子站, 基本满足调度、配电等多种业务应用需求。配电主站、子站至配电远方终端的通信网络为接入层。典型的配电网中, 一个配电子站所管辖的配电网络范围内, 通常包括数百个配电监控终端, 这些终端分别位于环网柜、配电箱、抱杆、配电房等室内外环境中。从配电子站到这些终端目前缺乏通信手段, 是现阶段配电自动化重点建设的范围。

配电自动化的应用中, 通信系统主要传递2种不同方向的信息流: (1) 将从配电环节二次设备收集到的配电线路及一次设备的实时数据发送到主站系统的控制中心 (有时也可以是配电子站内部控制系统) 的上行信息流, 以实现遥测和遥信; (2) 将控制中心的操作命令准确实时地传达到配电环节各种二次设备, 并由此操纵一次设备实现遥调和遥控的下行信息流。

配电网的信息数据主要包括状态信息、测量信息、控制信息和其他类型的业务数据。这些数据具有信息量大, 在线分析/离线分析相结合, 应用分析与终端设备紧密结合等特点, 这就对传送这些信息的通信系统提出了一系列必须适应配电网应用特点的要求:

(1) 可靠性:为保障配电业务的可靠运行, 承担监测信息采集和操控命令下发任务的配电网通信系统必须具有高可靠性, 具有较强的抗单点/多点失效能力, 关键的业务节点 (配电所、配电线路) 要有链路冗余保护。

(2) 安全性:配电网属于电力通信网接入层面, 保证通信安全性、保密性对电力业务安全非常重要, 通信网要能抵御黑客或病毒攻击, 网络的物理隔离非常必要, 专网是主要的建设思路。

(3) 业务能力:能够满足配电网络对通信管道双向高带宽、实时性的要求, 符合各种电力通信规约, 支持各种配电自动化终端设备主流接口, 实现配网设备与通信系统的无缝对接。

(4) 适应性:通信系统需适应电力应用场景的需求, 通信设备部署符合配电网网架结构, 适应复杂的温度、湿度、雨雪等室内外环境, 具有抗电磁干扰能力, 支持各种常见的电力场景电源。

(5) 灵活、易扩展:随着地方经济的发展, 配电网拓扑持续扩展更新, 与之同步, 通信系统的部署也应该具有灵活、易扩展的特性。

(6) 经济性:由于配电网覆盖面积大, 终端站点数量众多, 地理位置相对分散等特点, 通信技术、设备的选择应该具有较高的性价比, 除了考虑一次投资, 还应考虑到部署后的维护成本。

3 配电自动化通信技术分析

配电自动化有多种通信技术可以选择, 表1列举了目前主流的通信技术优劣势对比。

选择合适的配电网通信技术, 首先要考虑必须满足配电自动化业务对通信传输速率、实时性、可靠性及安全性方面的要求;其次还要考虑到配电环节需要监控的设备数量众多、分布极广、环境复杂的特点, 施工、维护的可行性以及大规模部署能力也必须考虑。从上面的分析不难看出, 这些现有的通信方式, 都无法完全满足配电网通信的要求, 特别是从配电子站到终端设备之间接入网层面的通信, 现有通信技术无法提供令人满意的解决方案。

4 有线、无线相结合的配电自动化解决方案

随着通信技术特别是接入技术的不断发展, 基于光纤的EPON/GPON技术和无线宽带技术日渐成熟, 为用户提供了有线、无线宽带接入的更好选择。结合电力行业的应用特点, 特别是对配电自动化通信特点的深入分析, 我们认为XPON方案+无线宽带方案相组合且互为补充可以为配电自动化提供易部署、高可靠、高带宽、易维护且性价比较高的完美解决方案。XPON方案和无线宽带可以根据不同场景需要进行选择:如果光纤已经到达或易于铺设, 同时无线覆盖条件不能完全满足要求又或者没有无线频谱资源的情况下, 可以采用XPON方案;如果光纤不易铺设且终端的位置要求比较灵活, 同时容易做好无线覆盖且有可用频谱资源, 可以采用无线宽带方案;如果XPON和无线宽带的条件都满足, 则2种方案都可选择或者可以互为备份 (见图2) 。

在XPON方式下, 华为提供的OLT设备支持GPON/EPON/10G EPON共平台, 支持时钟时间接口, 支持双主控、双上行、双电源, 非常适合电力对于高可靠性要求。ONU设备三模 (EPON/GPON/GE) 自适应, 硬件完全一样, 通过网关软件设置自动选择不同制式, 有效保护客户投资;ONU支持双PON上行, 支持SFP可热拔插光模块, 支持时钟时间接口, 支持FE和RS232/485等多种业务接口。

电力配电技术分析 篇2

【关键词】电力配电；故障；措施

配电网是电力系统的关键组成部分之一，其运行的稳定性直接决定着供电系统的运行质量和运行安全，据统计，在我国由配电网故障引起的停电事故占到了全部停电事故的80%左右。配电网是将供电系统与用户直接相连的电力传输设施，一旦发生故障便会直接影响到用户对电力的正常使用，从而给工业与农业生产以及人们的正常生活 带来不利的影响。而当前的配电网在规划建设、运行管理以及技术革新等方面都存在着一定的问题，导致配电网的可靠性已经无法满足经济发展与社会建设对电力供应的需求，亟需進行调整。因此，找到当代电力配电网运行过程中存在的问题，并有针对性的提出提高配电网可靠性的科学方案，对保障电力系统的运行质量，促进电力行业的快速发展，满足经济发展与社会进步的需求有着重要的意义。

1.影响当代电力配电网可靠性的因素

1.1配电网的设计问题

由于我国配电网建设的时间跨度较大，在进行早期建设的过程中未能充分考虑到未来建设对电力供应的需求，导致配电网的建设缺乏整体性，降低了配电网的运行管理效率，并在一定程度上给配电网的可靠性造成了不利的影响。当前我国配电网的结构布局主要采取放射式网状结构进行布设，以保证配电网的供电半径能够满足用户的需要。但是与此同时，这种结构也具有线路互代能力弱，运行可靠性差等特点，一旦在使用的过程中发生故障，其波及面也是较为广泛的。此外，部分地区依然存在着个别由单辐射线路组成的配电网络，致使发生故障跳闸时，配电网无法及时进行转供电操作，严重的降低了配电网运行的稳定性与可靠性，并对人们的生产与生活造成了不良的影响。同时，个别架空的线路在运行的过程中也会受到外界环境变化的干扰，导致配电系统的可靠性明显下降，使供电系统难以满足用户对电力的需求，从而对经济的发展造成不利的影响。

1.2配电网管理与维护的问题

在配电网建成并投入使用的过程当中，对设备、线路的管理与维护工作也会在很大程度上影响电力配电网的可靠性。当前我国配电网的覆盖面积广泛，承担的输电任务重大，然而受到自动化水平的限制，配电网运行事故的处理过程依然无法缺少技术人员的协助。当前，负责配电网日常维护与检修工作的维修管理人员的数量，远远无法满足配电网运行维护的需求。依靠有限的工作人员和技术力量，显然难以充分的胜任配电网的维护与检修工作，最终导致了配电网在实际运行的过程中出现缺乏维护，甚至带病运行的状况，大大增加了电力配电网发生运行故障的可能性。此外，配电网的线路老化，技术过于陈旧等现象也会在一定程度上提高事故的发生率，对配电网的正常运行造成十分不利的影响。

1.3环境因素的影响

除去配电网本身的设计及管理因素以外，外部的环境情况同样会在一定程度上影响电力配电网的可靠性。首先，配电网所在地的自然环境决定了配电网受外界因素影响的强弱，如果配电网架设在自然条件较为严酷，风力较大或雷雨多发的地带，便会经常受到风力或者雷电的侵害，导致配电网设备与线路的损坏，降低了配电系统运行的可靠性。其次，如果配电网恰巧建设在城市开发建设的热点地带，则将不可避免的受到建筑施工过程的影响，一旦建筑项目在前期规划阶段出现疏忽，或在施工的过程中麻痹大意，就很容易损害配电网的线路，导致配电网无法正常工作。最后，一些不可控制的意外因素也是引起配电网故障的原因之一，如汽车碰撞、气球与风筝等杂物的缠绕、树枝意外横搭在导线上等意外事故过人为事故，都会造成配电网的损害，对配电网可靠性的提高造成不利影响。

1.4非故障因素

所谓非故障因素就是指电网改造以及有计划停电对电力配电网可靠性造成的影响，主要包括35kV 及以上的输变电线路或变电站改造、检修、预试以及配电网检修、改造等，此类过程需要配电网配合停电，从而在一定程度上影响了电力配电网的可靠性。

2.提高电力配电网可靠性的有效措施

2.1加强对配电网的技术革新

在对配电网进行设计与建设的过程中，积极地采用科学的技术和先进的设备，能够明显的提高配电网的自动化程度，从而使配电网能够及时有效的对出现的事故做出正确的反应，缩短配电网对事故的反应时间，确保配电网能够在事故发生时对故障部分进行隔离，确保非故障部分的正常供电，以减少配电网故障对用户造成的不良影响。为此，配电网的设计与管理人员应当依照当地配电网的特点，选择恰当的综合自动化系统建设方案，保障自动化系统能够充分的发挥作用，降低事故的发生概率。同时做好配电网的实施监控工作，了解并掌握配电网的运行状况和故障原因，以便从中总结出当前系统中存在的问题，为配电网的技术革新提供依据。

2.2加大配电网管理与维修的力度

提高配电网管理与维修的力度，完善配电网的管理制度，缩短配电网的检修时间，能够及时的发现配电网在运行过程中存在的问题，避免配电网出现带病运行的状况，从而达到降低配电网的事故发生率，维护配电网可靠运行的目的。为此，应当合理的调整配电网络的检修计划，推行一条龙检修，将可靠性管理与生产计划科学的结合起来，搞笑的利用停电时间，杜绝重复停电。进行实际检修时，在保证作业安全的前提下，因尽量进行带电作业，从而进一步缩短配电网的停电时间，提高配电网运行的可靠性。

2.3提高配电网的自动化水平

将电子计算机技术与信息管理技术应用到配电网的运行管理过程中，不仅能够提高配电网运行的可靠性，还能够起到控制配电网运行成本，境地配电网管理难度的作用。因此，在进行配电网改造与维护的过程中，应当加大配电网的信息化建设和数字化建设，逐步实现配电网的自动化、综合化与智能化，用先进的电子计算机技术代替人工的管理，有效的降低了人为失误导致的配电网运行事故。同时，该技术还能够明显提高配电网对故障的反应速度，减少配电网的故障面积和故障时间，确保配电网的运行稳定。

2.4完善配电网的防护设施

加大配电网防护设施的建设，能够提高配电网对自然因素的抵抗能力，降低雷击引起的配电网运行事故，同时还能够起到改善系统过电压对设备的危害、减少绝缘设备破坏造成的事故、增强馈线自动化对单相接地故障的判别能力的作用，对维护配电网的稳定运行具有重要的意义。

3.总结

通过完善管理措施、提高技术水平、加强配电网自动化建设等方式，提高电力配电网的可靠性，能够有效的减少配电网故障造成的停电事故，对我国经济与社会的健康平稳发展起到了积极的推动作用。

【参考文献】

[1]麦友发.配电网供电可靠性分析及提高措施[J].科技创新导报，2011，（4）.

电力配电通信网 篇3

关键词：电力无线通信网,线损,监测分析

随着我国经济的迅速发展, 社会对于电力的需求也日益的增大, 因而近几年出现了限电和电源性缺电的状况, 因此我国大部分的地方开始实行限电或者错峰供电的措施, 在这种用电的背景下, 简单的那些电能的计量已经无法满足监测配电变压器的要求, 因而供电部门开始对线损进行有效的管理, 随着用户对于供电需求量和可靠性的提升, 原先的电力系统已经无法满足数据通信的需要, 因此需要对无线通信进行有效的利用。

1 建立有效的变压器的监控系统

随着电力城网以及农网的改善, 一户一表的工程以及抄表工作逐步的完成, 可以有效的提升用户供电的可靠性, 同时也对线损和安全供电的管理提出了更高的要求, 随着用电量的俱增, 近些年来我国电力行业出现了电源性的短缺现象, 这些就表明, 在全国的用电高峰期, 电能必须进行错峰用电, 而且简单的对于电能的计量已经无法对变压器进行有效的监测, 与此同时, 其他智能化更新的需求也必须对变压器进行准确而科学的监控, 因而我们需要根据配变的运行的实际情况进行相应的管理, 从而对供电的质量进行有效的改善。

电力在自动化的时候要先行通信, 在所有电力线通过的地方基本上都有电力的通信网, 这就是电力通信将来要达到的目标。电力部门对于城市供电质量和可靠性方面做出的重要措施就是配网实现自动化, 分布在电线杆、路边以及大楼内部的开关、用户的配电所等等这些计量和控制配电的设备需要进行有效的监控, 但是由于这些分散的地方比较广而且自动化涉及到的范围很广, 会涉及到成本、可靠安全、后期的维护和网络的覆盖等很多的问题。随着电力企业和部门进行不断的改革, 使得供电企业在满足大客户供电方面做的比较到位, 与此同时电量的实时监控也会有效率的提升企业的效益, 随着电力系统无法满足这么多的数据通信方面的要求, 无线通信也就产生了。

2 配电变压器监控系统特点

1) 配电变压器在监控系统构成方面是由主站和现场采集端, 配电变压器距离主站比较远而且分布范围也比较广, 这就使得载波在传输的时候容易被干扰, 而光线通信的成本比较高而且分路的耦合也会比较的困难, 这就促进了无线通信的使用。

2) 系统的主要特点。

a.利用无线通信的方式可以有效的减少线路方面的投资, 同时也减少了线路维修方面的投资, 流量方面的成本也降低了, 而且无线通信的模块比线路的通信可以有效的避免雷击。

b.无线通信在数据采集方面有很多的优势, 例如:存储的容量非常大, 数据采集方面也具有高精度的特点, 在数据的续航方面也表现出色, 可以有效的避免由于网络不稳定发生的数据中断。

c.无线通信会将采集上的数据进行打包, 一方面可以提升传输的效率, 另一方面也可以降低流量。

d.能够随时的对任意表进行当前值的查询。

e.电表在数据的采集方面包含了很多的内容:总点能量、总有功功率、电表时钟等等。多功能的电表可以有效的增加总有功平需量等。

f.通过无线通信对数据进行采集, 可以对数据进行有效的统计分析, 进行相应表格的输出, 可以方便的为各个系统提供想要的数据格式。

g.通过数据曲线的连续可以及时的发现电路方面的异常。

h.无线通信网的应用还能够及时的进行故障自检和警报, 可以有效的对系统的故障进行监测。

i.可以对单条的线路以及专供的变压器进行有效的监控和数据方面的采集。

3 无线通信网络应用变压器监控分析

配电变压器可以有效的对用电数据和参数的运行进行监控, 这样可以收集低压电网负荷的数据, 从而为电网的有效管理提供一定的依据, 也为低压时候线路损耗的分析和负荷的管理提供有效的依据。对电压监测点的电压按照电压等级进行分类分析, 统计电压监测点的电压合格率、电压不平衡度。采用回路电流法、电压电流法计算某条10KV线路的理论的线损值, 为供电部门加强用电管理提供数据依据。采用供电量与售电量的差值计算法可以计算出实际的电能损耗, 并能监测窃电情况。

4 总论

采用电力无线通信网对配电变压器进行监测, 对供电部门营销工作来说, 通过阶段数据采集后, 可以准确的计算出单条10KV线路的实际线损, 为供电部门的线损指标提供理论依据;通过实时采集变压器的数据可以发现变压器异常 (如窃电) 并报警, 可以把专用变压器的抄表数据通过接口传送给MIS系统, 直接核算电费, 可以对专用变压器用户计量实行封闭管理, 防止发生窃电现象;极大减少抄表人员的工作量, 便于抄表人员对其他用户进行普查 (如三相用户、商业用户、居民用户) ;减少核算电费和抄表时间, 便于催费, 提高电费回收率;可以提供准确的表计数据, 防止倒表、表外用电。采用电力无线通信网对配电变压器进行监测, 对供电部门生产工作来说, 可以对单条10KV负荷进行测算, 便于供电部门进行负荷管理, 也可以通过数据采集可以及时发现线路、设备故障, 并报警提示, 便于检修, 提供电压合格率、供电可靠性统计和计算。

参考文献

[1]电机工程学会城市供电专业委员会.配电系统自动化导则 (试行) [Z].佛山:广东省广电集团有限公司佛山南海供电分公司, 2003.

[2]张志华, 周捷, 丁可, 刘润苗, 刘明祥, 曾俊, 张清福.非对称数字签名技术在配电自动化系统的应用[J].电气自动化, 2012.

[3]张升.工厂变配电所综合自动化系统[J].安防科技, 2006.

电力配电通信网 篇4

智能电网的建设和发展需要高效、可靠、安全、经济的信息通信技术支撑,电力线载波(Power Line Carrier,PLC)作为电力系统特有的通信方式,是其中一种经济、可靠的通信手段[1]。然而,电力线信道环境比较恶劣,存在频率选择性衰减、脉冲噪声、窄带干扰及背景噪声等因素[2,3,4],影响PLC系统的可靠通信。为了解决PLC链路通信性能不稳定和不确定问题,文献5和文献6提出了基于信道认知的在线可定义PLC系统。该系统在150 k Hz~12 MHz频率范围内,对信道进行认知并利用认知结果定义相应的PLC系统。

1 认知PLC系统

由于接入阻抗、多径传输效应、噪声和干扰等因素,电力线信道环境呈现复杂性、多变性和不可控性等特点,其通信链路质量具有不稳定性(随时间变化)和不确定性(随地点变化)[7]。图1是某农村山区线路信道衰减示意,测试的3条线路长度分别为50 m、250 m和350 m。在低频段,衰减和距离及频率变化没有明显的关系。以衰减50 d B为例,50 m距离的链路最佳频率小于100 k Hz,250 m链路在350~400 k Hz,而350 m链路则在150~200 k Hz。测试的结果与距离越短衰减越小的理论不符,这是因为信道衰减还与线路分支数量、线路结构等因素有关,换一个场景,信道衰减的情况有可能又不一样了。在实际应用中,场景不同,信道特性也呈现多样性,固定工作频段很难保证PLC通信系统在所有场景下的稳定性和可靠性。但是,信道特性的变化比较缓慢,PLC设备有时间去认知信道并选择最佳工作频段。

认知PLC系统构成与常规PLC系统相同,由载波通信设备和电力线信道组成,其技术实现架构如图2所示。

在PLC设备接入网络之后,首先通过耦合器提取电力线信号对信道特性参数进行分析。信号由耦合器提取后,通过模拟前端(Analog Front End,AFE),尽可能地降低带外噪声和干扰的影响。为简化模拟前端设计,物理层采用了高动态范围、可灵活配置的数字前端技术(Digital Front End,DFE)[8,9],并充分考虑了PLC灵活调整工作频率和通信带宽、高效频谱陷波以及高数据速率传输的需求,基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术实现了物理层整体架构,满足了可定义的系统设计要求。同时,物理层还采用收发端双加窗技术、抗突发干扰同步技术、智能接收技术等,可显著提高PLC通信链路的可靠性。

信道认知是整个技术实现架构的核心,相比传统PLC的固定工作频率,认知PLC通信系统可以使载波通信节点自主认知信道环境,智能选择最佳的工作频率和通信带宽,提高可通信资源的利用效率,以及PLC网络的可靠性、覆盖率。在信道认知的基础上,PLC节点可进一步实现多频组网,以有效应对配电网拓扑结构和信道状况的变化,满足业务传输需求。

2 认知PLC系统关键技术

认知PLC系统物理层采用OFDM技术,其发送端结构如图3所示。在发送端,物理层接收来自MAC层的数据,首先进行信道编码。为了提高可靠性,信道编码采用Reed-Solomon编码和卷积编码的级联。之后进行交织处理,避免由信道中的突发噪声引起的连续的比特或字节错误,提高信道编码效率。交织器的输出经过数字调制形成调制符号,再由串并变换和快速傅立叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)得到OFDM符号。为了降低OFDM符号的波峰因子,认知PLC系统采用了相应的峰均比抑制技术。之后,对于每一个OFDM符号,加入循环前缀和循环后缀,并进行发送端加窗处理,用于减少发送信号带外能量泄露及提高频谱陷波效率。加入前导序列用于发送端接收端同步,就形成了完整的基带数据帧。通过配置数字前端的参数,可以调整OFDM符号和数据帧的时长、系统带宽及传输速率,并且可以将基带数据帧搬移到指定的频率范围。最后,数模转换器将数字信号转换成模拟信号,并耦合到电力线上进行传输。

2.1 数字前端技术

认知PLC系统具有认知信道的能力,并能够利用信道认知结果自适应地寻找一个最佳的工作频段。这就要求物理层数字前端具备灵活调整工作频率和带宽的能力。传统基于OFDM的PLC系统的数字前端采用基带调制和发送端加窗[10,11],虽然可以减少发送信号带外能量泄露,但是频段和带宽的选择非常有限。

认知PLC系统发送端物理层数字前端结构主要包括参数可配置的插值滤波器组和一个中心频率可调的混频器。通过IFFT变换和加窗产生基带时域OFDM符号,再由插值滤波器将基带采样率倍频,使其与数字模拟转换器(Digital to Analog Converter,DAC)的采样频率匹配,最后通过混频器将基带信号变频到系统要求的频段。插值滤波器的个数及变频倍数等参数可配置,通过选择不同的插值滤波器个数及变频系数,可以获得多种不同的带宽选择。混频器的中心频率fc可配置,理论上可以灵活地将基带信号移频到任何一个想要的频段。

2.2 次优对数概率比技术

认知PLC通信系统接收端采用基于次优对数概率比的智能接收技术[12],其核心思想也是对信道进行认知,利用信道认知信息(包括脉冲噪声、窄带干扰、背景噪声及多径效应等)优化维特比译码所需要的软判决信息,提高PLC通信系统的可靠性和稳定性。当系统采用DQPSK调制方式及码率1/2卷积码时,次优对数概率比的软判决信息为:

其中V是维特比译码器的软判决信息,y表示差分解调后的信号,N为噪声方差,而k是子载波序号。式中右侧分子部分为多径衰减认知信息,而分母部分包含了窄带干扰和背景噪声认知信息。一般的维特比译码软判决信息的产生只取决于差分解调信号,即未利用背景噪声认知信息。图4给出了这2种方法在实际电力线信道中的丢包率对比,其中通信链路1和通信链路2为2个不同的点对点通信场景,统计丢包率所发送的数据包个数为100个。在通信链路1中,利用背景噪声认知信息后丢包率减少了近50%,而在通信链路2中丢包率则更降低为0%。由此可以看出,认知PLC通信系统采用的次优对数概率比技术可大大提高系统在恶劣电力线信道环境下的可靠性。

2.3 快速频率认知的点对点MAC协议

认知PLC通信系统的理念是根据链路实际信道状态为其选择工作频率,改善PLC系统的可靠性和节点的接入,并适应网络拓扑结构和信道状态的变化。因此,支撑频率自适应等功能的媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议是实现认知PLC通信系统的关键。

快速频率认知的点对点MAC协议定义并利用一个前导序列组(记为PRMBL)时隙,可以在较短的时间内发现信道环境的变化并做出回应。PRMBL时隙包括了N种带宽的前导序列,带宽越窄,序列时长越长。快速频率认知的点对点MAC协议的核心思想是在每个MAC帧开始的下行PRMBL时隙中,主站依次在全部或部分默认频段上发送前导;从站综合考虑接收前导和发送前导的相关值、频段的带宽及可信概率、业务需求等因素选择合适的工作频段,然后在上行PRMBL时隙中所选频段对应的时间内通过该频段发送上行前导;主站收到上行前导信号后即了解到从站选择的工作频段。当由于信道不对称出现使用从站选择的工作频率时上行信道比较恶劣,主站可发送MAC层控制包要求从站在上行PRMBL时隙中依次在全部默认频段上发送前导,然后依据接收前导情况选择上行工作频率并发送下行控制包通知从站。

3 现场测试与验证

3.1 点对点测试

图5是绍兴市区某变电站线路示意,该线路包含了架空—地埋混合结构,16号杆到19号杆地埋长度280 m,37+1号杆到东湖庄园开闭站地埋长度为300 m。认知PLC通信系统装置样机分布在3号杆、19号杆、37+1号杆及开闭站。

表1展示了认知PLC通信系统在该变电站线路点对点测试中选出的最佳工作频率。3号杆到19号杆之间虽然经过了架空—地埋—架空的线路转换,但通信仍然能够达到5 MHz的带宽。19号杆到37+1号杆之间都是架空线路,但是在22号杆到23号杆之间有一个开关闸(处于开状态),需要通过2个耦合器跨接连接两侧通信线路,2个耦合器带来的衰减使得19号杆和37+1号杆的通信带宽只有1.25 MHz,而3号杆到37+1号杆之间的最佳频段更小,只有156 k Hz。

可以看出,在不同的场景下,装置样机选择的适用通信的“最佳频段”并不相同。37+1号杆、19号杆和3号杆之间最佳工作频段有相互重叠的部分,故可以通过一个固定的频段连接3个杆上的通信设备。但是37+1号杆和开闭站之间的最佳工作频段与其他的工作频段没有交互的部分,如果采用固定频段,则无法完成3号杆与开闭站之间的通信。所以,为了可靠稳定通信,PLC系统需要进行频率认知,灵活调整工作频率和带宽,适应信道“最佳”通信频段。

3.2 组网测试与验证

图6为浙江绍兴新昌县某10 k V线路测试示意。该线路中包含多个处于深山中的小水电发电站,无线信号覆盖不到,电力线通信是一种很好的选择。但由于传输距离较远(10号点与13号点距离13 km),分支多,负载重,传统固定带宽的电力线通信系统也无法承载所需的电力线业务。

认知PLC通信系统在该中压线路上共挂了11套设备用于组网测试。10号设备配置为主站,它在入网后会定期进行信道认知并根据认知结果自动组网。图7为某个时刻这11套设备的组网情况,其中4号、18号和5号设备离主站最近,成为主站的一级子站,而5号更是成为了中继节点;14号、11号和6号设备通过5号节点连接主站,成为其二级子站。6号设备还作为中继节点,连接最远的3号、12号和13号设备。

认知PLC通信系统新昌某10 k V线路的通信组网性能测试结果如表2所示。4号设备与主站最近,衰减较小,通信带宽可达到1.25 MHz。随着距离增加,信号衰减增大,子站与主站的通信带宽逐渐减小。但通过两级中继组网,主站仍然能够与最远的13号设备建立连接。

4 结语

认知电力线载波通信系统的核心理念是通过信道认知寻找最佳频段作为系统工作频段,此外在收发端采用数字前端技术、次优对数概率比技术及快速频率认知的点对点MAC协议等关键技术,确保在恶劣的电力线信道中仍能为智能电网业务提供可靠、稳定的通信支撑。在绍兴多个配电网测试点,认知PLC通信系统通过频率认知技术,均能够找到一个可通信频带,保证系统可靠通信。针对新昌县某10 k V线路上多个小水电变电站距离较远,无线信号覆盖不到,通信不畅的问题,认知PLC通信系统通过两级中继和多频组网,为主站和最远13 km处的水电站建立了可靠、稳定的通信连接,很好地解决了这一难题。

电力配电通信网 篇5

关键词：网络电力仪表,Modbus通讯协议,RS485接口,供电系统

1 序言

在工矿及企事业单位生产过程中, 维持厂用电的稳定、安全至关重要, 因此加强对供电系统的监控, 尤为必要。传统的供电监控都是在变配电室安排专人检查, 实行三班倒即轮流值班工作制度, 1天24小时不离人, 既浪费人力, 又不安全。新的输配电系统期望在无人或少人值班的情况下, 能自动记录电力参数的变异, 掌握电力运转的品质。当事故发生时, 可以迅速掌握故障所在, 减少查询时间, 加速恢复正常供电。丹东华通测控有限公司生产的网络电力仪表构成的供电监控系统, 通过电压互感器和电流互感器监测三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率等遥信、遥测、遥脉值。该监控系统主机外接RS485接口, 采用Modbus RTU通讯协议, 通过屏蔽双绞线以总线方式与网络电力仪表相联系。如果上位机不带RS485接口, 而只有RS232接口, 可通过RS232/485转换器连接。

2 Modbus RTU通信协议

Modbus RTU通讯协议是Modicon公司的注册商标, 采用主从问答方式工作, 是目前国际智能化仪表普遍采用的主流通讯协议之一[1]。Modbus RTU通讯协议有两种传输模式, 分为RTU模式和ASCII模式, 其中RTU模式信息帧中的8位数据包括两个4位16进制字符, 相对于ASCI模式, RTU模式表达相同的信息需要较少的位数, 且在相同通讯速率下具有更大的数据流量。因此通常情况下, 一般工业智能仪器仪表都是采用RTU模式。丹东华通测控有限公司生产的电力仪表大都采用Modbus RTU通讯协议, 允许一台主机和多台从机之间进行数据通信, 在其生产的PDM803系列仪表通讯系统中, 主机是微机 (PC、工控机或PLC) , 从机是PDM803型系列仪表。在该分散通讯系统中, 允许总线挂接仪表多达32块, 通讯距离可达到1200m。通讯方式采用主机请求, 从机应答, 即:主机提出命令请求, 从机接收数据后作数据分析, 如果数据满足通讯规约, 从机作数据响应。

主从机间的通讯约定:主机发送的每一帧数据由四个部分组成, 分别为从机地址、命令字、信息字、校验码。从机地址 (1个字节) 是从机设备号, 主机利用从机地址来识别进行通讯的从机设备, 表明用户设置地址的从机将接收主机发送来的信息。每个从机都必须有唯一的地址码, 并且只有符合地址码的从机才能响应回送。命令字 (1个字节) 是主机发送的功能码, 告诉从机执行什么任务。信息字 (N个字节) 包括进行两机通讯中各种数据地址、数据长度、数据信息。校验码 (2个字节) 用于检测数据通讯错误, 采用循环冗余码CRC16。主机利用通讯命令, 可以进行读取点 (保持寄存器) 或返回值 (输入寄存器) 的操作。保持寄存器和输入寄存器都是16位 (2字节, 即1个字) 值, 并且高位在前, 这样寄存器中相同数据区域可以是字地址表示, 也可以是字节地址表示。若是字地址, 主机就必须以字方式 (通过WORD地址) 发送命令给寄存器;若是字节地址, 主机就必须以字节方式 (通过BYTE地址) 发送命令给寄存器。在上述两种方式下, 若通讯正常, 则从机返回相同的数据;但若字地址与字节地址搞反将会得到错误结果或得不到从机响应。Modbus通讯系统中以字节方式通讯为主。

使用PDM803型网络电力仪表时, 首先要进行通讯参数的设置:通过仪表上的编程键盘对仪表进行通讯参数设置:

(1) 仪表地址:设置通讯网络中从机 (仪表) 地址号, 可以设置为1〜247。

(2) 通讯速度:设置通讯网络中通讯速度, 可选择通讯速度 (波特率) 为2400、4800、9600、19200、38400bps。下位机与上位机的通信波特率一般可自由设定, 但必须保证上下机的通信波特率对应匹配。

(3) 数据格式:设置通讯网络中数据格式:1个起始位, 8个数据位, 1个停止位, 可选择无校验位、奇校验位、偶校验位。

(4) 通讯协议:可选择字通讯或字节通讯。

为了更进一步提高网络传输数据的实时性, 丹东华通测控有限公司提出3+2分层分布式网络结构, 在监控计算机与从站 (电力仪表) 之间增加网络通讯控制器, 网络连接示意图如图1所示。组网仪表通讯线连接 (RS485:A+, B-) 如图2所示, 连接线建议采用屏蔽双绞线, 同时屏蔽双绞线要单端接地, 以减少现场干扰。增加终端电阻Z0=120Ω可减少反射干扰, 建议在通讯速度快 (9600) 或通讯距离较远的情况下 (>700m) 的情况下连接。

3 应用Modbus实现电量监测

电力测量包括高压电力计量和低压电量计量, 其中高压部分包括进线相电压, 相电流、全厂有功功率, 无功功率及电度。低压包括各主要电气设备的电压、电流和功耗。由于电量监控点较多, 而且分布较广, 因此单独布线不仅增加了工程量, 而且对于资源也是浪费, 如果所选用的电力仪表具有通讯功能, 不仅可以获得更完整的信息, 而且节省了大量的布线。如果采用了点对点的连接, 全部的电量监测量大约为24个数字量, 42个模拟量, 需要2个16路DI, 3个16路AI, 不仅占用大量有限资源, 而且信息无法满足监测的需要。采用总线通讯方式, 利用双绞线来取代大量的点对点接线工作, 通过RS485通讯接口, 按照Modbus协议进行数据交换, 既可以得到更详尽的信息, 又降低了生产成本, 同时为远程调度打下了基础。

4 应用案例

下面以中南大学湘雅三医院工程为例, 介绍该监控系统在实际工程中的应用。

中南大学湘雅三医院高/低压变电所安装了4台2000R+串口网络通讯控制器, 124台PDM-803系列的电力仪表, 16台10kV高压保护装置和10余台其他智能设备。通过RS485口, 用双屏蔽通讯线将它们与上位机连接起来, 上位机选用的是DELL商务机。上位机的通信组态软件采用PDM2000智能化配电监控系统。现场组网结构如图3所示。对于PDM2000软件有完美的控件属性和事件的用法方便现场实际应用, 独立的软件配置通道可随意操作配置。现阶段不论采用哪种组态软件, 哪种方法编写的串行端口通信程序, 一般都可分为以下几个过程:

(1) 初始化串行端口[2]

在初始化程序中, 需要设定好整个帧结构的命令数组、传输波特率、奇偶校验、停止位, 开辟数据缓冲区, 完成一些必须的串口初始化设定。

(2) 数据传输

读写串行端口可分四种方式:查询方式、同步I/O、异步 (后台) I/O和事件驱动I/O。命令字的发送应该严格按照Modbus规约所设计的帧格式和上下位机在该规约基础上所定义的通信协议来编程。

(3) 超时控制

为了防止意外情况使串口读写无休止地等待, 必须在程序中设置超时控制。

(4) CRC校验的实现

目前仪表类比较普遍采用的是CRC16校验码, 其生成多项式为X16+X15+X2+1。在算法实现上, 可以先预置一个16位的寄存器FFFF (全1) , 然后把8位的2进制数据 (一个字节) 与16位的CRC寄存器低8位异或, 并把结果放回CRC寄存器, 同时寄存器内容右移, MSB补0, 并检查移出的LSB。如果LSB为0则继续右移动, 为1则CRC寄存器与多项式异或。重复上面操作到一个8bit字节完成, 再继续对下一个数据进行相同处理, 直到所有数据结束。这个时候CRC寄存器中的数据就是我们所要的CRC码了。

下位机一般是使用固化好的通信协议及工作指令的单片机。因为测控系统多采用的是单发多收的通信机制[3], 所以在下位机要允许用户预先设定本机的地址码, 并且保证不能重复。此外, 要注意通信波特率必须与上位机的波特率相匹配。在下位机软件开发中, 要遵循Modbus规约的通信帧结构对上位机传输的命令进行解析:非呼叫对象应能及时重新恢复等待接收状态;响应呼叫的下位机要解析命令代码并进行相应的功能处理, 对非法的命令操作要能回送报错信息。在具体的工程开发中, 下位机多是采用各个厂家生产的基于Modbus规约的智能仪表。这样虽然简化了开发的工作量, 但是下位机的合理安排与设计能降低系统误码率、提高可靠性。在工业控制中, 因为各种干扰源的存在、且一般下位机数量较大, 要对RS-485芯片选型有很认真的考虑。条件许可的话尽量选用抗电击和有较大级连驱动能力的芯片。理论上485芯片的级连能力至少32门, 目前很多芯片厂家都能使工业级的级连数达到128以上。在实际应用中应该让系统具有一定的富余度, 一般级连数不能超过该器件满载的70%。在选配RS232到RS485转换头的时候也应该尽量选用有源的转换器, 以提高驱动能力和稳定性。此外, 工业现场的降噪、隔离、布线、屏蔽等等措施的合理与否也会对最后系统的稳定产生影响。

该套系统在中南大学湘雅三医院投入运行后, 工作人员对系统运行状况能随时监控, 减轻了劳动强度, 同时, 提供了故障情况下实时在线分析的功能, 使故障报警到排除故障时间大为缩短, 实现了配电管理自动化的预期目的。到目前为止, 使用已有两年多时间, 总体来说, 该系统实时性好, 可靠性高, 故障率低, 维护简单方便。

5 结论

在工矿及企事业单位供电系统中应用Modbus通讯协议组建电量监测系统, 比使用传统仪表有了较大改善, 主要表现在以下几个方面: (1) 使配电系统融入企业的综合管理系统中, 能对企业的配电进行实时的动态管理。 (2) 工作效率大大提高, 巡检时间大为缩短。 (3) 因人为因素所造成的损失大幅降低。 (4) 接线简单, 稳定性好, 可靠性高, 易于维护。因此, 值得进一步研究开发, 推广使用。

参考文献

[1]潘洪跃.基于Modbus协议通讯的设计和实现[J].计量技术, 2002 (4) .

[2]Mark Nelson.串行通讯开发指南[M].北京:中国水利水电出版, 2000.

茂名地区配电通信网的组网方案研究 篇6

配电通信网可以采用光纤网或无线网, 其中配电光纤网利用现有变电站的光纤资源, 并结合开关站、环网柜等站点的改造或新建时同步建设的配网光缆进行组网, 实现配电自动化和计量自动化终端的业务接入通信;无线网利用变电站或供电所大楼建设无线基站, 通过现有的主网光纤网络, 连接至局大楼核心网络设备, 实现配电业务的无线专网接入, 或者直接采用无线公网进行通信。相对于光纤网和无线公网, 无线专网的规划设计难度较大、前期投入成本高, 电力行业目前也没有相关的技术规范。

茂名地区现有配电通信为传统MSTP设备采用光纤网组网, 但只覆盖到10k V开关站, 因此大部分配电自动化和计量自动化终端主要采用无线公网进行通信。目前设备使用年限超过12年, 故障率逐年提高, 也不满足配电自动化未来的建设要求, 因此需要进行配电通信网改造, 选择适合本地的组网方案。

2 配电通信组网方案介绍

茂名地区配电网规模较小且相对集中, 配电通信组网时可直接采用光纤直连, 距离较远时可采用接入地区传输网, 采用IP over SDH方式组网, 从而与主站系统互联。在已有可用光纤通道和方便铺设光纤的地方优先考虑光纤通信方式, 缺乏光缆资源的区域可优先采用无线专网通信方式, 其次采用无线公网的通信方式。

2.1 工业以太网组网方案

工业以太网交换机组建配电光通信网络已经成熟的光纤通信技术广泛应用于电力系统中, 具有独有的环网特征与各项高性能指标的工业以太网交换机, 在配电自动化中非常适合于光通信系统建设, 对于其中的各项数据输出要求都能满足[1]。工业以太网组网采用环网结构组网, 采用两点接入汇聚层的接入层环路, 单环节点数量原则不超过50个;也可单点接入汇聚层的环路, 单环数量原则不超过35个。在单节点需要连接多个环时, 宜配置2台汇接交换机实现冗余备份。

2.2 PTN技术组网方案

PTN (Packet Transport Network) 分组传输网技术是面向分组的通用交叉技术, 它继承了SDH/MSTP传输网的诸多优点, 如良好的可扩展性、丰富的操作维护功能、快速的保护倒换等, 同时增加了更适合数据业务传输的特性。PTN技术是IP/MPLS、以太网技术和传送技术3种技术相结合的产物。顺应了网络的IP化、智能化、宽带化、扁平化的发展趋势。以分组业务为核心、以提高传送效率的方式拓展有效带宽、支持统一的多业务接入承载, 保持了适应数据业务的特性。PTN技术支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道, 具有适合各种颗粒度业务、端到端的组网能力, 提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道, 并可以实现点对点连接通道的保护切换[2]。

2.3 无线专网通信组网方案

LTE (Long Term Evolution) 技术的引入可以有效解决电力通信“骨干网强, 接入网弱”的态势, 其扁平化的网络架构可以简化配电结构、减小配电管理成本、降低网络运营复杂度, 同时, LTE高的数据传输性能和网络容量可以有效提高支撑用户信息采集系统的接入层通信网络系统的性能, 进一步提升配电网的智能化能力[3]。目前无线专网主要有两个频段并采用LTE技术, 分别为230MHz频段及1.8GHz频段。虽然1.8GHz频段频带较宽, 有5M可用, 230MHz频段只有1M可用, 在承载带宽需求量较大的业务时却略显不足 (配电网视频、应急指挥通信、移动办公等) , 但目前市场针对1.8Ghz频段的业务终端产品很少、覆盖能力弱。相反, 230M频段的产品比较丰富, 而且230M频段足以支撑目前的业务需求, 且230MHz频段覆盖能力强, 后续可扩展至5M。因此, 茂名局建设无线专网的时候, 可以优先考虑230M频段为主。

3 组网方案通信技术对比

以下从组网方式、适用范围、综合效果等多方面进行分析论证, 选择最符合茂名实际情况的配电通信网建设方案。配电通信网主要通信技术比较表 (如表1) 。

4 结语

结合茂名地区情况和各通信技术的特点, 配电通信的组网方案如下: (1) 光纤通信作为大容量、稳定可靠的一种通信方式。配电网通信骨干网络采用光通信方式;并在有光缆条件的电房优先考虑采用光纤通信。茂名地区开关站已实现光纤覆盖, 但机房环境普遍较差, 因此在茂名地区配电通信以工业以太网交换机组网为主。 (2) 无线专网通信技术是解决配用电侧全覆盖、全采集发展目标的必要手段。相对于光缆建设高成本、建设速度慢, 无线专网有网络部署灵活, 可快速部署;专网专用, 安全性高, 可靠性高;支持移动办公, 应急指挥等移动业务等优势。所以在光缆无法覆盖的区域, 可以适当选择建设无线专网作为配电通信网络的延伸。 (3) 公网无线通信带宽低、时延大、安全性低、长期租用费用高、可维护性差。但是其施工速度快, 能够快速的建立通信, 必要时可作为无线专网的补充手段。

摘要：配电通信网是指承载中低压配电网业务的通信网络, 主要承载的业务包括配电自动化、计量自动化等, 并能满足智能配电领域业务发展需求, 相应承载其它各类配电网业务。本文通过分析茂名地区现有通信网络现状和配电网建设水平的基础上, 制定相应的网络解决方案, 选择最适宜的通信技术, 采用最合理的配电通信网络架构。

关键词：配电,通信网,PTN,技术

参考文献

[1]赵其洪.工业以太网交换机在电力配网自动化的应用[J].中国新通信, 2013 (6) :94.

[2]袁志坚.基于PTN配电通信网的实时性和可靠性研究[J].中国新技术新产品, 2015 (14) :24.

新型光缆在配电通信网中的应用研究 篇7

国家电网公司在十二五期间就明确提高要满足配电自动化、电动汽车充电以及用电信息采集等目标, 除此之外还强调对电力光纤用户需求的良好满足, 基于此来进行10kv配电线路通信接入网的建设, 这样既能够较好的对全部站点实现控制, 也能够在全部要求都符合的情况下实现光纤化。这样一种状况从经济角度上来看实际上成本要求是比较高的。在这样一种情况下, 应该更好的利用配电网线路当中的资源来为智能电网的建设积极推动, 并最终实现配电网光纤通信的全民覆盖。

二、光纤复合电缆和光纤复合相线

光纤复合电缆和光纤复合相线就是本文当中所探讨的新型光缆, 是一种将光单元复合在电力电缆之内且具有传输电流和光信号作用的电缆。到目前为止, 我们国家已经为这样一项技术制定出了较为完善和全面的技术规范和标准, 并在此基础之上对其进行进一步的推广。

光纤复合相线主要是将光单元直接复合到常规的钢芯铝绞线之上, 这样就能够同时实现负荷电流与光信号的传送。在进行光缆以及输电线路的架设时一般不需要对原有的杆塔设计结构进行修正和改变, 这就使得实际的工作在进行过程当中既可以一并进行维护和巡视, 还在很大程度上降低了建设和运行的实际成本。在工程当中只有克服高压输电线路OPPC分离引下技术应用当中存在的部分缺点才能够更加彻底的发挥出OPPC本身所具备的显著长处, 更快更好的来推动配电网的应用。

为了能够更好的将OPPC应用到配电网当中去, 就采取必要的措施来对既有的OPPC架设技术进行了一定程度的改进和完善, 最终开发出了OPPC分离管套及其配套的施工工艺, 最终有了OPLC和OPPC这样两种新型光缆。这样两种光缆在实际应用当中有着一定的差别, 前者主要用于用户到配变之间, 后者则主要用于配变到变电站之间。

三、原有光纤复合相线的接续和光单元引下

在进行OPPC的架设时需要涉及到光单元的接续和引下这样两个大的方面的工作, 在实际的工程过程当中, 更是要进行两项非常复杂的工作:第一就是要进行配盘, 也就是按照OPPC当中既定的导线接头位置来进行定长配盘的确定、订货与配置;第二就是需要在杆塔之上来进行接线装置的独立安装, 然后在进行单元引下。这样两项工作的进行在实际工程环境下都是有着相当难度的, 这主要是因为OPPC的施工技术对于杆塔之上的装置配置要求很高, 都是一些笨重而且相当昂贵的引出光单元, 除此之外施工现场无疑需要搭建大量的登高作业平台, 这对于成本的投入也有着较大的贡献。也正是这样一些难处的存在阻碍了该技术的广泛发展。

四、新OPPC接续和引下技术分析

经过优化和改造处理之后的OPPC架设技术实际上是较为完美的实现了三个目标:一是有效避免了定缆长配盘的使用, 二是有效避免了施工与操作过程当中登高的必要, 并在此过程当中避免一些昂贵而笨重的绝缘接头盒的使用, 三是在施工过程当中可以采用一些非常常规的线路金属。新OPPC单元引下设备如图1所示:

4.1用于OPPC当中的光电分离套管

OPPC光电分离套筒如图2所示, 在操作过程当中, 首先需要做的就是将OPPC表层铝股下的光单元分离的金具和抽出了QU的OPPC用相同股径、相同长度的铝股填充好, 通过这样一种方式来对导线原有的截面结构进行还原, 在这样一项工作完成后就得到了一段没有OU的普通导线。对于这样一种普通导线, 我们还需要采用一些常规的线路金具来对其进行接续或者是终接, 这就包括导线接续管、耐张线夹等较多种。

4.2光单元以及其相线的接续

光单元及相线的接续如图3所示, 一般需要采用两套分离套管所形成的无光单元普通导线来完成OPPC的中间接续, 在经过这样一种处理之后还需要采用常规的导线接续工具来对其进行连接, 可以使用的工具就包括钳接管或者是压接管等。而对于配网自动化线路而言, 一般来说配置的纤芯较少, 对于一些带状光纤熔接机就可以很方便的进行一次性熔接, 然后再将熔接接头密封到一些带有余长的管型接续盒当中去, 最后采用螺丝或者是对其进行一次性的胶合密封。除此之外还需要注意的是管型熔接盒往往需要直接采用铝线缠绕在线缆或者是接续金具上来实现固定。

4.3光单元及相线的终接

光单元及相线的终接如图4所示, 在进行光单元及相线的终接时, 引下只需要利用常规导线耐张线夹和分离套管, 将光单元从管型熔接盒当中通过绝缘光缆的引下穿过带裙硅橡胶护套之后进入分路盒当中去。在这样一种状况下, 一方面是能够将其用作引下的绝缘光缆固定, 甚至还能够在一定程度上起到机械保护的作用;另一方面则是能够用作安全操作电气的分界点。总而言之, 我们可以将带裙硅橡胶护套看做是高电位区, 通信人员也只能够解除带硅橡胶护套以后的设备。

4.4配线的中间插接T型引下信息点

光单元T型引下如图5所示, 在实际的工作过程当中, 配网结构有可能会发生变动, 最为常见的形式就是增加信息点或者是添加新分支, 在这样一种情况下就可以将原有的OPPC线路开端, 然后采用两套分离金具来形成新的T型引下。当然, 在此过程当中应当注意做好安全措施, 主要就是要将线路的施工地点杆、侧杆以及开断相的OPPC线路金具全部解开, 然后再将所需要施工的一相放置与地面之上即可。

4.5新型OPPC技术的特点分析

在上文当中对OPPC技术的特点已经有了一定程度的说明, 主要就是不需要配置定缆长配盘、不需要登高进行熔接、不需要使用常规的线路金具。且在工程实践当中发现, 这样一项技术的使用在新建的配电线路当中确实能够较好的运行, 且工作量并不多。如果能够在我们国家实现批量生产的话, 所能够得到的经济社会价值和经济价值也是非常之高的。

五、对OPPC技术的应用分析

在OPPC光单元当中采用不锈钢管-塑料松套管-光缆纤芯结构时, 能够在进行线路新建时经绝缘保护直接引下到光分路盒。这样一种状态的显著优势就在于能够较大程度的减少光纤接续点并与此同时提高光缆和配电线路的实际运行质量。正是因为这样, 我们在进行配网线路OPPC光通道建设的过程当中就可以对新建配电线路影响最小的施工工艺提供有效的技术方案。与此同时, 一种不需要完全开断OPPC就可以引出广单元的光电分离器也已经试制成功, 这样一种研究和开发实际上就是希望能够更好的适应于配电线路的分支线和新用户的需求。如果配之以光纤的冷接技术, 就还能够在相邻线路带电的情况下良好的完成光单元和分支线的操作, 这实际上就为OPPC的施工技术推广扫除了不少的障碍。

结语:通过上文的分析和说明就可以看到, 新材料、新工艺以及新施工方法都尚在试验阶段, 在经过长时间的研究、运行和小规模推广以后就会得到多方面实用性改进, 到目前为止, 在结构上还只能够适应光单元在此外层的OPPC光缆, 但有理由相信经过施工工具的改进和施工方法的完善就将能够得到更加简便、经济、有效的OP-PC架设新技术来。而配电线路方面, 到目前为止光纤复合低压电缆技术尚处于推广状态, 随着这样一些新型光缆在配电网当中的应用和推广, 很快它们也将能够成为配网自动化和智能化的有力支撑。

参考文献

[1]曹惠斌.国家电网公司“十二五”通信规划综述[J].电力系统通信, 2011 (32)

[2]张林山, 杨晴, 崔玉峰.面向三网融合的低压配电网通信技术综述[J].云南电力技术, 2011 (39)

[3]林杨, 程启诚.光纤复合相线光单元接续及引下技术的简化改进[J].广东输电与变电技术, 2010 (12)

浅析电力配电自动化与配电管理 篇8

关键词：配电管理,配电自动化,智能化,数据采集

配电网是电力网的重要组成部分, 其作为电力网的末端直接与客户相连, 担负着分配电能的重任, 一般由高低压配电线路、配电变压器和保护装置组成。配电是电力工作中的关键环节, 如果配电不合理, 就会导致送电不均匀, 极易出现供电不足或电力浪费的现象。尤其是在用电需求量骤增的情况下, 电力企业既要保证正常供电, 又要确保供电安全, 进一步增加了配电管理的难度。这就要求必须实现配电自动化, 其能够在稳定供电的基础上降低运行费用, 并提供优质的配电服务。

1 配电管理和配电自动化

电力系统的结构庞大, 包括发电、变电、输电和配电等部分。近年来, 社会各方面的用电量大幅增长, 电网规模也随之扩展, 电力设备和线路也越来越多, 使管理工作越来越困难。配电管理主要是为了调节配电功率负荷, 使电能得到合理分配。故障诊断、配网分析、数据采集、报表统计、设备维修和用户服务等都属于配电管理的范围。

目前, 配电网日益复杂, 数据信息量逐渐增大, 且具有变动性, 加上线路点多、面积广, 很难及时、准确地采集信息。在计算机网络的推动下, 配电网逐步实现了配电自动化, 减少了故障的查找时间, 降低了工人的劳动量, 提高了配电效率, 且配电安全有了保障, 还节约了运行费用。

配网自动化系统的建设按照标准的信息架构实现了信息共享和应用集成。利用配电网调控一体化的基础平台, 并通过配电SCADA、馈线自动化和网络分析等应用功能, 改变了配网调度手段落后的局面, 加快了配网故障的响应和处理速度, 提高了工作效率。

2 配电自动化的应用原则和管理要点

2.1 应用原则

2.1.1 安全、可靠

电能对人类的发展具有重大意义, 却也带有危险性。供电企业一旦出现安全问题, 轻则影响供电的持续性, 重则造成人员伤亡, 甚至会影响到一个地区的经济发展。任何工作都要以安全为前提, 遵循安全性原则。配电是否稳定、可靠直接影响着用户能否正常用电, 比如用户在夏季的用电量较多, 如果配电不可靠, 必将影响其正常生活;对工厂而言, 配电不可靠则会影响到正常生产。所以, 配电自动化的建设要遵循安全、可靠的原则, 无论是电网布设, 还是系统设备的选择, 都必须遵循此原则。

2.1.2 实事求是

不同区域的经济发展水平不同, 在建立配电自动化系统时, 应符合当地的经济条件, 不能只追求高新技术而引起资金困难, 设备也要得到充分利用, 否则将造成资源浪费。肇庆的城建规模不大, 可以在近期内完成集成型配电自动化主站的建设。建成后的主站配置了SCADA、馈线故障处理、事故反演、WEB浏览等基本应用功能和网络拓扑、区域潮流分析、网络重构等电网分析、应用功能, 可实现城市中心城区10 k V电缆线路主干线故障的自动定位功能, 实现10 k V架空、混合线路主干线就地型馈线自动化覆盖, 并在第一级分支线就能实现故障自动定位。

2.1.3 不断完善

随着社会对电能质量的要求越来越高, 配电自动化技术也应不断完善。特别是处于信息时代, 配电自动化技术应向着智能化、绿色化的方向发展。对于自动化设备的不断投入, 需要在运维管理方面做好新设备与旧设备的搭配, 特别是开关定值方面的调试和配合, 防止设备出现误动、误跳的现象。

2.2 管理要点

配电自动化系统包括馈线自动化、事故呼叫、配电地理信息、高级分析等子系统。在安全管理中, 要合理分配线路, 以免出现短路;在信息管理中, 要及时采集信息并自动储存、更新, 且工作人员要实时对信息进行增删、修改。

总之, 除了快速定位、信息共享、负荷减压、故障排除等关键点, 还要注意以下事项: (1) 提高配电自动化系统的整体功能。随着信息量的增加和用电负荷的增大, 高级自动化管理系统也得到了广泛应用, 所以, 配电自动化系统要协调和提升其整体功能。 (2) 为了减少故障发生率, 降低损失, 可在自动化系统中安装FA功能装置。在出现异常时, 利用该装置能及时查出故障点, 同时将故障点隔离并发出报警信号。维修人员要及时接收信息, 并在第一时间对故障进行处理。 (3) 配电网的覆盖面积广, 需要用到地理信息系统, 所以要求配电系统具有精确定位的功能。配电系统可采用GIS技术建立定位控制平台, 实现静态地理位置和动态配电过程的结合, 并充分利用系统信息数据来提高分析的精确度。 (4) 在选择配电运输方式上, 需综合考虑承载量、速度和经济性等因素。经济条件差的地区可选择使用电话线, 经济条件好的地区可选择使用光纤。 (5) 在自动化管理中, 信息数据一般是由中、低压向高压流动的, 这就要求信息采集应按地理特性进行分层, 以便更好地实现信息的共享和更新。另外, 要考虑电能质量和运行成本, 尽量选择统一管理和单独管理相结合的保护操控方式。

3 实际应用中存在的问题和解决措施

3.1 存在的问题

在管理方面, 国内的配电自动化起步较晚, 管理制度尚未完善。比如缺乏国家统一标准, 各个地区都有不同的标准, 这样增加了管理难度, 而且不利于技术创新。同时, 管理制度的执行力度不足, 没有彻底实行责任制;在技术上, 技术的实用性不高, 智能化较低, 国外在此方面已基本实现了集成化、智能化发展, 但国内的技术还需提高。因自动化技术不够成熟, 所以需要经常调整网架结构, 这必然会增加资金投入。另外, 配电网建设与输变电建设不匹配的问题也应尽快解决。

3.2 解决措施

具体解决措施有以下三方面: (1) 合理规划配电网, 加强安全建设。常用的配网接线有树状、放射状、网状、环网状等形式, 其中环网接线较为常用。发生事故时, 110 k V变电容量、10 k V主干线和10 k V馈线要有足够的负荷转移能力。 (2) 加强领导, 统筹安排, 分步配电。自动化管理系统的开发和应用, 是从传统的管理方式向现代化管理方式的飞跃, 内容十分广泛。因此, 必须加强领导, 统一规划, 因地制宜, 分步实施, 以实现最佳的投入产出比。 (3) 配置合理的通信通道。信道种类有光纤、微波、无线、载波等, 主干线应尽量使用高、中速信道, 试点项目可使用光纤。一次开关设备除了要满足相应的标准外, 还应满足配电自动化和管理系统的要求。

4 结束语

随着经济的发展, 用户用电量在不断增加, 用电要求也在不断提高, 使配电管理更加困难。传统的运维模式已经难以满足当前的要求, 需实现配电自动化。为了提供更加优质的服务, 还需对自动化技术加以改进, 并使其向着智能化的方向发展, 以创造更大的经济、社会效益。

参考文献

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