城市配电网自动化通信方式

城市配电网自动化通信方式的探讨

广东电网分公司佛山禅城供电局　梁汉泉　曾永浩

摘 要：介绍了城市配电结构的三个种供电模式，重点讨论了配网自动化中常用的五种通信方式的特点，以及通信方式与供电模式、监控方式的关系。最后根据供电可靠性的要求，提出配电网不同部分适合的通信方式。

关键词：配电网；自动化；通信方式

一、前言

城市配电网作为发输配电的最后一级直接面向用户，其供电质量和供电的可靠性对电网和用户有重要的意义。随着社会对城市供电要求的急剧增加，城市配电网规模不断扩大，配电设备大幅度增加，用户对供电可靠性及电能质量的要求也相应提高。无论从理论研究还是实践讨论，都证实了采用配电自动化技术是保证供电可靠性、提高供电质量的有效措施，实现配电网自动化是城市电网今后发展的一个重要课题。配电网自动化的基础是配电网SCADA监控，而配电网SCADA监控的关键技术之一即为配电系统的通信自动化。因此，建立可靠的通信网，以满足电力系统发展的需要是当务之急。而计算机技术、网络技术的高速发展，先进的通信设备等新技术的开发，为配电网自动化提供了可靠的技术保证。配电网实时监控的通信系统与调度系统有所不同，过去的调度系统一股采用微波或载波通信，通信系统比较健全。随着电网调度自动化技术的发展。其通讯网也逐步采用光纤通信等先进技术。

3美国AZZ󰀁Calvert

开放式循环不做密闭，仅在补气口设置防

尘滤网

目前，国际上有核电站供货业绩的几个母线厂为：法国

Alstom，法国Simelectro，美国AZZ󰀁Calvert，此三家母线厂采用的冷却空气循环方式对照表如上表。

根据以上对两种冷却空气循环方式的分析，结合在运核电站的使用经验，建议核电站用IPB采用主回路冷却空气密闭循环、发电机出线端开放式冷却的方式。国内母线厂家可按此思路研制IPB用FAC。

三、核电站IPBFAC风道结构设计分析

FAC的状态直接决定着IPB能否满负荷安全运行，结构直接决定着FAC的工作方式及可靠程度。为了满足核电站对IPB高可靠性的要求，要求FAC可在IPB不停运的情况下检修，并有备用的强迫风冷设备自动切换到工作状态。

在实际应用中，国内外母线厂家对核电站IPB用FAC的设计均采用冗余结构的设计，即工作+全负荷备用的结构。以下对目前国内外母线厂采用的FAC结构设计进行分析。

1.FAC双风道结构

所谓FAC双风道结构，即FAC的风道有两个，一个工作用，另一个为备用，相应的两套冷却设备也布置于这两个风道上，具体如下图1所示：

两倍。

③安装工作量也较大。2.FAC单风道结构

所谓FAC单风道结构，即FAC的风道有一个，两套冷却器共用一个风道，具体如下图2所示：

此结构的最大优点是：两套冷却器均可独立工作，其中一个冷却回路故障时，另一个冷却回路可立即投入运行，故障设备可脱离系统检修，基本不影响IPB运行，即可靠性高。法国Alstom为我国核电站设计生产的母线均采用双风道结构。

双风道结构的缺点是：

①风道材料用量较大，会增加风门、探头等辅助设备，整套设备造价较高；

②整套强迫空气冷却装置的占地面积大，几乎是单风道的

单风道结构的最大优点是：布置紧凑、设备造价相对较低。美国AZZ󰀁Calvert向国内外多个核电站设计供应的强迫风冷IPB采用了单风道结构。

单风道结构的缺点是：可靠性不高，因两套冷却器重叠布置在一个风道上，若冷却器破损漏水，将导致IPB停运。

3.FAC国产化结构设计的建议

综上所述，FAC双风道结构安全可靠性很高，虽比单风道结构造价高一点，但远比IPB故障导致核电机组减负荷或停机造成的损失小很多。同时，为了满足核电站的高安全、高可靠性的要求，同时借鉴国外母线厂的经验，建议核电站IPB用FAC国产化时采用双风道结构。

四、结论

本文从核电站强迫风冷IPB使用及安装者的角度，介绍了核电站用强迫风冷IPB的要求及特点，主要分析总结了国外母线厂在FAC冷却空气循环方式及风道结构设计的特点、及优缺点，进而对核电站用IPB用FAC的国产化提出如下建议：

1.FAC按无人值守，两套冷却器可自动切换，并可远程监视和控制的要求设计；

2.IPB主回路采用冷却空气密闭循环方式，发电机出线端处采用开放式空气冷却方式；

3.FAC采用双风道的结构设计。

作者简介：马瑞，（1983-2-27），男，宁夏中宁县人，职业：工程师，学历：本科，研究方向：电力技术。

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C　H　I　N　A󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁V　E　N　T　U　R　E󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁C　A　P　I　T　A　L

TECHNOLOGY APPLICATION|科技技术应用

而配电系统由于测点多，数据采集比较分散，每一个点上的信息量小，覆盖面广，即为分散多点通信方式，一般采用无线、有线、配电载波、光纤等几种通信方式或其组合。这几种通信方式各有其优缺点，均需依据不同的配电模式，在满足配电网自动化方面要求的前提下确定采用何种方式。

二、城市配电结构的三种模式1.󰀁地下电缆配电

在城市中心区不宜采用架空线的地区，使用地下电缆形成单环或双环网配电；一般与组合式负荷开关柜（环网开关柜）配套使用。这种配电模式可方便地建立专用光纤或导引电缆通讯网，通过双路环网光纤或导引电缆数据通信系统，可实现集中是式SCADA监控。一旦出现故障可在几分钟内排除故障，恢复供电。这种模式无需建筑面积，市中心的高层建筑物不影响其正常监控，具有较高的供电可靠性，能对用户实施监控。

2.混合线路配电

在城市非繁华商住区，如城市边缘的工业区等，可使用架空干线形成环网或有备用放射形网，支线采用电缆线配电；干线采用柱上（SF6）断路器或负荷开关，配套SCADA使用无线电收发器或配电载波（DLS）通信系统，实现配电网集中监控。此模式供电可靠性和控制功能与地下电缆配电基本相同。

3.架空线配电

在城市郊区，如郊区农村、绿化区等，可使用架空线形成环网或放射形树支网配电；混合采用柱上（SF6）负荷开关和自动重合器或自动故障隔离器。有通信条件的则可配用有SCADA柱上（SF6）负荷开关，实现集中监控；无通信条件的则用自动重合器或自动故障隔离器。该模式适用于郊区或农村配电网。

三、配电自动化常用的通信方式

配电自动化通信系统根据配电SCADA的要求，常见的有光纤、市话通讯网、配电载波、微波、导引电缆等几种方式。

1.光纤通信

光纤通信可进行高速大容量的数据、语音、图像业务的传送，具有不受强电磁场干扰，可以方便的于地下电缆同沟敷设等一系列优点。

目前，电力通信特种光纤普遍采用以下三种光缆：a）GWWOP架空地线缠绕光缆󰀁󰀁󰀁󰀁此种光缆抗干扰能力强，耐高温，重量轻，传输容量大，施工简单快捷，但抗外力较差；

b）ADSS自承式架空光缆󰀁󰀁󰀁此种光缆具有大跨距，温度特性好，具有防弹特性、投资省、施工方便、通信线路独立于电力线、维护方便等特点，主要在老线路上铺设；

c）OPGW地线复合光缆󰀁󰀁󰀁这种光缆抗电磁干扰能力强、绝缘性能好。在配电自动化系统中可以用作控制中心的中央计算机及大变电站RTU之间的信息传输通道，能够满足传输信息容量大、数据速率高，信道可靠的要求。OPGW光缆主要用于新线路或跨距较大的杆塔上。

在光缆缆种的选择上，应根据具体线路的情况和实际环境来决定。如，可在现有配电线路的基础上，在不影响正常供电情况下，正在运行的线路可采用缠绕光缆或非金属自承式光缆。新市区、新居民小区等线路应采取架空地线负荷光缆。并且，在条件允许的情况下，应有计划地将配电网中的主干网逐步改造为OPGW方式。

在确定选用光纤组网的同时，其组网形式，网络容量，网络同步，网络监控，网络的可靠性，组网的灵活性，网络扩容的发展，网络业务应变能力，网络设备对未来发展的可靠性，国际标准，其他通信方式网络、与周边网络的兼容能力等一系列问题均应逐一考虑。

2.电话网传输通信（MODEM信息传输）

在配电网SCADA系统中，传输信息的载体一各种种类，如导引电缆、电力线载波、微波、光纤等等，所有这些均需双方长期占用通道。但是在许多应用场合，通信双方对通道的占用是采取一种断续性的方式，这对实时性要求并不是很强；另外一种情况是通信双方相距距离很远，又不具备建通道的条件，这时如采用独占通道工作方式显然是不经济的。

电话网传输通信中的MODEM的主要功能是把PC机的数字信号转化成音频，音频通过电话系统传到另一端的MO-C　H　I　N　A󰀁󰀁

DEM，在那里把音频再转化成数字信号。建立一套基于电话网(MODEM)的信息传输管理系统，可使得系统内的信息传输均能以电话拨号的方式自动完成。利用现有的电话网来传输数据，不失为一种可行的信息传输方式。

3.配电载波（DLS）

DLS配电载波是在10kV电力线上载波通信。

近年来出现的数字式电力载波技术不但误码率低，且终端价格不太贵，可适用于配电网监控、远方读表和负荷控制等。DLC不同于高压电力载波、其最大的优点为电力线通到哪里，通信就通到哪里。电力线由电力部门自己管理，通信可靠方便。其主要缺点为当10kV电力线开关跳闸时，通信中断，因此，DLC只能用于系统正常运行时。它不能用于馈线自动化及具备故障自动检测功能的场合。

4.微波通信

点对点及点对多点微波通信系统在电力系统通讯网上的应用发展也很快。点对点微波通信系统具有可靠性高、抗干扰能力强、故障率低等特点。点对多点的通信系统是一种面向用户的组网微波通信网络，采用无线通信方式组成系统，它的一对频率可覆盖一个系统，利用多址协议，可实现同时多个用户传输信号，一个通讯网可完成多种功能，具有容量可调、质量可靠、成本较低等优点。

5.引导电力通信

引导电缆通信类似于电话网，也属于有线通信方式；但导引电缆有一定的耐压水平，可与电力电缆同沟敷设，尤其适用于地下电缆配电模式。与电话网通信方式相比，导引电缆具有实时通信、抗干扰性好、可靠性高等优点，但相对投资较高。另外，引导电缆施工和维护也比较方便。

四、配电网通信方式的应用

作为配电网SCADA监控的关键技术之一，分散多点通信方式与配电自动化的要求相适应。选用哪一种较为有效的通信方式，应在确定配电网结构模式之后根据本地区的情况及各种因素进行综合的技术经济比较后，再最后确定和选用：如市中心区域、非繁华城区、郊区，架空线配电或地下电缆配电，不同的地形、地理位置、气象条件等。

在考虑建立配电自动化的通讯网，应尽量采用先进国家和地区电力部门已成功使用的先进组网方式和先进技术，一步到位，少走弯路。通讯网应能高稳定、高可靠性地运行、做到计划检修，避免紧急检修，考虑日常维护工作，尽量节省人力。在满足通信可靠性的前提下，尽量简化结构。

一般认为，对城网自动化的通信主干网，宜采用专用网较为适合，可使用光纤、导引电缆、配电载波等通信方式，实现对配电网干线上重要的开关站、环网开关柜以及向重要负荷供电的支线线路进行实时监控，这对提高城网的供电可靠性，尤其是缩短故障停电时间有着重要的作用。对非重要分支线和用户配电房，特别是距离监控中心较远的负荷点，则可租用市话网通信线路，采用拨号询问方式，减少通讯网的投资。对整个配电自动化通信而言，宜根据实际情况采用多种通信方式的组合，并有主备用通道，以确保通信网络的畅通，保证配电网的实时监控。

五、结束语

随着电网复杂程度的增加，需要获取更多的信息，来准确掌握电网的运行状态和安全评估，为保证电网安全、稳定、可靠地运行，一个高可靠性的配电网自动化通信网是不可少的。

当前由于光纤网络已覆盖各电厂、各变电站和各镇供电所，至于配电房，开关房等没有通讯网络，这需要对保障配电网自动化通信网络及进行规划和设计，以最优化的通信网络确保配电网自动化的实现。

作者简介：梁汉泉，(1962.11-)，男，汉族，广东三水人，工程师，主要从事配网管理。

曾永浩，(1971.6-)，男，广东茂名人,工程硕士，工程师，主要从事配网自动化研究。

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