劉子春

（北京華麒通信科技有限公司，北京 100082）

0 引 言

通信系統(tǒng)是實現(xiàn)電氣自動化的關(guān)鍵技術(shù)，其好壞決定了自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定程度[1]。要想利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起電力系統(tǒng)窄帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，就要保證配電自動化系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。配電自動化系統(tǒng)要保證既能將傳送端的控制命令準(zhǔn)確地傳達(dá)給遠(yuǎn)方的現(xiàn)場終端，而且要能將遠(yuǎn)方現(xiàn)場終端采集到的數(shù)據(jù)傳回到控制中心，因此通道線路距離較長，對通道線路的傳輸效率沒有過高要求。配電自動化系統(tǒng)的工程測控點比較多且分散，且一般都是在惡劣環(huán)境下運行，因此選用得配電自動化通信設(shè)備要有安全可靠的設(shè)計，并且還要符合實際的配網(wǎng)資金要求，使通信系統(tǒng)的經(jīng)濟成本降低[2]。本文從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、配電自動化的通信系統(tǒng)這兩個方面來進行分析和討論。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過對區(qū)域內(nèi)配電變壓器的監(jiān)控和協(xié)調(diào)，實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)整體網(wǎng)絡(luò)運行狀況的監(jiān)測和優(yōu)化。配電自動化系統(tǒng)是直接面對用戶的，接收的數(shù)據(jù)量和信息量較大，使得配電自動化系統(tǒng)具有集成和協(xié)調(diào)的特征。在數(shù)據(jù)能充分共享的條件下，配電自動化系統(tǒng)能提高電力企業(yè)的管理水平，進而帶動電力企業(yè)發(fā)展，因此配電自動化系統(tǒng)應(yīng)該是一個分級和分層的監(jiān)控管理系統(tǒng)，應(yīng)遵循開放性的原則，按照區(qū)域的分布進行設(shè)計，整體系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)包括主站層、子站層和終端設(shè)備層[3]。

1.1 配電自動化的主站層

在通信配電自動化系統(tǒng)中，主站層是整個系統(tǒng)的監(jiān)控中心和管理中心，主要負(fù)責(zé)處理電子層實時上傳的配電系統(tǒng)相關(guān)信息，從總體上監(jiān)控整個配件網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)，協(xié)調(diào)各國電子政策之間的聯(lián)系，有效地管理配電網(wǎng)絡(luò)，及時處理配電網(wǎng)出現(xiàn)的故障，保證整個配電自動化系統(tǒng)處于良好的運行狀態(tài)[4]。在此期間，主站層還可以與其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享，使配電系統(tǒng)的維護和管理工作有序進行。

主站層可以通過局域網(wǎng)將多臺電子計算機連成一體。設(shè)計主站層時可以根據(jù)不同用戶的需求，選擇單網(wǎng)結(jié)構(gòu)或雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在自動電氣化系統(tǒng)正常運行的過程中，兩個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間可以互相傳送數(shù)據(jù)，進而使數(shù)據(jù)流量保持平衡[4]。一旦一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，另一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就會自動傳送數(shù)據(jù)，在故障恢復(fù)時，雙網(wǎng)絡(luò)就恢復(fù)到流量平衡的狀態(tài)。配電自動化主站層主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括前置機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、配調(diào)工作站等部分。

1.1.1 前置機

前置系統(tǒng)包括通信通道與數(shù)據(jù)處理兩大功能。其中通信通道類似于通信鏈路，完成主站與子站或各大終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視和控制功能；而數(shù)據(jù)處理則是基于主站與子站或各大終端設(shè)備之間的信息，進行信息的轉(zhuǎn)發(fā)、交換、處理、監(jiān)視、統(tǒng)計以及控制。前置機會將從子站或各大終端設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)等信息進行處理后，自動發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中進行備份，信息共享到各大節(jié)點之中[5]。

1.1.2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

服務(wù)器是自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，主要是進行數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)運算，并且建立起一個實時的數(shù)據(jù)庫。在一般情況下，主數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器主要是負(fù)責(zé)查詢，在主數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器出現(xiàn)故障時，備用數(shù)據(jù)服務(wù)器就會自動啟動，接替主服務(wù)器開展工作[6]。數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性和開放性特征要求電子自動化系統(tǒng)要對數(shù)據(jù)進行實時響應(yīng)，數(shù)據(jù)庫的子系統(tǒng)是由自開發(fā)的實時數(shù)據(jù)庫和商用數(shù)據(jù)庫共同組成的，常規(guī)的商用數(shù)據(jù)庫主要用于對數(shù)據(jù)的儲存和外部系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的訪問，隸屬數(shù)據(jù)庫，都是由雙服務(wù)器來支持和運行的，實時數(shù)據(jù)庫也是如此，這樣才能保證服務(wù)器之間的工作狀態(tài)的穩(wěn)定性和一致性[7]。

1.1.3 配調(diào)工作站

配調(diào)工作站是工作人員查看、監(jiān)控配電網(wǎng)絡(luò)運行狀況、獲取統(tǒng)計資料的端口。在配套工作站的這一站層中，工作人員通過對電力系統(tǒng)進行監(jiān)控，能實時查看配電網(wǎng)的工作狀態(tài)，進而得到配調(diào)工作站的統(tǒng)計資料、數(shù)據(jù)曲線和報表等一些數(shù)據(jù)，然后為工作站提供管理和監(jiān)控服務(wù)。

1.2 配電自動化系統(tǒng)的子站層

配電自動化的子站層在整個系統(tǒng)中處于中間位置，可以處理配電站的通信，一旦所管轄的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域出現(xiàn)故障，可以對其功能進行及時診斷和恢復(fù)。配電自動化的子站層還可以收集各個站層線路的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)控。配電自動化子站層的設(shè)計目的主要是減少主站層的負(fù)擔(dān)，對信息進行分層，在故障發(fā)生時能及時處理變電站斷路器[8]。

1.3 配電自動化系統(tǒng)的終端設(shè)備層

配電自動化系統(tǒng)終端設(shè)備中有多種配電終端，能對所有終端設(shè)備進行數(shù)據(jù)控制和采集，并且可以與自動化電子層進行數(shù)據(jù)通信，提供配電自動化系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。同時，其還兼具少量的故障現(xiàn)場處理功能。

2 配電自動化的通信系統(tǒng)

2.1 配電自動化通信性能分析

一個配電自動化系統(tǒng)的建立需要大量的后臺軟件和智能終端相配合。通信系統(tǒng)的穩(wěn)定程度決定著自動化系統(tǒng)運行的質(zhì)量。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，通信方式變得多樣化，如配電線波、架空明線、光纖、電纜數(shù)控電臺、衛(wèi)星通信等。配電自動化系統(tǒng)在不同的氣候條件、RTU數(shù)量、地形條件下會有不同的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，因此需要一種綜合的網(wǎng)絡(luò)通信方式，使配電自動化系統(tǒng)的可靠性和安全性提高。

光纖網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點數(shù)據(jù)量小、排列分散，且架設(shè)過程耗費的資金較多，這在一定程度上影響了光纖通信的性能和價值。架空明線操作過程較為簡單，但易受外部因素干擾，數(shù)據(jù)在線路傳輸中的損耗較大，一般作為近距離的傳輸方式應(yīng)用于電力系統(tǒng)中[9]。在應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)時，將現(xiàn)場設(shè)備互相連接，能形成開發(fā)性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和數(shù)據(jù)量也提出了更高的要求。電力系統(tǒng)差異化的總線標(biāo)準(zhǔn)，使得配電自動化系統(tǒng)無法形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。配電載波系統(tǒng)兼具經(jīng)濟性優(yōu)勢和技術(shù)難度較大的特征，當(dāng)區(qū)域內(nèi)突發(fā)停電，通過配電載波記載和上傳電表數(shù)據(jù)時，配電系統(tǒng)容易受到干擾，傳輸效率較低[10]。隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)和光纖通信的飛速發(fā)展，微波通信方式的利用率和關(guān)注度逐漸降低，雖然微波技術(shù)的傳輸速率要高于其他無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，但是在1 Hz以上時，微波傳播的繞射能力就會大大削弱，不適用于配電系統(tǒng)。

2.2 Mobitex網(wǎng)絡(luò)的組成和技術(shù)特點

Mobitex網(wǎng)絡(luò)是一種窄帶無線數(shù)據(jù)專用通信網(wǎng)絡(luò)，主要由基站、移動終端交換機、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)控制中心組成?；镜闹饕δ苁菍^(qū)域內(nèi)的路由流量進行覆蓋和分配，便于對無線通信技術(shù)高效利用。Mobitex網(wǎng)絡(luò)中的交換機數(shù)量較多，但所有的交換機都是通過相同類型的傳輸線路連接的。Mobitex網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器，其終端固定，一般是用戶所使用的服務(wù)器，本地交換機可以與固定終端通過X.25端口直接連接到服務(wù)器上[11]。Mobitex系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)管理中心可以對整個電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行監(jiān)控，可以對用戶信息計費、網(wǎng)絡(luò)配置等網(wǎng)絡(luò)維護運行等任務(wù)進行實時處理。通過控制中心還可以對網(wǎng)絡(luò)組件和基站進行科學(xué)配置，以減少現(xiàn)場處理費用等成本支出。

3 結(jié) 論

基于無線窄寬數(shù)據(jù)通信網(wǎng)下搭建的配電自動化系統(tǒng)，具有工作效率高、運營成本低、傳輸數(shù)據(jù)高速可靠的優(yōu)點，能極大滿足用戶和供應(yīng)商全天候訪問、控制配電自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的需求。因此要提高供電質(zhì)量，提高遠(yuǎn)程操控電力網(wǎng)絡(luò)分析和處理故障的能力，對電力系統(tǒng)進行設(shè)備維護，降低電力企業(yè)的經(jīng)濟成本。自動化電力系統(tǒng)，傳輸數(shù)據(jù)的速度較快，并且費用很低，可靠性和安全性都很高，可以有效解決電力系統(tǒng)的配電和通信問題，提高對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控能力，使供電質(zhì)量得到改善。