1、2020/7/28,第2章 配電自動化的通信系統(tǒng),通信系統(tǒng)是建設配電自動化系統(tǒng)的關鍵技術，通信系統(tǒng)的好壞很大程度決定了自動化系統(tǒng)的優(yōu)劣。 配電自動化系統(tǒng)需借助可靠、有效的通信手段，將控制中心命令準確傳送到各遠方終端（FTU、DTU、RTU、TTU等），并將遠方設備采集的運行數(shù)據(jù)信息上傳到控制中心。,2020/7/28,2.1 配電自動化的多種通信方式,輸電網(wǎng)通信特點： 輸電網(wǎng)中終端節(jié)點數(shù)量有限，通信距離較長，對通信速率和可靠性要求較高。對微波或電力線路載波通信，都使用專用通道點對點或共線(party line)通信，很少使用廣播通信方式。,2020/7/28,配電網(wǎng)通信特點,配電網(wǎng)終端節(jié)點數(shù)量

2、極大，尋址達百萬級，但通道距離相對較短，速率要求較低。 沿空間廣播的無線電通信方式和沿配電線路廣播的載波通信方式得到了廣泛的采用。 配電自動化系統(tǒng)涉及功能多（自動讀表、負荷控制、饋線開合變電站綜合自動化)，對通信要求各不相同。 終端數(shù)量大。,2020/7/28,1. 典型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成,配電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡是一典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)終端設備：配電SCADA系統(tǒng)、RTU、FTU、TTU，集中抄表器、抄表終端等。 數(shù)據(jù)傳輸設備：Modem、復接分接器、數(shù)傳電臺、載波機、光端機。 數(shù)據(jù)傳輸通道：有線與無線信道（按傳輸媒體），模擬與數(shù)字信道（按傳輸形式）。,2020/7/28,2. 配電自動

3、化中可用的通信方式,有線通信方式： 電力線：高壓、低壓的載波通信。 電話線：電話專線、撥號電話等。 CATV通道：有線電視網(wǎng)。 光纖通信：多模光纜，2Mbps，5km，單模光纜，2Mbps，50km 雙絞線：現(xiàn)場總線、 RS-485,2020/7/28,配電自動化中可用的通信方式續(xù),無線通信方式： 調幅廣播：自由空間，1200bps，50km 調頻廣播：自由空間，1200bps，50km VHF電臺：自由空間，128Kbps，50km UHF電臺：自由空間，128Kbps，50km 多址微波：自由空間，128Kbps，50km 衛(wèi)星：自由空間，1200bps，全球 任何一種單一的通信手段都無法

4、全面滿足各種規(guī)模的配電自動化需要，一般采用多種通信方式混合使用。,2020/7/28,2.2 調制解調器和復接分接器,調制解調器(Modem) 1）定義：發(fā)送時，數(shù)字信號模擬信號（調制）；接收時，模擬信號數(shù)字信號（解調）。 二進制信息通過調制加到交流高頻信號上再傳輸； 接收端將含有信息的交流信號解調，還原信息。 2）Modem作用：實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的發(fā)送、接收。,2020/7/28,3）Modem分類,按傳輸方向：全雙工Modem、半雙工Modem。 單工：單方向傳輸； 雙工：雙向傳輸； 半雙工：可不同時上下行雙向傳輸； 雙工：可同時上下行雙向傳輸。 按工作頻率：低速Modem(9600bps)。

5、 按調制方式：移頻鍵控(FSK)、移相鍵控(PSK)、相對移相鍵控(DPSK)、移幅鍵控(ASK)。 配電自動化數(shù)據(jù)通信中，F(xiàn)SK方式應用最多。,2020/7/28,2. 復接分接器,發(fā)送時，將2個或2個以上的數(shù)字信號按時分復用的原理合并為1個數(shù)字信號（復接器）；接收時，將1個數(shù)字信號分解為若干個數(shù)字信號（分接器）。 復接器分類：同步復接器（各路信號采用同一時鐘信號的時序產(chǎn)生）、異步復接器。 復接分接器作用：將高速數(shù)據(jù)傳輸信道轉換為多個較低速數(shù)據(jù)傳輸信道。,2020/7/28,2.3 配電自動化對通信系統(tǒng)要求,通信可靠性：能抵抗惡劣的氣候條件、強電磁干擾，保證停電及電網(wǎng)故障時的通信能力。 通信

6、系統(tǒng)費用：選擇費用、功能及技術先進性的最佳組合，實現(xiàn)最佳效能費用比。 通信速率的要求：通信系統(tǒng)帶寬越窄則通信速率越低(一般300bps) ，必須滿足實時性要求。 雙向通信能力：保證數(shù)據(jù)上傳、控制命令下發(fā)，要具有半雙工或全雙工能力。 不受停電影響：保證通過通信系統(tǒng)對停電區(qū)開關的操作，停電區(qū)FTU等要有備用電源(電池等)。 使用和維護的方便性：選擇通用性、標準化程度高的通信設備。,2020/7/28,2.4 配電自動化采用的通信方式,1.配電線載波通信(Distribution Line Carrier,DLC) 電力線載波通信：輸電線載波TLC、配電線載波DLC、低壓配電線（入戶線）載波通信。

7、配電線載波通信設備：安裝在主變電站的多路載波機、線路測控對象處的配電線載波機、高頻通道（由阻波器、耦合濾波器、結合濾波器組成）。 阻波器：控制高頻電流信號流向； 耦合濾波器：防止高壓進入通信設備，同時耦合高頻信號； 結合濾波器：將載波信號耦合到饋電線上。 特點：由電力公司控制，便于管理，可以對任何測控點通信；數(shù)據(jù)傳輸速率較低，易受干擾、非線性失真和信道間交叉調制影響。,2020/7/28,典型配電線載波通信系統(tǒng)組成,2020/7/28,較長饋線載波通信系統(tǒng)組成,通信距離較長時無法滿足時(如環(huán)網(wǎng))，可在適當位置加設阻波器，并將兩側線路上設備信息分布上報給兩側相應的主變電所。,2020/7/28,

8、原理：將高頻信號注入到電力線，通過脈動信號的有無來實現(xiàn)通信。 分類：高頻電壓脈動控制、高頻電流脈動控制。 特點：主要適用于單向通信場合，如負荷控制；不受無線電管理委員會制約；通信速率較低；停電時通信將中斷。,2. 脈動控制技術,2020/7/28,3. 工頻控制技術,原理：以電力線作信號傳輸通道，利用電壓過零的時刻（250左右）進行信號調制。 特點：可以實現(xiàn)雙向通信，主要用于零散負荷控制；停電時通信將中斷。,2020/7/28,4. 電話線,可達到較高波特率，易實現(xiàn)雙向通信，很適合于配電自動化系統(tǒng)中。 電話專線租用費用較高，電力公司無法完全掌握電話線通信的維護。 電話線不能覆蓋所有的地區(qū)，為此

9、額外架設的專線費用較高。 利用電話線傳輸數(shù)據(jù)分租用電話專線和公用電話網(wǎng)撥號電話兩種方式。 缺點：傳輸誤碼率高、傳輸距離受限制。,2020/7/28,5. 光纖通信,特點：通信容量大，衰減小，不怕雷擊，不受外界電磁干擾，抗腐蝕，保密性好，敷設方便。但投資高，強度不如金屬線，連接較困難。,光纖通信系統(tǒng)組成,電端機：完成對信息的處理(多路復用、復接分接)。 光端機：接收時將電信號轉換為光信號，并輸入光纖遠 傳；發(fā)送時將光信號轉換為電信號。 中繼器：放大、整形被衰減與畸變的光信號。,2020/7/28,光纖通信系統(tǒng)分類及網(wǎng)絡形式,按傳輸光波長分：短波長、長波長、超長波長光纖通信系統(tǒng)。（影響傳輸距離）

10、按傳輸信號形式分：光纖數(shù)字通信系統(tǒng)、光纖模擬通信系統(tǒng)。（影響抗干擾能力） 按光纖種類分：多模光纖通信系統(tǒng)、單模光纖通信系統(tǒng)。（影響傳輸容量） 按網(wǎng)絡形式分：點對點光纖通信系統(tǒng)、T形光纖通信系統(tǒng)、環(huán)形光纖通信系統(tǒng)、星形光纖通信系統(tǒng)。 應用場合：配電自動化系統(tǒng)中，光纖通信主要應用于主干層及饋線終端層的通信。,2020/7/28,用光Modem實現(xiàn)饋線終端與區(qū)域工作站的通信,根據(jù)傳輸信息種類及接口形式的不同，可選擇不同的光端機、電端機，或光電合一設備，以滿足配電自動化系統(tǒng)信息傳輸要求。接收時將電信號,2020/7/28,6. 有線電視(CATV)通道,CATV系統(tǒng)的帶寬很寬，配電自動化只需利用其中很

11、窄的一段。 CATV系統(tǒng)為單向通信，且許多用戶并不使用CATV系統(tǒng)，給配電自動化帶來困難。 電力公司無法控制CATV電纜的維護，且租金較高。 通信距離遠時，需加中繼放大環(huán)節(jié)。,2020/7/28,7. 現(xiàn)場總線和RS-485,現(xiàn)場總線(Field Bus)種類：CAN BUS、LON WORKS、PROFI BUS、FOUNDATION FIELD BUS等。 現(xiàn)場總線適于滿足FTU和附近區(qū)域工作站間通信、變電站內智能模塊間通信。 現(xiàn)場總線為開發(fā)式系統(tǒng)，便于設備間互聯(lián)。 RS-485為標準串行通信接口，最多可支持64256個發(fā)送、接收器對。 對實時性要求不高的場合（如遠方抄表等），可以采用RS

12、-485通信，較為簡單。,2020/7/28,8. 無線通信系統(tǒng),種類：調幅（AM）廣播，調頻（FM）廣播，無線尋呼，甚高頻通信（VHF，30-300MHz），特高頻通信（UHF，300-1000MHz），微波通信（1GHz），衛(wèi)星通信。 AM、FM、無線尋呼為單向通信方式。 根據(jù)我國無線電管理委員會規(guī)定的無線通信頻段，800MHz的無線數(shù)傳系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的合適選擇之一。,2020/7/28,采用800MHz無線電臺實現(xiàn)饋線自動化示意圖,2020/7/28,采用中繼站的800MHz無線數(shù)傳系統(tǒng)實現(xiàn)饋線自動化系統(tǒng),2020/7/28,衛(wèi)星通信,利用通信衛(wèi)星作中繼站來轉發(fā)或反射無線電信號，不

13、受地形、距離影響，通信可靠、容量大。 傳輸延遲大，不適合要求快速響應場合。 利用GPS全球定位系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘的統(tǒng)一，提高SOE站間分辨率。,2020/7/28,9. 無線擴頻通信,傳輸信息所用的帶寬遠大于信息本身的帶寬。即用高速率擴頻碼擴展待傳輸數(shù)字信息帶寬，其帶寬比常規(guī)通信大幾百至幾千倍。 抗噪聲干擾能力強。 用于配電自動化的無線擴頻系統(tǒng)一般采用2.42.483GHz工作頻段。 原用于軍事通信中，不需無線電管理委員會許可；適合作通信主干線。 工作方式：點對點方式、點對多點方式。 對分散測控點，成本高，應用不多。,2020/7/28,COMLINK的點對點無線擴頻通信系統(tǒng),2020/7/28

14、,COMLINK的點對多點無線擴頻通信系統(tǒng),2020/7/28,10. 混合通信,單一通信不能滿足配電自動化系統(tǒng)的所有功能。 須在通信性能和造價間折衷。 根據(jù)配電網(wǎng)具體情況，在不同層次上采用不同的通信方式，構成混合通信系統(tǒng)。 選擇混合通信方式時，應考慮原有通信基礎設施，減少投資。,2020/7/28,配電自動化混合通信方式1,2020/7/28,配電自動化混合通信方式2,2020/7/28,2.5 配電自動化通信系統(tǒng)的若干問題,1. 電磁波頻帶與傳輸行為的關系 提高電磁波頻率、縮短波長，可以增大傳輸?shù)男畔⒘?、增加復用多路通道，傳輸速率加快；但易引起遮擋和反射等問題。 2. 有效性與可靠性的關系

15、 有效性：一定帶寬與噪聲時，傳輸速率高。 可靠性：指傳輸?shù)恼`碼率。 在一定的帶寬與噪聲條件下，有效性與可靠性是矛盾的；傳輸速率與傳輸距離也影響有效性與可靠性。,2020/7/28,3. 備用通信系統(tǒng),主干通信線路信息量大，必須提高其可靠性。措施： 1）對光纖通信主干通道，可采用同步數(shù)字光纖通信自愈網(wǎng)。 2）采用熱備份雙通道通信系統(tǒng)。,雙通道自動切換裝置,2020/7/28,4.配電自動化通信系統(tǒng)的防過電壓和防雷,過電壓、雷電嚴重影響配電自動化通信系統(tǒng)。 1) 配電自動化控制中心的防雷：設避雷器、屏蔽、接地、濾波電容、防雷保護裝置。 2) 有線通信電纜的防雷：采用屏蔽雙絞線（屏蔽層多點接地）、非屏蔽線穿過鐵管地埋。 3) 無線通信天饋系統(tǒng)的防雷：引下線多點接地，并配裝管式避雷器。 4) 載波通信系統(tǒng)的防雷：在高頻引入架的入端加裝間隙放電避雷器。 5) 光纖通信系統(tǒng)的強電防護：優(yōu)先選用無金屬結構光纜，有金屬光纜考慮強電與雷電防護。 6) 通信系統(tǒng)接口設備的防雷：RS-232、RS-485、Modem等通信設備采用瞬時過電壓半導體保護器件。,2020/7/28,2.6 配電自動化中通信系統(tǒng)規(guī)約,建設配電自動化通信系統(tǒng)時，必須認真考慮系統(tǒng)中通信規(guī)約的選擇問題。 通信規(guī)約種類