地区电网配电自动化系统的建设目标及对通信系统的要求分析
【摘 要】配电自动技术也逐渐向多样化、集成化、智能化的方向发展，使得配网在供电可靠性、供电质量和设备利用效率等方面的优势逐渐体现出来。如今在大力发展智能电网的背景下，作为智能电网的重要基础之一，配电自动化的发展越来越受到重视。
【关键词】地区电网；配网自动化；通信系统；供电可靠性；供电质量；调度自动化
0 引言
配电自动系统建设，首先是配电网发展的需要，其次是基于目前计算机、自动化、通信等技术发展的前提下，才得以顺利开展，因此，在配电自动化设计时，首先要理清现有的设备、技术所能实现那些功能，从而核准设计需求和目标是否能够实现，下面就配电自动化系统的建设目标及其对通信系统的要求进行探讨。
1 地区电网配电自动化系统的建设目标
1.1 提高供电可靠性
采用配电自动化技术迅速判断出故障区域、将故障隔离在最小范围内并最大限度地恢复受故障影响的健全区域供电，缩短停电时间、减小停电面积，提高供电可靠性。采用配电自动化技术能在较短的时间内完成大量开关的切换操作，实现大面积停电快速恢复。
1.2 实现配网优化运行
用配电自动化的遥测功能，监测配电网的负荷分布，利用配电自动化系统对配电网进行分析和优化计算，通过遥控实现配电网络重构；通过均衡负荷扩大供电能力；通过经济运行降低损耗；通过对分散无功和调压资源的协调控制提高供电电压质量。
1.3 实现相关系统集成
遵循 IEC 61968 推荐的企业服务总线，采取规范的接口方式，实现与调度自动化系统（SCADA）、生产管理系统、营销管理系统（CIS）等的互联，提高配电自动化系统运行管理的智能化水平。
1.4 实现分布电源接入
安全、无缝地容许包括分布式电源如光伏发电、风电、小型燃汽轮机、先进的电池系统等各种不同类型的发电和储能系统接入系统，并做到“即插即用”。与此同时，分布式电源的接入和控制也对配电自动化系统提出了新的要求，尤其是涉及到配网潮流计算和分析以及分布式电源对系统的影响。
1.5 实现用户互动技术
技术和经济手段综合利用，改善对用户的服务。面对激烈的市场竞争，改进对用户的服务，是增强电力公司竞争能力的重要手段之一。利用各种技术和经济手段，满足不同用户的需求，指导用户合理、经济用电，鼓励用户参与和配合电力企业对供用电进行管理和控制，提供用户用电选择权等是当前配电自动化发展值得注意的一个动向。
2 配电自动化对通信系统的要求
2.1 可靠性高且抗电磁干扰能力强
配电自动化的通信系统中许多设备是在户外安装的。这意味着通信系统要长期经受不利的气候条件的考验，如阴雨、大雪、冰雹、大风和雷雨等。此外，长时间暴露在强烈的阳光下会加速一些材料的老化。因此，配电自动化的通信系统必须设计成为能够通过常规维护，就可以在上述恶劣状况下工作的系统。
配电自动化的通信系统在较强的电磁干扰（EMI）下工作，这会对通信的可靠性产生很大的影响。电磁干扰有可能以射频的形式出现（如产生于间隙放电、电晕等的电磁干扰），也会以工频的形式出现（如产生于变压器、谐波干扰等电磁干扰）。雷电和故障以及涌流还会造成瞬时的极强烈的电磁干扰。对电磁干扰的容忍程度取决于要实现的自动化功能，例如，对于远方抄表系统，就不一定要让通信系统抵抗由于雷电和故障造成的瞬时的极强烈的电磁干扰，因为可以选择环境平静下来后的某个时刻去完成远方抄表任务；但若要完成隔离故障区段以及恢复正常区域供电的功能，就必须使通信系统在电力系统故障期间也能可靠工作、抵抗强烈的瞬间干扰。因此，能够跨过故障区和停电区域保持通信，是对通信系统可靠性的一项基本要求。
2.2 经济性
由于配电自动化的通信系统的造价很可观，因此通过恰当地选取合适的通信方式，可以节省大笔的建设费用。如果通信方式设计得不合适，有可能会产生过高的建设投资，使得所建成的配电自动化系统的效益难以发挥出来。在编制配电自动化的通信系统项目预算时，不仅要考虑通信系统设备的造价，还要估算通信系统长期使用和维护的费用。
2.3 通信速率
任何通信系统的带宽都是有限的，带宽越窄通信速率越低。在建设通信系统时，不仅要满足目前的通信速率要求，还要考虑到今后发展的需要。一般 600bit/s或以上的通信速率就能满足配电自动化的大部分功能要求，对于诸如一遥数据这样的功能，甚至低于 300bit/s 的通信速率都能满足要求。
从功能的角度分析，在配电自动化系统中，进线监视、10kV 开关站、配电站监控和馈线自动化（FA）对于通信速率的要求最高，公用配变的巡检和负荷监控系统，远方抄表和计费自动化对于通信速率的要求较低；从配电自动化系统结构的角度分析，集结了大量数据的主干线对通信速率的要求，要远高于分支线对通信速率的要求。
在选择通信方式之前，应当先估算配电自动化系统所需要的通信速率，应考虑到最坏的情形，并根据需要恰当选取合适的通信方式和通信网络组织形式。此外，在设计上应留有足够的频带，以满足今后发展的需要。
2.4 双向通信能力及可扩展性
配电自动化的大多数功能要求双向通信。先进的负荷控制系统可以发送伴随着地址的投运或退运命令，从而可以对被控制对象的独立负荷或成组负荷分别进行控制。对于故障区段隔离和恢复正常区域供电的功能，则必须要求有双向通信能力的信道。在这种情况下，位于远方的终端设备（例如柱上 FTU）必须能向控制中心上报故障信息以便确定故障区段，控制中心必须能够向远方设备发布控制命令，以隔离故障区段和恢复正常区域供电。
2.5 建立备用通信通道
配电自动化系统的主干通信线路由于集结了大量分散站点的信息，因而非常重要。主干通信线路一旦故障，将会导致一大片区域的配电自动化设备失去监视和控制。因此提高主干通信线路的可靠性非常必要。
对于采用光纤通信系统构成的主干通道，可以采用光纤自愈环型结构组网（SDH 传输网或工业以太网交换机自愈环网）。在通道发主故障时，光纤自愈网不需人为干预，能在很短的时间内从失效故障中恢复所携带的业务。
2.6 确保在电网停电或故障时不影响通信
要满足配电网的调度自动化功能和故障区段隔离，及恢复正常区域供电的功能这就要求，即使在停电的地区通信仍能正常进行。特别是采用电力线作为通信信息传输媒介的载波通信方式在这个问题上会面临许多困难。因此，必须考虑故障或断线对通信方式的影响。另一个必须考虑的问题是在停电地区的远方通信终端设备（如 RTU、智能电度表和负荷控制设备等）的供电问题，应当为它们提供后备电源或其它供电手段（如 UPS 和蓄电池等）。
2.7 通信设备便于操作与维护
配电自动化通信系统规模往往较大，而且通常采用了多种通信方式相结合。因此在设计上，通信设备的各项指标应符合国际、国家、行业标准，应考虑尽可能地简化这一复杂的通信系统的使用与维护。配电自动化系统的用户大多不是通信与电子技术的专业人员，他们往往不熟悉通信设备。因此有必要对其人员进行深入细致的培训，以提高他们的使用和维护技能，在对一种通信手段的经济效益分析时，应将培训费用考虑在内。
3 结束语
总之，随着计算机、通信技术的迅速发展和对配电自动化的深入理解，通过相关生产厂家和应用单位的不懈努力，我国的配电自动化技术以及相关一次电气设备的制造技术日益成熟。
【参考文献】
[1]刘健.复杂配电网简化分析与优化[M].北京：中国电力出版社，2002.
[2]范明天，张祖平.中国配电网发展战略相关问题研究[M].北京：中国电力出版社，2008.
[3]王益民.实用型配电自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2008.
[责任编辑：杨玉洁]