摘要 介绍了230 MHz无线信道应用于配电网自动化系统，实现馈线自动化和配电变压器监测的方案，讨论了在配电网自动化中采用无线信道的可行性，并结合工程实际提出了无线电应用于配电网自动化应注意的问题。
关键词 配电网自动化 无线电通信 负荷管理
DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM USING 230 MHz RADIO CHANNEL
Cheng Zhongyuan Xu Sujun
Nanjing Xinlian Electronics Co．， Ltd．
Nanjing， 210009 China
Wu Jichen Zhang Baodong Huang Ping
Yanzhou Electric Power Bureau
Yanzhou，Shandong，272000，China
ABSTRACT The feasibility of utilizing radio channel in Distribution Automation System（DAS） is analyzed in this paper． Two examples of utilizing radio channels in DMS are presented， in which one is a project of medium－high voltage feeder automation system and the another is a project of MV/LV distribution transformer supervisory system． Some key aspects of utilizing radio channel in DAS are discussed．
KEY WORDS distribution automation system； radio communication； load management system
信息通道的选择是配电网自动化的关键环节之一。由于配电网自动化信息量大面广，加上经济技术条件的限制，配电网自动化的通信必然是多层次的，在不同的层次上采用不同的通信手段，组成灵活有效的自动化系统。在终端、变电站或次级主站、控制中心三个层次中，光纤、有线电、无线电、中低压载波、微波等通信媒介都能找到合适用途。用户可根据使用场合、传输速率、实时性、可靠性和数据量的要求，合理选择通信方式[1]。
80年代中期以来，电力部门大量安装使用了无线电负荷管理系统，以缓解电力供求矛盾。无线电负荷管理系统经过多年运行，不断走向成熟，大型城网的负控系统可同时管理数千台终端设备。无线电力负荷管理系统的信道为230 MHz专用频段，可分为15个全双工通信频点。负荷管理信道实时任务比较少，且同频干扰小，完全可用于配电网自动化。这样做的优点一是运行经验丰富，技术成熟，二是与负荷管理系统共用频段，节约信道资源，三是在系统规模不大的情况下，可以与原系统共用频点，分享部分通信设备，节约资金。
根据上述设想，利用230 MHz负荷管理信道，成功地实施了一系列配电自动化项目。下面介绍两个应用实例。
1 中压馈线自动化方案
从电网运行控制功能来看，中压馈线自动化应完成以下三个任务[2]：一是故障保护，即实现隔离故障并自动恢复非故障段的供电；二是监视线路运行参数和开关设备的运行状态并记录故障；三是实现线路开关设备的遥控，这是配网调度自动化的基础。其中第一项任务可以是智能电器提供的现场自动化（电杆自动化）功能，也可以是配电网SCADA的系统功能，而后两项任务必须借助于配电网SCADA系统[3]。下面介绍的系统使用“电杆自动化＋配电网SCADA系统”的模式。
本方案实施地点在山东兖州。涉及的线路包括4回10 kV出线，分别取自同一变电站两段母线，构成两个环路（如图1所示），其中兖东线在环路的基础上还有一条分支线。正常运行时联络开关1400和2200断开；当发生故障或线路检修时可闭合相应的联络开关，实现负荷转移。自动配电开关设备为东芝公司的VSP5 JSAT型真空开关，可以自动隔离线路故障。远程终端为新联电子公司的PD－0211馈线监控终端，配用230 MHz无线电台，采集线路电流、电压，并根据遥调定值进行越限计时，终端还负责采集开关状态并执行遥控命令。
图1 馈线自动化系统一次线路图
Fig．1 Main circuit of feeder automation system using radio communication
通信系统构架如图2所示，其中馈线自动化主站和通信前置机联接到调度所计算机网络，主站电台通过230 MHz专用频道与终端通信。变电站重合闸动作信号通过调制解调器经双绞线上报到主站，前置机和主站电台为供电局原有负控系统的设备，无需另外购置。
图2 馈线自动化通信结构
Fig．2 Communication structure of the feeder automation system
系统功能设置：
（1）遥控操作 开关的遥控合（解锁）、遥控分（闭锁）。
（2）遥信 开关变位及储能状态。
（3）实时遥测 线路电压、电流（两相）、有功/无功功率、功率因数、电量等。
（4）数据储存 整点数据同遥测数据。
日数据：电量、最大功率、最大需量、最大电压及出现时间、功率与电压越限累计时间、跳闸及终端复位次数。
月数据：同日数据。
（5）设备管理 结合管理信息系统管理馈线设备资料：如导线型号、长度、开关型号、投运时间、动作次数、检修记录等。
（6）报表 能自动生成并打印日、月运行参数报表、操作记录等。
发生故障后，变电站重合闸监测终端上报重合闸动作信息，主站立即巡测线路，根据开关状态判断故障区段并发出声光报警。一年多的运行表明，该系统从没有出现过因信道不通而造成开关拒动或信道不可靠而造成开关误动的现象。
2 配电变压器监测与抄表系统方案
配电变压器的运行数据是配电网重要的基础数据。实时掌握电网的负荷情况和油温等参数，能为设备运行安全、供电质量提供保障，为负荷预测、系统增容及新用户接火等提供科学依据。考虑到变压器（配电站）的分散性，采用如图3所示的无线加有线的混合通信模式。图中主站和前置机联接于负荷管理系统的计算机网络，前置机和230 MHz电台共用负控系统设备。无线终端（PD－0210型）可直接与主站电台通信，对于安装相对集中、有条件铺设通信电缆的变压器，采用通信控制器加挂有线终端（YPDJ－I型）的方式。通信控制器起中间站的作用，完成数据分页存储、无线到有线的信道转换。
图3 配电变压器监测系统
Fig．3 Supervising system for MV/LV distribution transformer
公用变区（台）可能配备有低压载波抄表系统的集抄器，上述有线和无线终端能通过485接口转发集抄器的数据。
配电变压器监测系统功能设置如下：
（1）监测变压器实时运行参数 包括三相电压、电流、有/无功功率、有功电量、功率因数、最大需量、油温、三相不平衡率等。
（2）整点数据 包括三相电压、电流、有/无功功率、有功电量。
（3）极值记录 包括下列量的极值及其出现时间：三相电压、电流、有/无功功率、油温。
（4）越限记录 包括电压越上限、下限的累计时间，电压越安全电压时间，电流超过定值70%、80%、90%和100%的时间。
（5）停电记录 包括变压器停电及恢复供电的时间（保存5次）、缺相供电记录。
（6）自动对时和定值遥调。
（7）抄表数据的转发。
具有上述（1）～（6）项功能的监测系统投入运行已经有两年多时间，运行表明，该系统借用230 MHz无线信道是完全可行的。具备（7）项功能的系统也即将投入运行。
3 无线电应用于配电自动化应注意的问题
（1）信道资源的利用 230 MHz无线电是电力系统专用频段，如果与负荷管理系统共用电台设备，则不用另外申请频点。如果系统规模大、实时性要求高，则应考虑增加新的频点。
（2）规约的制定 在利用230 MHz无线电实施配电网自动化时，必须保证新的自动化项目与电力负荷管理系统兼容，系统规约必须作统筹考虑。由于电力负荷控制规约遵循IEC870．5．1：1990标准[4]，采用FT1．2帧格式，在国家正式出台配网自动化规约的标准之前，可考虑将改进的负控规约用于配电网自动化。
（3）信道的可靠性 无线信道用于实时控制时，必须有严格的可靠性保证，特别是在地理及电磁环境复杂时通信网必须强健。制订方案时要进行细致的场强测试，必要时应合理布置二级站和中继站以加强通信网络。
（4）实时响应速度 在馈线自动化中，有较多的实时查询和控制任务。无线系统的延迟时间主要包括电台的数据延时、RTS/CTS延时、发信机开机延时、信号传输延时以及主站与RTU数据处理延时等。其中电台引起的延时较大，可能达到数百ms。一般变电站出线开关的重合延时为0．3～0．5 s，如果一条出线上有3个分段点，则每个分段点的故障处理时间只有0．1～0．2 s。再扣除返送校核和分段器的动作时间，每个分段点实际可用的通信时间更短。现代高品质电台能满足上述应用要求，其数据延迟时间在10 ms以下，发信机开机延时约为2 ms，完全可以在300 ms的重合闸间隔内完成全线巡测，判断并隔离故障区段，保证一次重合闸成功。
4 结论
230 MHz无线电信道已成功地应用于配电网
本文关键字：无线 电力配电知识，电工技术 - 电力配电知识
