A COMMUNICATION SCHEME IN DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEM
Cai Guilong Jin Xiaoda Guan Zhijian
Yancheng Power Supply Bureau
Yancheng, 224002 China
ABSTRACT Communication is one of the most important parts in Distribution Automation System. An enforced communication scheme in the Distribution Automation System of Yancheng power supply bureau is presented in this paper, and some fundamentals in theory and technology are described.
KEY WORDS communication; distribution automation system; distribution and utilization
通信是配电系统实现综合自动化必不可少的组成部分，是配网调度中心实现对远方终端的数据传输、采集和进行遥控操作的必要手段。配电自动化可选择多种通信方案：无线、光纤、通信电缆、电力线载波，等等，均有使用范例。
盐城供电局从1996年开始，逐步进行了一些配网自动化工作。在对现场自动化设备（开关、箱变、故障指示器）的远方SCADA联系中采用了多种通信方案，取得了一定的实际效果和运行经验。
1 架空馈线自动化系统中的无线通信
10kV架空线曾在一定时期内作为配电传输主通道，其特点是路径较长，现场开关设备分布松散，如在此基础上发展配电自动化，设立专用的电缆或光纤通信通道，成本高且不易维护，因此以无线和电力线载波较为适宜，也是目前国内外普遍采用的模式。盐城市架空配电自动化系统选用无线通信方式，这种方式结构灵活，可扩充性强，容易安装调试，且运行维护工作量小。目前的配电自动化系统对数据传输的速率要求不是很高，可选用能够满足现场设备的实时性监控需求的电台。
目前国内在配电自动化无线通信方案中，大多数采用电力系统专用的负荷控制频率（230MHz频段），噪音和同频干扰较小，安全可靠性高。230MHz频段可分出15组双工频率，配电自动化至多只占用其中一组，不影响负荷监控系统的正常使用。在负控频段上实现配电自动化通信有2种模式可供选择：一是使用与负控同样的频率，现场自动化开关直接联系负荷控制系统，数据发送至负控中心，再由负控中心进行调度或转发给配电自动化系统；另一种是采用不同组频率，不通过负控系统，而由专门的配电自动化系统直接进行实时性数据采集和远方监控，实现一系列的自动化功能。
在我国现有供电体制下配电自动化和负荷控制系统一般分属于生产和用电两个不同部门，作为两个系统，其管辖范围、功能有很大差别。为更好地划分责任，实现不同的实时性、可靠性要求，一般以单独设立自己的自动化通信系统为好。
盐城局采用配电自动化无线通信方案主站及各子站电台的技术指标如下：
．工作电源：交流220V±10%；
．备用电源：免维护铅酸蓄电池，容量大于4Ah，具有充电控制器及电池保护功能，停电后可维持工作大于10h；
．无线频率： 228.55MHz；
．数据接口：RS-232C；
．数据速率： 4800b/s；
．环境温度：－20℃～50℃；
．发射功率： 10W；
．无障碍传送距离：>20km；
．可户外运行，防雨，防潮；
．中继功能：当有障碍物影响有效通信距离时，任一数传电台可兼作中继器将接收到的无线信息转送出去。
盐城局配电自动化系统已实现9台柱上自动化开关与配调中心之间的无线通信联系，各子站无线电台及其专用电池安装在控制箱内，与控制器内设具有共同的运行环境，天线架设在配电线电杆上，保证了户外运行的安全。主站天线架设在供电局大楼（市中心区）楼顶，天线垂直高度为50m，覆盖整个市区和部分相邻城、郊区。
无线电台选用进口的LM2210车载台，数据传输采用POLLING方式，具有9个终端时，实际巡测一圈时间为40s。在现有城市规模和近5年内的城市发展规划下，无线通信存在运行死区的可能性较小，如有必要，则可增设通信中继站。根据配电自动化系统发展规划（考虑设备60组），采用现有无线通信方式能够满足远程监控的实时性、准确性要求，具备架空馈线自动化系统所必需的条件。
2 电缆馈线自动化系统中的光纤通信
随着城市现代化发展，配电系统将逐步向电缆供电方案过渡。在城市中心区和新开发小区高楼密集、重要负荷较多，供电方案一般采用若干变电站出多路电缆经各开闭站形成网状联系，或通过两路10kV高压线接入小区配电站，由配电站出电缆经各开闭站形成“手拉手”环网。电缆网络一次投资很大，建成投运后改造、搬迁的可能性较小，各类配、用电设备相对集中，如实现配电自动化，每一点处所需采集、传输的信息量较多。由于电缆故障一般为永久性故障，且单相接地时电容电流较大，电弧不能自行熄灭，如不瞬时切除，常常会转化为当地或变电站母线侧相间短路，因此电缆供电系统的主变中性点一般采用经消弧线圈或电阻接地，各类故障都尽可能瞬时切除，且不安排重合；另外，又由于电缆环路内开关设备较多，相互间难以实现智能化的现场设备自动重构，且电缆供电用户一般为重要用户，任一点故障后需要非故障负荷迅速恢复供电，所以电缆环网配电线路上各分段开关一般选用负荷开关，不带故障隔离、重合功能，但需要实施馈线自动化，进行远方控制。根据电缆环路内开关设备相对集中的特点，为最大限度地满足实时监控的快速、可靠性要求，电缆馈线自动化系统采用光纤通信具有最优的性能价格比，通过光纤将现场子站信息快速传输至配电管理中心，然后由调度员或调度中心计算机系统实时判断并远方遥控，实现集中控制的配电馈线故障后重构，处理时间一般可控制在1min以内。
光纤通信是70年代发展起来的新的通信方式，采用光纤进行数据传输的主要优点是：通信容量大，速度快，衰减小，不受外界电磁场干扰，保密性好。随着技术的发展，用于分布式光纤通信方案所需要的光纤芯数越来越少，光端机技术也越来越成熟，费用大幅度降低。因此，在电缆系统各子站RTU与DMS主站之间使用光纤通信环网，是一种较理想的选择方案。
光纤通信可分为主从式环网结构、星形网式结构等几种不同方式，其中主从式环网结构投资最小、安全可靠性能够满足要求，是目前国内外使用较多的通信方式。经综合比较，盐城市区在建和规划中的电缆供电系统均采用主从自愈式环网方案(图1)，尽可能利用现有和规划中的局光纤通道（如局大楼与配电工区间、局变电站间环城光纤通道等），并在电力电缆铺设同时铺设光缆，将所有电缆环网柜串接，形成自动化环网。
图1 主从自愈式光纤通信方案
图1中与主站前置机及与各现场RTU相连的光端机带有RS-232接口，每个RTU处的光端机具有转发功能。目前，光纤通信方案暂时实现1条路由，用1根6芯多模光缆从局大楼幅射状连接电缆网络内的全部自动化环网柜，实际使用4芯进行主、备用通信，正常时一环（2芯）工作，另外一环作为备用，当工作主环故障时，可迅速切换至备用环路上工作，保证了通信系统较高的可靠性。随着自动化、通信系统的发展，光缆路由增加，通信可靠性将得到更好的满足。
3 短距离非重要设备通信中的音频电缆方式
在配电线路上，还有数目繁多的配电变压器、分线箱（分支线）、中/低压电容器，一个较为完善的自动化系统也需要对这些设备进行电压和负荷监视、故障信息传输、电度表计采集等运行管理工作。由于对这些设备的数据传输速率和可靠性要求不是很高，为尽可能节省投资，一般可选择采用点对多点的音频电缆通信方式，由邻近的开关站（变、配电站）或环网柜、柱上自动化开关的控制器兼作当地数据集中主站，收集、汇总各子站RTU信息，再集中传发至配调中心。
目前，配电系统急需、并且也有条件采集的是各类公用配电变压器的运行参数，以及安装在电缆分线箱、架空分支线路上的故障寻址器所采集的故障信息，这些信息对提高电能质量、降损节电以及故障快速查找、切除有重要作用。
图2为盐城局在电缆网络上准备实施的箱式变综合测试仪（及分支箱内故障寻址器）的信息传输方案，每一处箱变综合测试仪RS-232接口经RS-232/RS-485转换器接出到普通音频电缆，连接到环网柜控制器后，再经RS-232/RS-485转换器接至环网柜控制器的RS-232口，然后利用原有光纤媒体发送至配调中心。
图2 配电综合测试仪
该方案利用音频电缆作为485总线来连接环网柜旁的各个箱变（分线箱故障寻址器）。由于485总线通信方案的最大传输距离可达2km，而箱变和环网柜间的距离一般在300m以内，所以完全可以满足技术要求。通信中，箱变综合测试仪等设备的数据单独打包后通过环网柜控制器上传，经主站解包，环网柜控制器实际上担当了中继器的功能。本方案的优点是由于采用短距离音频电缆而使费用较少，缺点是可能涉及2个不同的开发单位，并且加重了通信主环路的负担。
4 结束语
盐城供电局配电馈线自动化系统采用多种通信方案，在一系列高级应用软件的支持下，通过通信系统对现场设备进行必要的数据采集、传输和实时控制，配网管理形成了一套较为完整的综合自动化系统，这个系统又通过局内光纤通信网络融入局MIS系统，实现了数据全局共享。
作者简介：蔡桂龙 高工，总工程师，配网自动化项目负责人。
金小达 工程师，配电工区主任。
关志坚 工程师，生技科专工。
本文关键字：通信 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
