利用电力线载波建立配网自动化通信网络

利用电力线载波建立配电网自动化通信网络

金丹，上海电力学院，上海，200093

摘要：建立合适的通信网络是实现配电网自动化的基础。采用载波通信方式实现配电网最后一公里数据传输具有较高的性能价格比。本文详细介绍了如何以半双工模式、全双工模式及混合模式建立载波通信链路，从而实现配网自动化系统中大量配电站、配电变压器的数据传输。 关键词：中压载波机，配网自动化，电力线通信，数字通信网络

一、绪论

在任何自动控制系统中，通信网络都是非常重要的环节。通信质量的优劣、通信链路建立与维护成本等是评价通信方式好坏的主要衡量标准。目前，光纤通信以其通信速率高、抗干扰能力强成为宽带通信的首选。但是，对于分散遍及于各地、采集点数量众多的配电网络，光纤通信的敷设费用巨大。因此，需要研究一种合适的通信方式实现配电网末端数量众多的监控数据传输。

二、多种通信方式及比较

下表将目前较常用的几种通信方式加以比较。光纤通信方式速率高，可靠性好，最大的缺点在于其高昂的安装费用。数字电台通信方式且信号易受到建筑物与天气变化的影响。GPRS\GSM通信方式是目前考虑较多的一种通信方式。采用这种方式，当采集点数量较多时运行费用较高，而且其稳定性受到无限通信公司运行制约。节假日的通信线路拥堵就是无线网络运行商一直无法解决的问题。

在本文中采用电力线载波通信方式，使用已有的电力线作为通信通道来传输数据，不需要另外敷设通信线路，投资小，建设周期短。并且由于使用的通信线路是电力系统内部的电力线，安装维护方便。此外，载波通信的信道可靠性与电网物理可靠性一致，保证了载波通信的稳定可靠。载波通信唯一的缺点是速率较慢，一般为2400bps。但是由于配电站、配电变压器等数据量较少，完全可以满足配网自动化系统要求。[1]

几种通信方式的比较如表1所示：

表1. 几种通信方式的比较

从以上分析可见，载波通信不是一种性能最优的通信方式，但它却是最适合配网自动化系统分支部分的一种通信方式。

三、载波通信主要技术指标

目前，载波通信技术较多的应用于高压电网，10KV\35KV的中压电网由于线路复杂干扰较大，不能采用传统的高压载波机。德国西门子公司与国内的中科大鲁能公司针对中压电网特点均研发出了中压载波机，其抗干扰能力、数据传输速率、传输距离等均满足配网自动化要求。本文以我国自主研发的载波机为例介绍载波通信的主要技术指标。

数据传输速率：单个通信通道2400bps 数据传输距离：20km

－

通信可靠性：数据传输误码率<105 适用范围：35KV、10KV电压等级 传输频率：60KHz～130KHz 传输带宽：4KHz

通信容量：同一条母线上16条通信通道 通信接口：标准RS-232、RS-485通信接口

工作模式：全双工工作模式、异步半双工模式，全透明通信信道。适用于部颁CDT、IEC870-5-101、DLT645等多种规约。

耦合方式：架空线路采用电容耦合方式；电缆线路采用电感耦合方式

四、载波通道建立

在配电站、配电变压器端安装从站载波机，在35KV变电站内安装主站载波机。从站载波机将RTU（ Remote Terminal Unit）、TTU（Transformer Terminal Unit）上传的数据进行调制，转换为特定频率的调制信号，并通过耦合器耦合至电力线路。调制信号通过电力线路传送至变电站后，经过耦合器耦合至主站载波机。主站载波机将调制信号解调，以RS232或RS485标准通信接口提供给主站系统。在配电站、配电变压器与变电站之间由一对调制频率相同的主、从载波机建立一条对应于该频率的载波通道。图1所示为某一配电站数据通过载波通道上传至变电站，经由变电站RTU转发至主站系统。

图1 载波通道建立示意图

五、系统结构

配网自动化数字通信网络的主干部分采用光纤通信方式，35KV以上等级的变电站数据采用光纤通道传输至配网自动化主站系统。

分支部分的通信采用电力线载波通信方式，在35KV变电站与各配电站、配电变压器之间建立载波通信通道。RTU、TTU等采集设备将配电站、配电变压器的监控数据通过载波通道传输至相应的变电站，再经由光纤网络传输至配网自动化主站系统。

配网自动化数字通信网络系统结构如图2所示：

图2.配网自动化数字通信网络系统结构图

35KV以上等级的变电站以光纤环网方式互相连接。配电站、配电变压器与变电站之间以树形结构通过载波通道连接。由于配电站、配电变压器与变电站之间的连接方式复杂多变，分支众多，因此载波通道的建立方式也不尽相同。

图中结构类型1是最简单的点对点结构。在配电站（或配电变压器）端安装某一频率的从载波机，在变电站端安装相同频率的主载波机，即可建立一条载波通道。

图中结构类型2中变电站经由一个大型配电站后再向下一级配电站（或配电变压器）供电。载波通道的路由与供电路由一致。在变电站安装一台主载波机，在各级配电站（或配电变压器）安装相同频率的从载波机，采用半双工主站召唤从站应答的方式通信，各从载波机之间以地址相区别。

图中结构类 …… 此处隐藏：125字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……