配電自動化系統(tǒng)第二章-課件

第2章配電自動化的通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是建設(shè)配電自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，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(zhǔn)確傳送到各遠(yuǎn)方終端（FTU、DTU、RTU、TTU等），并將遠(yuǎn)方設(shè)備采集的運行數(shù)據(jù)信息上傳到控制中心。配電自動化系統(tǒng)第二章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(partyline)通信，很少使用廣播通信方式。配電自動化系統(tǒng)第二章配電網(wǎng)通信特點配電網(wǎng)終端節(jié)點數(shù)量極大，尋址達(dá)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(fù)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。配電自動化系統(tǒng)第二章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(luò)是一典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)終端設(shè)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(shè)備：Modem、復(fù)接分接器、數(shù)傳電臺、載波機(jī)、光端機(jī)。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）。配電自動化系統(tǒng)第二章2.配電自動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配電自動化系統(tǒng)第二章配電自動化中可用的通信方式－續(xù)無線通信方式：調(diào)幅廣播：自由空間，<1200bps，<50km調(diào)頻廣播：自由空間，<1200bps，<50kmVHF電臺：自由空間，<128Kbps，<50kmUHF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。配電自動化系統(tǒng)第二章2.2調(diào)制解調(diào)器和復(fù)接分接器調(diào)制解調(diào)器(Modem)1）定義：發(fā)送時，數(shù)字信號模擬信號（調(diào)制）；接收時，模擬信號數(shù)字信號（解調(diào)）。二進(jìn)制信息通過調(diào)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(diào)，還原信息。2）Modem作用：實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的發(fā)送、接收。配電自動化系統(tǒng)第二章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(<600bps)、中速Modem(600-9600bps)、高速Modem(>9600bps)。按調(diào)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(yīng)用最多。配電自動化系統(tǒng)第二章2.復(fù)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(fù)用的原理合并為1個數(shù)字信號（復(fù)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(fù)接器分類：同步復(fù)接器（各路信號采用同一時鐘信號的時序產(chǎn)生）、異步復(fù)接器。復(fù)接分接器作用：將高速數(shù)據(jù)傳輸信道轉(zhuǎn)換為多個較低速數(shù)據(jù)傳輸信道。配電自動化系統(tǒng)第二章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(qiáng)電磁干擾，保證停電及電網(wǎng)故障時的通信能力。通信系統(tǒng)費用：選擇費用、功能及技術(shù)先進(jìn)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(guān)的操作，停電區(qū)FTU等要有備用電源(電池等)。使用和維護(hù)的方便性：選擇通用性、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的通信設(shè)備。配電自動化系統(tǒng)第二章2.4配電自動化采用的通信方式1.配電線載波通信(DistributionLineCarrier,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。配電線載波通信設(shè)備：安裝在主變電站的多路載波機(jī)、線路測控對象處的配電線載波機(jī)、高頻通道（由阻波器、耦合濾波器、結(jié)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(jìn)入通信設(shè)備，同時耦合高頻信號；結(jié)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(diào)制影響。配電自動化系統(tǒng)第二章典型配電線載波通信系統(tǒng)組成配電自動化系統(tǒng)第二章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(dāng)位置加設(shè)阻波器，并將兩側(cè)線路上設(shè)備信息分布上報給兩側(cè)相應(yīng)的主變電所。配電自動化系統(tǒng)第二章原理：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(fù)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(shù)配電自動化系統(tǒng)第二章3.工頻控制技術(shù)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(jìn)行信號調(diào)制。特點：可以實現(xiàn)雙向通信，主要用于零散負(fù)荷控制；停電時通信將中斷。配電自動化系統(tǒng)第二章4.電話線可達(dá)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(hù)。電話線不能覆蓋所有的地區(qū)，為此額外架設(shè)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。配電自動化系統(tǒng)第二章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(shè)方便。但投資高，強(qiáng)度不如金屬線，連接較困難。光纖通信系統(tǒng)組成電端機(jī)：完成對信息的處理(多路復(fù)用、復(fù)接分接)。光端機(jī)：接收時將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并輸入光纖遠(yuǎn)傳；發(fā)送時將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。中繼器：放大、整形被衰減與畸變的光信號。配電自動化系統(tǒng)第二章光纖通信系統(tǒng)分類及網(wǎng)絡(luò)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）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(luò)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(yīng)用場合：配電自動化系統(tǒng)中，光纖通信主要應(yīng)用于主干層及饋線終端層的通信。配電自動化系統(tǒng)第二章用光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(jī)、電端機(jī)，或光電合一設(shè)備，以滿足配電自動化系統(tǒng)信息傳輸要求。接收時將電信號配電自動化系統(tǒng)第二章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(hù)，且租金較高。

通信距離遠(yuǎn)時，需加中繼放大環(huán)節(jié)。配電自動化系統(tǒng)第二章7.現(xiàn)場總線和RS-485現(xiàn)場總線(FieldBus)種類：CANBUS、LONWORKS、PROFIBUS、FOUNDATIONFIELDBUS等?，F(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(nèi)智能模塊間通信?，F(xiàn)場總線為開發(fā)式系統(tǒng)，便于設(shè)備間互聯(lián)。RS-485為標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，最多可支持64～256個發(fā)送、接收器對。對實時性要求不高的場合（如遠(yuǎn)方抄表等），可以采用RS-485通信，較為簡單。

配電自動化系統(tǒng)第二章8.無線通信系統(tǒng)種類：調(diào)幅（AM）廣播，調(diào)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。配電自動化系統(tǒng)第二章采用800MHz無線電臺實現(xiàn)饋線自動化示意圖配電自動化系統(tǒng)第二章采用中繼站的800MHz無線數(shù)傳系統(tǒng)

實現(xiàn)饋線自動化系統(tǒng)配電自動化系統(tǒng)第二章衛(wèi)星通信利用通信衛(wèi)星作中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電信號，不受地形、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(yīng)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。配電自動化系統(tǒng)第二章9.無線擴(kuò)頻通信傳輸信息所用的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬。即用高速率擴(kuò)頻碼擴(kuò)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?？乖肼暩蓴_能力強(qiáng)。用于配電自動化的無線擴(kuò)頻系統(tǒng)一般采用2.4～2.483GHz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(yīng)用不多。配電自動化系統(tǒng)第二章COMLINK的點對點無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)配電自動化系統(tǒng)第二章COMLINK的點對多點無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)配電自動化系統(tǒng)第二章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(gòu)成混合通信系統(tǒng)。選擇混合通信方式時，應(yīng)考慮原有通信基礎(chǔ)設(shè)施，減少投資。配電自動化系統(tǒng)第二章配電自動化混合通信方式1配電線載波通信DLC分段斷路器DLCDLC饋線電容器組配電控制中心無線電通信農(nóng)村變電站市區(qū)變電站至EMS微波通信租用電話線無線電負(fù)荷控制配電載波通信DLC用戶表計饋線電容器組線路重合器DLCDLC無線電負(fù)荷控制用戶表計配電自動化系統(tǒng)第二章配電自動化混合通信方式2110kV主變電站DLC配電自動化無線電通信10kV開閉所市調(diào)度自動化230Hz電臺光纖光纖用戶表計FTUDLCFTU公用電話網(wǎng)用戶負(fù)荷用戶負(fù)荷110kV主變電站10kV開閉所光纖FTUFTU光纖光纖配電自動化系統(tǒng)第二章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(guān)系提高電磁波頻率、縮短波長，可以增大傳輸?shù)男畔⒘俊⒃黾訌?fù)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(guān)系

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。配電自動化系統(tǒng)第二章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配電自動化系統(tǒng)第二章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(yán)重影響配電自動化通信系統(tǒng)。1)配電