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【摘 要】 本文阐述了通信规划对于配电网建设的意义，通过对数字化配电网对通信需求的认真分析，提出了数字化配电网通信系统架构设计原则，并对配电网通信方式进行了对比研究
【关键词】 数字化；配电网；规划研究
一、配电网通信规划对数字化配电网建设的重要意义
数字化配电网是应用现代计算机技术、远动技术、自动控制、通信技术、新型配电设备等先进技术手段，实现配网在线和离线远方监控与配电管理自动化，达到配电网安全，可靠，经济，优质，高效运行的目的。主要包括：
（一）建立统一的输配电网系统的数字体系架构，通过把电网的数字化二次设备和高级的分析处理程序，有效地纳入到统一的分析框架体系中，从而为实现电网的可靠、高效和经济的运行提供数据基础。
（二）数字化配电网通过图形和地理空间信息技术手段最大程度的提高一次电网的可见度，使得电力系统的运行操作可视化，同时辅以更智能、综合的分析应用程序，实现对电网的高效有序的管理，降低管理难度。
（三）建立统一的数字化配电网数据模型。将配电网的物理模型映射为标准的数据模型，使得相关数据源以一种有效的，结构化的和清楚的方式关联起来，这种关联不依赖于现有设备的物理特性。
（四）建立统一的标准服务，通过服务来访问通用设备和应用程序的处理结果，这种方式隐藏了每个设备和应用的内部运行细节，从而实现把系统组件相关应用当作黑盒子来处理。
（五）数字化配电网通过对电网数据的多层次的分析，使得电网更加协调优化的运行，其中有：网络运行的优化、经济调度的优化、负荷管理的优化、需求侧管理等。
二、数字化配电网对通信系统的要求
通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏从很大程度上决定了自动化系统的优劣，配电自动化要借助可靠的通信手段，将控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将各远方监控单元（FTU/TTU）所采集的各种信息上传至控制中心。配电网通信系统应满足以下需求：
（一）通信的可靠性
配电网的通信系统应能抵抗恶劣的气候条件，如雨、雪、冰、雹、狂风和雷阵雨，还有长期的太阳紫外线照射。通信系统应能抵抗强电磁干扰，如间隙噪声、放电、电晕、或其他均线电源的干扰，以及闪电、事故或开头操作涌流产生的强电磁干扰。停电区和电网故障时的通信能力是严重影响通信可靠性的一个重要因素，必须加以考虑。
（二）效能费用比
在追求通信技术先进性同时，应考虑通信系统的费用，选择费用和功能及技术先进性的最佳组合，追求最佳效能费用比。通信系统一味追求先进性，追求多功能，其高投资很可能会抵消其在配电自动化帶来的效益。在计算通信系统费用时，除了初期投资外，还应考虑将来运行和维护费用。
（三）配电通信的实时性
数字化配电网系统是一个实时监控系统，必须满足实时性.正常情况下，配电网调度控制中心能在3-5s内能更新全部ETU、FTU的数据，因此必须选择合适的通信带宽以及通信网结构方式。配电网发生故障时，控制中心和FTU之间有比平时更多的数据需要交换，因此在通信系统设计时，除了要考虑正常情况下实时数据的刷新速率要求外，还必须考虑电网故障时FTU快速及时地传送大量故障数据的需要。
（四）停电和故障时的通信能力
正当的调度操作或馈线自动化的故障隔离、恢复供电功能，要求能通过通信系统对停电区的开头进行操作，用电力线作通道的通信方式（如配电线载波），这时就会遇到困难。另一需要注意的问题是停电区的FIU或其他现场监控通信设备，需要有备用电源（如电池或其他能源）。
（五）使用和维护的方便性
数字化配电网通信系统包括发送器、接收器和数据链，是一个很复杂的组合，因此应尽量选择具有通过性标准化的设备，便用使用和维护。
（六）可扩充性
通信系统除了能满足目前的需要，还应考虑将来增长的需要。因此规划时应考虑足够的容量以及系统的开放性要求。
三、数字化配电网通信系统架构设计原则
根据数字化配电网的特点和上文分析的通信技术选择结果，数字化配电网通信系统结构也必须是一个分区分层的结构，同时，该结构应满足以下几点基本原则：
（一）配网通信系统结构应和配电管理系统应用功能紧密结合，将多种通信方式进行合理搭配，以取得最佳的性能价格比，满足配电管理系统的整体性能指标要求。
（二）配网通信系统的结构设计应具有先进性、实用性、可靠性、可扩展性。
（三）配网通信系统主干通信网的结构设计应和配网管理系统的计算机网络系统结构相结合；拓扑结构应路径最短、涵盖配电终端范围最大，具有较好的扩展性。
（四）非主干通信网的设计应和配电自动化站端系统相结合，在满足配电自动化整体性能指标和通信可靠性的基础上适当提高通信速率。
四、配电网通信方式研究
（一）光纤通信方式
光纤通信方式是以光为信息载体，利用光的全反射原理，以光导纤维为传输介质，在光发射端通过光电转化设备使电信号转化为光信号，在光接收端通过光电检测设备将光信号转化为电信号。光纤主要传输数字信号，由于它的频带很宽，所以目前高速率、大容量、长距离的通信系统现如今都采用光纤通信方式。与其他通信方式相比，光纤通信具有如下优点：①传输容量大，是目前传输容量最大的通信方式，最大可达到10Gbit/s；②光信号在光纤中传输，通信损耗小，误码率几乎为0%；③光电隔离，使配电网强电与控制弱电隔离开来，增加了配电网设备的安全性；④可以分时复用，一组光纤可以传输多组数据而互不干扰；⑤在强电磁场的工作环境下不受电磁干扰，确保了信息的安全性和可靠性；⑥可以随电网架设，受外界环境影响较小，组建通信网方便。 （二）载波通信方式
载波通信是电力系统特有的一种通信方式，它以电力线为信息通道，通信设备设在变电站、发电厂及线路节点等地方。目前，国内110kV以上电力线载波线路调度通信己接近百万话路千米，还有大量110KV以下的电力载波设备在农网线路上运行，庞大的电力载波通信网担负着电网内调度电话、继电保护和运行信息等重要信息数据的传输任务，对电网安全、稳定、经济运行发挥着重要而显著的作用。电力载波通信和有线通信的载波通信在原理上基本相同，但前者是利用专门为传输50Hz工频电能的电力线路来实现通信的，其通信线路上具有很高的电压和较大的电流，特别是现在电力系统内电力电子设备的大量使用，使得高频谐波对电网载波通信的影响也越来越大。电力载波通信主要有如下特点：
（1）特殊的藕合器：由于信道在具有高电压大电流通过的电力线上，因此只有通过高效、安全的耦合元件，相关的载波通信设备才可以允许与电力线路相连接。这些耦合设备要达到既不影响工频电流的传输，又能使载波信号有效的传送，并且在到达配电终端还要可以方便、准确的在工频电流中分离出载波通信信号。电力线上高电压、大电流威胁着载波通信设备的安全，需要耦合设备的配合加以消除，以确保通信系统的安全。
（2）特定的通频带：电力网载波通信的3个因素决定了它能使用的频谱是有限的：①电力网架空线路自身的高频特性；②电力50Hz工频谐波的干扰；③附近无线电广播及无线通信的信号，可能会受到载波信号的辐射的影响，因此电力网载波通信使用的频带在我国统一规定为40kHz-500kHz。
（3）特強的干扰源：电晕等现象使得在高压电力线路上存在有干扰噪声，要得到所需要的信噪比就必须要求电力线载波设备具有较高的发信功率。另外，由于载波信号在电力线上传输，对它来说50Hz工频电流就是强烈的谐波干扰，使得频率在0.3kHz--3.4kHz的话音信号不能直接在电力线上传输，即声频通信不可能在电力线路上直接实现，只能进行载波通信使其信号频谱移到40kHz以上。
（三）移动无线通信技术
无线公网通讯是指终端通过无线通讯模块接入到无线公网，再接入到主站的应用，目前无线公网主要有GPRS，CDMA，3G三种。
虽然无线公网有诸多优点，但其也有下列问题：①安全问题：公共网设备面向的是大范围的公共用户，不可能有独立的控制权，电网终端传输的数据很容易受到非法的攻击和伤害；②可靠问题：当网络系统维护和故障以及系统瘫痪时，需要通过公网通信公司进行协调，没有可靠的主动权；③成本控制的问题：大范围大量的电力系统终端设备，租用公网流量的费用较高。目前，无线公网通信方式主要应用在城乡结合处、郊区线路等动作时间要求不高且不需瞬间动作配合的终端，以及大范围使用光纤通信及载波通信方式较为复杂且昂贵的地方，作为有线通信方式的有效补充。目前主要应用是在无线抄表系统、无功补偿系统、负荷控制系统等的通信上。
五、结语
通信系统的建设是配电自动化系统的关键技术之一。我们要根据具体情况，采用各种通信方法为一体的混合通信系统，有效满足配电网自动化系统的各种需求。
参考文献：
【1】樊剑辉数字化配电网通信规划研究【D】中国电力科学研究院2009（10）
【2】顾瑞婷智能配电网通信技术的研究【D】扬州大学2012（05）
【关键词】 数字化；配电网；规划研究
一、配电网通信规划对数字化配电网建设的重要意义
数字化配电网是应用现代计算机技术、远动技术、自动控制、通信技术、新型配电设备等先进技术手段，实现配网在线和离线远方监控与配电管理自动化，达到配电网安全，可靠，经济，优质，高效运行的目的。主要包括：
（一）建立统一的输配电网系统的数字体系架构，通过把电网的数字化二次设备和高级的分析处理程序，有效地纳入到统一的分析框架体系中，从而为实现电网的可靠、高效和经济的运行提供数据基础。
（二）数字化配电网通过图形和地理空间信息技术手段最大程度的提高一次电网的可见度，使得电力系统的运行操作可视化，同时辅以更智能、综合的分析应用程序，实现对电网的高效有序的管理，降低管理难度。
（三）建立统一的数字化配电网数据模型。将配电网的物理模型映射为标准的数据模型，使得相关数据源以一种有效的，结构化的和清楚的方式关联起来，这种关联不依赖于现有设备的物理特性。
（四）建立统一的标准服务，通过服务来访问通用设备和应用程序的处理结果，这种方式隐藏了每个设备和应用的内部运行细节，从而实现把系统组件相关应用当作黑盒子来处理。
（五）数字化配电网通过对电网数据的多层次的分析，使得电网更加协调优化的运行，其中有：网络运行的优化、经济调度的优化、负荷管理的优化、需求侧管理等。
二、数字化配电网对通信系统的要求
通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏从很大程度上决定了自动化系统的优劣，配电自动化要借助可靠的通信手段，将控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将各远方监控单元（FTU/TTU）所采集的各种信息上传至控制中心。配电网通信系统应满足以下需求：
（一）通信的可靠性
配电网的通信系统应能抵抗恶劣的气候条件，如雨、雪、冰、雹、狂风和雷阵雨，还有长期的太阳紫外线照射。通信系统应能抵抗强电磁干扰，如间隙噪声、放电、电晕、或其他均线电源的干扰，以及闪电、事故或开头操作涌流产生的强电磁干扰。停电区和电网故障时的通信能力是严重影响通信可靠性的一个重要因素，必须加以考虑。
（二）效能费用比
在追求通信技术先进性同时，应考虑通信系统的费用，选择费用和功能及技术先进性的最佳组合，追求最佳效能费用比。通信系统一味追求先进性，追求多功能，其高投资很可能会抵消其在配电自动化帶来的效益。在计算通信系统费用时，除了初期投资外，还应考虑将来运行和维护费用。
（三）配电通信的实时性
数字化配电网系统是一个实时监控系统，必须满足实时性.正常情况下，配电网调度控制中心能在3-5s内能更新全部ETU、FTU的数据，因此必须选择合适的通信带宽以及通信网结构方式。配电网发生故障时，控制中心和FTU之间有比平时更多的数据需要交换，因此在通信系统设计时，除了要考虑正常情况下实时数据的刷新速率要求外，还必须考虑电网故障时FTU快速及时地传送大量故障数据的需要。
（四）停电和故障时的通信能力
正当的调度操作或馈线自动化的故障隔离、恢复供电功能，要求能通过通信系统对停电区的开头进行操作，用电力线作通道的通信方式（如配电线载波），这时就会遇到困难。另一需要注意的问题是停电区的FIU或其他现场监控通信设备，需要有备用电源（如电池或其他能源）。
（五）使用和维护的方便性
数字化配电网通信系统包括发送器、接收器和数据链，是一个很复杂的组合，因此应尽量选择具有通过性标准化的设备，便用使用和维护。
（六）可扩充性
通信系统除了能满足目前的需要，还应考虑将来增长的需要。因此规划时应考虑足够的容量以及系统的开放性要求。
三、数字化配电网通信系统架构设计原则
根据数字化配电网的特点和上文分析的通信技术选择结果，数字化配电网通信系统结构也必须是一个分区分层的结构，同时，该结构应满足以下几点基本原则：
（一）配网通信系统结构应和配电管理系统应用功能紧密结合，将多种通信方式进行合理搭配，以取得最佳的性能价格比，满足配电管理系统的整体性能指标要求。
（二）配网通信系统的结构设计应具有先进性、实用性、可靠性、可扩展性。
（三）配网通信系统主干通信网的结构设计应和配网管理系统的计算机网络系统结构相结合；拓扑结构应路径最短、涵盖配电终端范围最大，具有较好的扩展性。
（四）非主干通信网的设计应和配电自动化站端系统相结合，在满足配电自动化整体性能指标和通信可靠性的基础上适当提高通信速率。
四、配电网通信方式研究
（一）光纤通信方式
光纤通信方式是以光为信息载体，利用光的全反射原理，以光导纤维为传输介质，在光发射端通过光电转化设备使电信号转化为光信号，在光接收端通过光电检测设备将光信号转化为电信号。光纤主要传输数字信号，由于它的频带很宽，所以目前高速率、大容量、长距离的通信系统现如今都采用光纤通信方式。与其他通信方式相比，光纤通信具有如下优点：①传输容量大，是目前传输容量最大的通信方式，最大可达到10Gbit/s；②光信号在光纤中传输，通信损耗小，误码率几乎为0%；③光电隔离，使配电网强电与控制弱电隔离开来，增加了配电网设备的安全性；④可以分时复用，一组光纤可以传输多组数据而互不干扰；⑤在强电磁场的工作环境下不受电磁干扰，确保了信息的安全性和可靠性；⑥可以随电网架设，受外界环境影响较小，组建通信网方便。 （二）载波通信方式
载波通信是电力系统特有的一种通信方式，它以电力线为信息通道，通信设备设在变电站、发电厂及线路节点等地方。目前，国内110kV以上电力线载波线路调度通信己接近百万话路千米，还有大量110KV以下的电力载波设备在农网线路上运行，庞大的电力载波通信网担负着电网内调度电话、继电保护和运行信息等重要信息数据的传输任务，对电网安全、稳定、经济运行发挥着重要而显著的作用。电力载波通信和有线通信的载波通信在原理上基本相同，但前者是利用专门为传输50Hz工频电能的电力线路来实现通信的，其通信线路上具有很高的电压和较大的电流，特别是现在电力系统内电力电子设备的大量使用，使得高频谐波对电网载波通信的影响也越来越大。电力载波通信主要有如下特点：
（1）特殊的藕合器：由于信道在具有高电压大电流通过的电力线上，因此只有通过高效、安全的耦合元件，相关的载波通信设备才可以允许与电力线路相连接。这些耦合设备要达到既不影响工频电流的传输，又能使载波信号有效的传送，并且在到达配电终端还要可以方便、准确的在工频电流中分离出载波通信信号。电力线上高电压、大电流威胁着载波通信设备的安全，需要耦合设备的配合加以消除，以确保通信系统的安全。
（2）特定的通频带：电力网载波通信的3个因素决定了它能使用的频谱是有限的：①电力网架空线路自身的高频特性；②电力50Hz工频谐波的干扰；③附近无线电广播及无线通信的信号，可能会受到载波信号的辐射的影响，因此电力网载波通信使用的频带在我国统一规定为40kHz-500kHz。
（3）特強的干扰源：电晕等现象使得在高压电力线路上存在有干扰噪声，要得到所需要的信噪比就必须要求电力线载波设备具有较高的发信功率。另外，由于载波信号在电力线上传输，对它来说50Hz工频电流就是强烈的谐波干扰，使得频率在0.3kHz--3.4kHz的话音信号不能直接在电力线上传输，即声频通信不可能在电力线路上直接实现，只能进行载波通信使其信号频谱移到40kHz以上。
（三）移动无线通信技术
无线公网通讯是指终端通过无线通讯模块接入到无线公网，再接入到主站的应用，目前无线公网主要有GPRS，CDMA，3G三种。
虽然无线公网有诸多优点，但其也有下列问题：①安全问题：公共网设备面向的是大范围的公共用户，不可能有独立的控制权，电网终端传输的数据很容易受到非法的攻击和伤害；②可靠问题：当网络系统维护和故障以及系统瘫痪时，需要通过公网通信公司进行协调，没有可靠的主动权；③成本控制的问题：大范围大量的电力系统终端设备，租用公网流量的费用较高。目前，无线公网通信方式主要应用在城乡结合处、郊区线路等动作时间要求不高且不需瞬间动作配合的终端，以及大范围使用光纤通信及载波通信方式较为复杂且昂贵的地方，作为有线通信方式的有效补充。目前主要应用是在无线抄表系统、无功补偿系统、负荷控制系统等的通信上。
五、结语
通信系统的建设是配电自动化系统的关键技术之一。我们要根据具体情况，采用各种通信方法为一体的混合通信系统，有效满足配电网自动化系统的各种需求。
参考文献：
【1】樊剑辉数字化配电网通信规划研究【D】中国电力科学研究院2009（10）
【2】顾瑞婷智能配电网通信技术的研究【D】扬州大学2012（05）