新型中压配电线装置在配电自动化系统中的应用

第２７卷第１６２期　电力　系　统通信　・２２・　２００６年４月１　０日Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖ０１．２７　Ｎｏ．１６２　

Ａｐｒ．１０，２００６　

新型中压配电线装置在配电自动化系统中的应用　汪晓岩　，吴春琪　，王强　，吴国栋　（１．国家电网公司南京自动化研究院，江苏南京２１０００３；２．上海市电力公司松江供电分公司，上海２０１６００；　３．上海市电力公司市南供电公司，上海２００２３３）　

摘要：通过上海松江绿洲华庭小区配电自动化应用案例，尝试利用电力电缆屏蔽层作为栽波通信　信道，传输配电自动化的数字信息的可能性。试验结果证明，新型配电线载波通信装置（ＰＬＣ一　０７５）的基于虚拟载波帧测技术的多逻辑网络组技术，在解决城市小区配电自动化系统配电线栽　波组网通信应用中，能够满足配电自动化的分级、实时等性能要求。该案例的成功实施，为城市　小区配电自动化的通信解决方案，提供了一种廉价、便捷的现在手段。　

关键词：配电线数字载波；配电自动化；组网通信　中田分类号：ＴＮ９１５．８５３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—７６４１（２００６）０４—００２２—０６　

０　引言　由于配网自动化系统功能的复杂性…，单一　的通信方式一般无法满足所有要求。可供选择的　通信方式主要有：　（１）有线通信方式，包括光纤通信、公用电话　网、ＩＳＤＮ等；　（２）无线通信方式，包括微波通信、ＧＳＭ通信、　卫星通信等。　其中，光纤通信由于其可传输距离远，具有抗　干扰、抗辐射能力，保密性高以及传输容量高等优　点，获得了广泛使用，尤其是在主干通信网中，但光　纤通信也有诸如成本高、技术要求高、维护和扩展　不方便等不足之处。若使用ＧＳＭ网中ＧＰＲＳ作为　传输通道，则由于是公用网络，因此保密性较差；此　外，它不是专用的数据通信网，在网络中语音优先，　在通话多的情况下，不能保证数据的及时传输。近　几年，随着通信技术以及相应数字信号处理技术的　发展，使得直接在配网上实现可靠的数据传输成为　可能。直接利用电力线本身具有最大的吸引力，它　组网方便，不用布线，能最大限度地减少投资，并且　覆盖范围广，可扩展性好，可以容易覆盖整个配电　网。由于电力线通信先天具有的这些优势，使得电　力线通信技术可以成为配网自动化系统通信技术　的重要选择之一。　收稿日期：２００５—１２—２６　载波通信借助供电的电力电缆网络，以电力公　司自身的电缆资源来进行数据传输，因此不再需要　投资于敷设新通信电缆或昂贵的无线数据传输系　统，也不要支付进行连接的费用，因此，可以成为城　市小区配电自动化通信方式的首选之一，为此，国　内外许多电力公司对此进行不断尝试，取得了许多　经验和教训　。上海市电力公司最早在上海市　人民广场地区进行了载波通信试点实施　，设备　采用西门子公司的产品，但是该设备对通信数据量　有限制，分支线路对通信性能有很大影响。此外，　单点价格较高，因此，在上海没有全面得到推广。　上海松江城区基本上由电力电缆供电，很多变　电站与小区配电站之间铺设光纤线路和其他的数　据通道，因此，无法实施配电自动化。本文以南瑞　集团公司提供的新型配电线数字载波通信装置　（ＰＬＣ一０７５Ａ型）　松江小区配电自动化系统中的　应用案例，讨论新型配电线数字载波通信装置应用　所必须解决的技术难题。　

１　上海松江小区配电自动化系统工程概况　１．１　配电自动化的通信系统结构　上海松江小区配电自动化系统包括新闵、其　昌、九亭、赵家角、佘山、大学城、横港、风凰山等变　电站，每一个变电站为若干配电站和开关站供电。　通信系统由光纤和配电线载波通信的混合通信方　式组成，由于一些小区配电站或者开关站至变电站　之间没有光纤通道，小区内部的配电站之间也没有　

维普资讯 http://www.cqvip.com ・ＰＬＣ论坛・　汪晓岩，等新型中压配电线装置在配电自动化系统中的应用　・２３・　光纤通道，因此。必须使用配电线载波通信作为通　信方式。结构如图１所示。　僻黾局　｛广——一以太网————１　ＪＴＵＰ／Ｗ　驯　肆艉务器卓前置帆　工作站　ｌ　以太网　ｌ　审审　审　蚌ｌ　Ｉ　ｌ　Ｉ　变电站　Ｉ１　０　Ｍ／２　Ｈｌ　ｌ１０　Ｍ／２　Ｍｌｌ１　０　Ｍ／２　Ｍｌ　．ＴｃＰ／ＩＰ　Ｌ擎Ｊ　１０　Ｍ．　Ｉ墼垫Ｉ　ｌ箜垫Ｉ　Ｉ擎ｌ　匝回匝　矧　囱田圆　圆回囡　图囤囤　ｌ　２３２　ＲＳ－２３２　ＴＣＰ，Ｉｐ　丑　皿　皿　皿　皿　盆　配网子站　配网子站　配网子站　图ｌ配电自动化系统多层结构示意　Ｆｌｇ．ｉ　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　上海松江小区配电自动化的通信系统采用多　层结构实现。第一层为配电自动化主站（调度端）　至二级主站（变电站）之间，通信采用点对点。采　用单模光缆，网络交换机可直接建立在光纤之上或　经光端机的以太网口，采用基于ＴＣＰ／ＩＰ的局域网　连接方式。第二层为变电站与配电自动化＝级主　站（开闭所ＦＴＵ）之间，通信物理路由采用光纤通　信点对点方式。第三层为配电自动化二级主站　Ｆ’ｒＩ’ｕ与配变采集装置ＲＴＵ之间的通信连接。有光　纤通道采用光纤通信方式，没有光纤通道采用配电　线载波通信方式。　１．２配电自动化系统主要功能单元　上海松江小区配电自动化系统采用南瑞集团　公司的ＯＮ２０００配网综合调度自动化系统平台，　ＯＮ２０００系统以其独特的系统结构，完善的应用功　能，灵活的系统配置，开放式的软硬件平台，一体化　的设计思想，可适用于各级地区、县级供电企业，根　据功能需要可灵活配置成配调综合自动化系统、电　网综合调度自动化系统、配网自动化系统、电能量　计费系统、集控站监控系统等。其中，城市小区配　网自动化系统（区域配电子站集控中心自动化系　统平台）采用分级管理控制方式，包括配电子站　（小区、开关站、变电站）、区域性微机型配电子站　和配电终端组成。　配电子站又称为站控端，是配电网自动化系统　的中间层，它是配网自动化系统中一个重要环节，　配电子站一般配置在变电站或开闭所。变电站是　电网的基本单元。它在电网中起着承上接下、上下　联系节点的作用。配电子站上与配电主站，下与配　电终端，相互通信交换信息，完成对终端的数据采　集与控制的功能。在馈线故障情况下，子站系统可　完成它所管辖区域内的故障自动处理，实现馈线自　动化ＤＡ功能。子站系统可以脱离配网主站，独立　工作，自成系统，实现小区配电网自动化功能。　区域性子站系统是使用于配网子站的小型　“ＳＣＡＤＡ＋ＤＡ”系统，一般放在变电站或开闭所　内，实现辖区内配电网络的配电ＳＣＡＤＡ和ＤＡ功　能。它既可以一个系统独立运行，也可以作为一个　承上启下的中转协调中心，所以也称区域工作站。　向上可与配网主站等各个系统进行计算机通　信，向下与所辖区内终端设备（ＦＴＵ、ｒｒＩ．ｕ、ＤＴＵ等）　进行通信，完成终端设备数据的集中和转发，可以　实现遥测、遥信、遥控等功能。其具有网络通信能　力，支持目前流行的多种通信规约。　区域性微机型配电子站可以完成所辖区域内　的故障定位、隔离功能。可根据本子站管辖内　ＦＴＵ／ＤＴＵ等的拓扑关系。对本环网内的故障实现　快速的故障定位、故障段隔离、非故障段的恢复供　电。也可将故障信息上报给区域主站，并根据配调　主站发来的遥控命令，实现跨环网的故障定位、故　障段隔离、非故障段的恢复供电。　１．３配电自动化混合通信系统　上海松江小区配电自动化的分级通信系统采　用光纤和配电线载波的混合通信方式实现，其中，　上海松江供电所至３５　ｋＶ其昌变电站有光纤通道，　采用光纤通信方式，３５　１ｋＶ其昌变电站至绿洲华庭　小区和绿洲华庭小区配电站之间都没有光纤，因　此。采用配电线载波通信方式，如图２所示。　小区配电自动化系统采用两级控制方式实现，　在绿洲华庭小区１号配电站放置一台区域性微机　型配电子站，作为中间控制子站，实现２个功能：　

维普资讯 http://www.cqvip.com ・２４・　电　力　孽　锈　ｃ歪　付　图２配电线载波通信方式示意　ＦＩｇ．２　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｏｔ　ｄｉｓｔｒｌｂｕｔｉｏｎ　ｗｉｒｅ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　

１）受上级自动化系统平台控制１号配电站对小区　内２、３、４、５号配电站的供电方式；２）向下控制辖区　内配电网络的配电ＳＣＡＤＡ和ＤＡ功能，即２、３、４、５　号配电站的供电方式。最底层为终端，直接受中间　控制子站控制，实现ＤＡ功能。　通信协议支持各种串口／网络通信规约。与　ＦＴｕ通信可以采用ＤＮＰ３．０、ＩＥＣ８７０—５—１０１／１０４、　ＳＣ１８０１、ＣＤＴ等各种规约，与上级系统间的计算机　通信以ＴＣＰ／ＩＰ点对点方式进行，支持ＩＥＣ　８７０—５—　１０４、ＤＬ４７６—９２等规约。　配电自动化系统对通信的实时性要求较高，主　要指标如下：　（１）调用画面响应时间≤５　ｓ；　（２）重要遥测传送时间≤３　８；　（３）遥信传送时间≤３　ｓ；　（４）变位响应时间≤５　ｓ；　（５）遥控响应时间≤５　８；　（６）全系统实时数据采样扫描周期≤５　８；　（７）画面数据刷新周期为５—１０　ｓ；　（８）数据存档周期为５　ｍｉｎ；　（９）ＳＯＥ站间分辨率≤１０　ｍｓ；　（１０）故障隔离和恢复供电时间≤６Ｏ　ｓ。　２　配电线载波通信的组网方式　目前。城市小区大部分都采用双电源环网柜或　开闭所地下电力电缆供电方式，１０　ｋＶ供电主要采　用双馈线辐射环网柜和“手拉手”串接供电方式。　上海松江绿洲华庭小区采用双电源辐射环网柜供　电方式，如图３所示。　１　０　ｋＶ　。业ｌ号帽站艘乙【ＴＪ　０　ｌ号小区站　Ｔ　１　ｋｖ二　囊６蒋　号Ｕ０　ｃ　配工　臻　０　５　臻　庭　４　田　氆　８　焦　庭　５　乙　值　６　氆　庭　４　乙　蠢　亍　号　２　号　配　建　进　线　乙　２　图３　双电源辐射环网柜供电方式示意　ＦＩ窖．３　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｍｏｄｅ　Ｉｎ　ｃａｋｌｎｅｔ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｒｉｎｇ　ｎｅｔ　３５　ｋＶ其昌变电站至绿洲华庭小区１号配电　站之间有一个分线箱，其中一路至绿洲华庭小区　１号配电站（开闭所），然后，再分成４路分别给　２、３、４　ｘ５号配电站供电。为了满足通信的实时性　要求，根据这种配电线网络供电方式，配电线载　波组网通信采用两个独立的虚拟逻辑网络方式　实现两级通信。南瑞集团公司ＰＬＣ一０７５型电力　线通信装置，其物理层通信协议支持虚拟载波帧　测技术，采用一种按优先级别占用信道的准则，　实现并发传输功能。　这种组网方式的优点是：两个虚拟网络并发通　信相互不干扰，保证两级通信方式可以采用不同的　组网方式，位于上海松江供电所控制室的配电自动　化系统平台（以下简称系统平台）与绿洲华庭小区　ｌ号配电站的ｎｕ通信，采用点对点的光纤和配电　线载波混合通信方式，小区内部配电站之间的通　信，采用配电线载波～点对多点的组网通信方式。　基于电力电缆屏蔽层的配电线载波通信，其信　号耦合方式有卡接式电感耦合方式和接入式电感　耦合方式２种，前者的优点是安装方便，只要将耦　合器卡接到电力电缆上即可，缺点是耦合衰减较大　（大约１０—１５　ｄＢ），实例如图４所示。后者的优点　是耦合衰减较小（大约３—６　ｄＢ），缺点是安装耦合