电力自动化无线通信论文

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1电力自动化通信网络现状

随着互联网以及光纤通信技术的快速发展，网络通信在我国各个领域的应用也越来越多。就我国电力系统而言，其专用通信网络现已建设成为以光纤通信为主干网的通信线路，覆盖各地区的变电站和发电厂。电力系统数据通信网络不仅能够支持EMS、远动、实时数据通信等业务，而且还能支持基本语音通信业务，如行政及调度电话等。当前，我国电网自动化系统现场局域网对不同电压等级分别采用了不同类型的通信网络控制，如RS485总线、CAN总线、互联网等。近些年，伴随着智能开关及电子互感器的问世及其在电网中的应用，电力系统设备自动化程度不断提高，这就使得电网中一次设备与二次设备的无缝集成变为可能。

2无线通信网络在电力自动化中的应用

无线通信网络主要由以下几个部分组成：无线基站、管理服务器以及无线终端等。目前应用于电力自动化系统中的无线通信技术主要有4种，即WPAN、WLAN、WMAN及WWAN。与传统的有线通信网络相比，无线通信网络在应用方面的优势更加明显，其中以变电站的远程监控效果最佳。但无线通信网络在应用中却存在如下缺点：由于它并不像有线通信一样依靠通信线路进行信号传递，而是利用无线电波在空中传播信号，使得该信号很容易被窃听。若重要信息被窃听的话，则会对电力系统造成威胁。为此，研究一种防窃听的无线通信网络将会是未来的主要趋势。电力自动化系统在使用无线通信网络时，可以有以下两种选择：①以现有的网络设施为基础，如蜂窝网络。②架设专用的无线通信网络。这种方式可以使电力企业掌握更多对通信网络的控制权，应作为首选方案。但专用无线网络的架设需要较为庞大的安装资金，并且投入使用后的维护费用也相对较高，若采用该方式，企业必须认真分析方案的可行后方可实施。随着数字电子技术及无线通信技术的不断发展，可能将混合式网络变成现实，而且这将为电力自动化通信网络的实现提供便利条件。

3电力自动化通信网络方案选择

3.1总线网

电力系统的总线网络具有不同的功能和作用，如图1为无线通信网络。监控网主要用来控制网络的各种状态，录波网则负责故障信息的传递。电力系统主要以光纤为主要的通信介质，通信距离约为2km。由于变电站的网络接口都能与总线网络有很好的链接，同时具有很高的可靠性，所以在中低压变电站进行使用非常合适。而对于220kV以上的变电站，在使用过程中由于节点过多而使能够分配到的带宽大大减少，造成网络冲突。随着冲突不断发生，通信将变得毫无效率可言。因此，对于高压变电站来说，此方案不具备很好的适应性。

3.2嵌入式以太网

变电站设有三个光纤以太网，三个网络之间互相独立存在。如果用嵌入式以太网代替总线网，则与高压变电站的间隔单元组屏不相适应，所以变电站的通信网络应当被分为两个层次，将10MB/s的以太网作为主干网络，将后台及PC端进行连接，而总线网则发挥连接保护装置的作用，从而把总线网的信息传到主干网。这样，以太网和总线网的结合就很好地规避了自身的不足，将二者各自的优势得以发挥。在以总线网进行连接时，由于需要和所有保护装置进行连接使网络节点增多、流量增大，加上带宽的限制，不断地重发信息，势必会影响到网络通信的效率。如果将嵌入式以太网和总线网进行结合，虽然没有改变带宽，但是大大减少了节点，大大降低了总线网的负荷，而当信息传输到主干网络上之后，由于主干网络带宽较大，即使保护装置较多，也能保持较高通信效率。这样，将嵌入式以太网和总线网结合使用就有效提高了网络通信的效率，同时以太网支持的长帧也要远远大于总线网，这样使得录波的传输效率也得到了很大的提升。由于PC机要和总线网连接，必须要使用PCLTA卡，这种卡的专业性比较强，因此价格十分昂贵。如果PC使用量较大，则会加大使用的成本。如果使其和以太网进行连接，可以更加方便，也节省更多成本。为了使各公司通信产品可以互相操作，IEC正在制定内部通信协议，采用嵌入式以太网也具有更大的优势。

3.3通信网络传输

网络传输的实时性是衡量网络通信的关键因素之一。首先，分析间隔内部LonWorks网络的实时性。LonWorks网络通过网络变量来实现节点之间的通信，不同的网络变量可以设置成不同的优先级，这样开关变位等重要信息就可用优先级高的网络变量优先传输。在这种情况下，间隔内部LonWorks网络的传输实时性是有绝对保证的。以太网虽然没有LonWorks网络或CAN总线的优先级设置，但其带宽达到10MB/s，因此可承受的网络负荷很大。研究表明，当网络负荷不超过带宽的37%时，网络上的冲突率很低，故以太网的传输效率是有保证的。实际上，变电站自动化系统内部若使用合理的通信规约和传输模式，其网络负荷与带宽10MB/s的37%相比是很小的，网络冲突率极低。美国电力研究院（EPRI）在制定UCA通信协议体系时，对以太网用于变电站自动化系统中的网络传输实时性作了研究分析，结果表明当使用交换式集线器时，10MB/s的以太网是完全可以满足实时性要求的。因此，选择10MB/s的以太网作为变电站自动化系统的内部通信网，其网络传输实时性是有保证的。但需要注意的是，必须使用交换式集线器。

4结束语

电力系统变电站智能化程度的高低，在很大程度上取决于通信网络的优越性及可靠性。随着科学技术的不断发展以及信息化的不断进步，对电力自动化也提出了更高要求，电力系统变电站也越来越向智能化发展，而电力系统的智能化发展与其通信网络的发展是密不可分的。因此在设计变电站的通信网络方案时，应该满足电力自动化对通信网络的高要求，选择可靠性高、可操作性高、稳定性好的通信网络。

作者：朱晓文 甘小勇 刘杰 单位：重庆彭水县供电有限责任公司