电力系统自动化期末作业.doc

电力系统调度自动化
摘要：电力系统调度的基本任务，简单来说，就是控制整个电力系统的运行方式，使之无论在正常情况还是故障情况下，都要满足安全，经济以及高质量供电的要求，具体来说就要做到：保证供电的质量优良，保证系统运行的经济性，保证较高的的安全水平以及保证提供强有力的事故处理措施。为了更好的完成电力系统调度的基本任务，根据电力系统在结构与分布上的特点，我国实行分级调度的制度。电力系统调度自动化的核心就是实行配电网自动化。配电网自动化系统需要借助于有效的通信手段，并且将控制中心的控制命令准确传送到为数众多的远方终端，将反映远方设备运行情况的数据信息收集到控制中心。从目前通信技术水平来看，还没有一种单一的通信手段能够全面地满足各种规模的配电自动化的需要，在实际工程中是常将多种通信方式混合使用
关键词：配电网 自动化 通信
配电网自动化对通信的基本要求取决于配电自动化的规模复杂程度和预期达到的要求。主要体现如下： 1. 通信可靠性户外的安装这一特点意味着通信系统要求长期经受不利的气候条件的考验，及易老化的危险，这就要求通信系统通过常规维护能经受住恶劣条件的考验，此外，配电网的通信系统将在较强的电磁干扰下工作，因此，具备抗干扰，并且能跨过故障区和停电区保持通信，这是对系统可靠性的又一要求。2.通信系统建设费用选取恰当的通信方式，同时又能节省大笔费用。3.通信速率的要求在选择通信方式前，应先估算配电自动化系统所需要的通信速率，以选取恰当的通信方式和通信网络形式。4.双向通信能力配电自动化的大多数功能需要双向通信，但也有一部分功能（如简单的负荷控制）只需单向通信。但实时检测负荷控制设备是否正常却是需要的，为实现这一功能，就得双向通信。5. 通信不受停电的影响采用电力线作为通信信息传输媒介的通信方式，必然要受到停电的制约，因此必须考虑到在停电地区的远方通信终端设备和RTU 的供电问题。一般是提供后备电源。6. 通信系统易操作及维护问题在配电网自动化的通信系统多采用各种通信方式相结合，因此，要考虑到尽可能简化通信系统的使用与维护，此外还要对用户人员培训，为今后扩展带来方便，也能降低使用及维护费用。
配电网自动化的几种通信技术：
电力线载波通信（PLC)）是将信息调制在高频载波信号上通过已建成的电力线进行传输，主要服务于利用电力传输线、传输继电保护、SCADA， 和语音通信所需的信息，不必考虑架设专用线路，而且也不必经过无线电管理委员会（FCC）的许可。
根据电力载波通信所采用不同电压等级的传输线的不同，分为输电线载波通信（TLC)）、配电线载波通信（DLC）和低压配电线载波通信（也称为入户线载波通信）三类。
电力线载波通信的载波频率一般为10-300KHZ，而对于配电线载波通信的载波频率一般为5-40KHZ，对于低压配电线载波通信的频率一般为50-150HZ。对所要传输信息的调制有幅度调制（AM）、单边带调制（SSB）、频率调制（FM）和移频键控（FSK）以及扩频等5种调制方式。
配电线载波通信的设备有在主变电站安装的多路载波机（称主站设备），在线路各测控对象处安放的配电线载波机（称从站设备）和高频通道。高频通道主要由高频阻波器（简称阻波器）、耦合滤波器和结合滤波器组成。
高频阻波器是用以防止高频载波信号向不需要的方向传输的设备；耦合电容器的作用是将载波设备与馈线上的高电压、操作过电压及雷电过电压等隔开，以防止高电压进入通信设备，同时使高频载波信号能顺利地耦合到馈线上；结合滤波器是与耦合电容器配合将载波信号耦合到馈线上去，并抑制干扰进入载波机的设备。
在发送端，载有信息的载波信号经耦合滤波器和结合滤波器注入电力线传往接收端；在接收端，通过耦合滤波器和结合滤波器将调制信号从电力线上分离出来，并经解调装置将信息提取出来。为了阻止高频电流流向变电站而损失掉，还必须加装阻波器。
在主变电站安装多路配电线载波机（称主站设备）并与区域工作站相联，在10KV 馈线的分段开关处安放的馈线RTU（FTU），采用配电线载波机（称从站设备），经耦合滤波器C耦合到馈线，并通过馈线与相应的区域工作站相联系，这样就可把分散的FTU 上报的信息集中到主变电站的区域工作站处，区域工作站再通过高速数据通道将收集到的信息转发给配电自动化中心。为了避免线路开关分断时切断载波通道，可在开关处通过耦合电容器构造载波桥路；为了防止在发生单相接地时影响载波通信，可采取两线对地耦合方式，即通过四台耦合电容器将载波信号分别耦合至开关两侧的两相线上。对于低压用户的抄表信息，可采用低压配电线载波方式将各用户的信息传至公共配变的抄表换机，再通过配电线载波方式传至区域工作站。
从目前的技术水平看，一个典型的配电线载波通信系统可以达到150-300bit/s的波特率，并可以满足双向通信的要求，而且对于远方抄表（AMR）和监测来自馈线的数据信息等应用来说，也是较经济的方式。对于配电系统自动化来说，由于其信噪比低，因此一般只有采用频率调制（FM）或移频键控（FSK）方式才能实现较为稳定的数据传输。
由于配电系统自动化的测控对象数量巨大，因此希望配电线载波通信系统能传输尽可能的多路信息。但是由于配电线载波通信系统使用的频率低，因此仅采用频分多路复用技术（FDM）往往不能满足要求，一般还要同时采用时分多路复用技术（FTM）。配电线载波通信系统采用频分多路复用方式和时分多路复用方式的比较如下：

优点
缺点
FDM
互相不影响，可同时传输，实时性强
频带占用宽，主站设备多
FTM
频带利用率高，主站设备少
同一时刻只能传输一路信息，实时性差
在实际使用中，应根据需要选用配电线载波系统工作方式，当一条馈线上的测控对象较少且实时性能满足要求时，可采用FDM方式；当一条馈线上的测控对象较多时，则必须采用FDM 和FTM 相结合的方式。
在设计配电线载波通信系统方案时，应注意以下技术问题：
1.随着线路结构的变动（分段开关、联络开关和分支开关的动作），载波信号的衰减情况也随之发生变化，在设计时应考虑最坏的情况。
2.随着线路的用电负荷变动，载波信号的衰减情况也随之发生变化，一般负荷越重，衰减越严重，在设计时应考虑最严重的情况。
3. 不同的用电设备对载波信号的干扰也不同，直接整流环节和高频激励的气体放电灯对载波信号的干扰较大。
4.地埋电缆的线一线、线一地之间的分布电容较大，因此对载波信号的衰减较大，并且频率越高，衰减越大，因此要求在有地埋电缆的线路上，使用较低的载波频率。
5.配电线的载波频率越低，线路衰减越小，受50HZ工频的谐波干扰越强；其频率越高，线路衰减越大，受50HZ 工频的谐波干扰越弱。故综合考虑，配电线载波信号的频率范围应为5-40HZ，在衰减可以接受的情况下，使用20-40HZ最佳。
6. 因使用的频率较低，耦合滤波器必须在10000pF 以上，阻波器和结合滤波器也与PLC 不同。
7. 因线路分支较多，为降低成本，一般不在各分支上加阻波器，为此必须采取以下措施：载波机采用FSK方式提高抗干扰能力；增大输出功率以提高信噪比和适应范围；具备一定的输出功率裕量，以保证在最不利的情况下满足使用要求。
8. 对一些非常复杂且信号衰减大的线路，或对一些能产生强干扰的分支，应适当加设阻波器以降低信号衰减和减少干扰信号进入载波通道。
9. 对于一些在通信距离上满足不了的环网配电线路，可以在其当中适当位置加设阻波器，并将其两侧的线路上的设备信息分别上报给两侧相应的主变电所，如图1 所示为较长馈线载波通信系统的组成。

10. 配电线载波系统由于反射导致驻波，从而在馈线某些位置可能会存在盲点。
在配电自动化系统中，可以利用供电局和各变电站间开通的公用光纤电话网进行数据传输，此时光纤通过Medom将数字脉冲信号转换成话带信号后占用一路通道传输。也可以专门架设光纤通信专用网络传输数据信息，此时除了选用一般光端机外，还可以选用自愈式光端机，当光缆出现故障时，自愈式光端机可以自动选择路由，当故障消失后自动恢复。
对于地埋电缆的配电网，光缆可以方便地与配电电缆同沟敷设，因此非常方便。为了保证通信可靠，最好设计成工作和备用两套光缆系统。对于采用架空线的配电网，由于光导纤维不导电，因此在架设时，可以将它缠绕在电力传输线的相线上直接引到低处，但是往往需要外覆一个绝缘层以免光纤维被飞弧污染。光导纤维还可以缠绕在电力传输线的中性线上，这样就无须绝缘层了。用于安装和维护光纤通信系统的工具也是成熟可靠的，并且便于使用。光纤通信系统的终端设备也既紧凑又可靠。