摘　要：配电网自动化的规模、复杂程度和自动化程度决定了对通信系统的要求。随着电力线载波技术的发展，网络化配电载波技术在配电网通信中已成为一项完全可行的、很有发展前途的新技术。为此，重点讨论了网络化配电载波技术的可行性与可靠性，同时也对其他主要通信技术作了介绍。
关键词：配电网自动化；载波通信；网络化配电载波
　　改革开放以来，电力自动化技术得到快速发展，大量自动化设备在变电站投入了运行。20世纪90年代中后期，我国重点加强电网建设，进行大规模的城乡电网改造建设，对电网（包括配电网）稳定性、可靠性的要求越来越高，配电网自动化在这个时候被提上重要议程。而在配电网自动化中，通信技术是投资较大的一个重要部分。
1　通信方式选择及对通信系统的要求
　　实现配电网自动化的关键在于通信。一般输电网中由于终端节点数量有限，通道距离较长，对通信数率和可靠性的要求较高，因此，无论是微波还是电力线路载波通信，都是使用专用通道点对点通信，很少使用广播通信方式。配电网与此大不相同，终端节点数量极大，寻址达百万位级，但通道距离相对较短，数率要求相对较低，广播通信方式得到广泛应用。选择通信方式应当适合当地配电网具体情况。配电网自动化的规模、复杂程度和自动化程度决定了对通信系统的要求，主要有：
    a）可靠性
　　配电系统的通信设备大多暴露在室外，要有承受阳光、雨雪、冰雹、大风和雷电等自然条件影响的能力，还要考虑到维护方便。另一方面，通信系统还暴露在电磁干扰环境中，包括无线电干扰、工频干扰和瞬间的电磁干扰。要求通信系统在上述条件下能可靠地工作。
    b）经济性
　　通信系统的投资不能太大，以免影响配电网自动化系统的总体经济效益。
    c）寻址量大
　　通信系统要求寻址量大，不仅要满足目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统功能升级的要求。
    d）双向通信
　　配电网自动化系统一般要求通信系统具有双向e）容易操作与维护
　　配电网自动化系统的通信系统，包括传送、接收和网络系统都很复杂，设计时应充分考虑维护的方便性，对工作人员要有足够的培训过程。
　　目前主要的通信方式包括光纤、载波、有线及无线方式，配电网自动化的最终通信方式将是多种通信方式的混合应用，尤其以光纤、载波为主。其中主干道光纤通信得到广泛认可，而目前被很多地方电力系统推荐使用的网络化配电载波以其良好的安全性、容易实现、投资低等突出优点，在中低压配电网的多种通信方式中倍受瞩目。
2　网络化配电载波
2．1　电力线载波技术的发展
　　最初的电力线载波是为了传输高频保护信号和话音信号设计的。它基于线路两端阻波器的点对点通信。配电网节点众多，这种点对点的通信方式不能满足配电自动化的要求，因此配电载波将不再使用阻波器。第二代的载波技术基于扩频原理，能够在很低的信噪比情况下工作，具有很强的通信能力。最新一代的载波技术基于数字信号处理芯片（DSP），由于其具有强大的实时解码功能，这种载波技术具有非常理想的通信能力。如今，基于DSP解码的载波技术已经可以利用10 kV配电线路作为计算机总线构成总线式网络，称为网络化配电载波（NDLC）。采用NDLC技术，在10 k V配网中的任一位置注入信号，都可以在同一个10 k V网络中任意位置的节点正确接收。目前已有集成了这种载波技术的芯片问世。其发信功率不大于1W，典型的接收电平为－80 dB。理论研究与试验表明该技术是一项完全可行的、很有发展前途的新技术。
2．2　各类衰耗的估算
　　配电载波通道各类衰耗的估算，如表1所示。对于以电缆线路为主的配电网，如果投资允许的话，采用光纤通信实现配电自动化更为有利；对于以架空线路为主的配电网，网络化配电载波具有突出优点。实际上，架空线很有可能与很短的电缆线路混合连接。配电系统的节点间最主要的通道衰耗来自变电站母线的影响，包括变压器的杂散电容、母线的对地电容、变电站其他馈线等。这里需要强调的是故障发生后，断路器断开，在切除故障的同时使故障线路与变电站断开，此时的通信衰耗将不受变电站的影响。

　　网络化配电载波的通信节点在变电站的出线处由双绞线与通信主站相连，因此馈线的出口保护动作不影响故障线路的配电终端单元（FTU）与变电站通信主站的通信。
2．3　网络化配电载波在线路故障时的情况
　　当采用网络化配电载波实现故障定位、故障隔离时必须考虑载波信号在故障线路上的传输情况，这是NDLC技术实用化的主要问题之一。对该问题的分析如下：
　　a）线路发生故障后，故障线路出口保护动作，断路器将线路与变电站断开，但载波信号不受变电站的影响。由于线路停电，线路上几乎没有了噪声，这些都将有利于载波通信。
　　b）由于10 kV配电网的载波耦合设备与超高压系统相比成本很低，价格便宜，完全可以采用相相耦合方式。相相耦合方式比相地耦合方式具有更高的可靠性，在单相接地时可以退化为相地耦合方式继续工作，仅是在三相故障时需做特殊考虑。
　　c）即使是对于三相短路故障，如果故障使得载波通道中断，在故障点后面的FTU不能与变电站主站通信，该节点将通过联络开关处的桥节点与对侧系统联系，桥节点的存在使得载波通信也具有手拉手的双路由。
　　d）实际上，断路器跳开后，绝大多数情况故障点的故障电弧熄灭，绝缘恢复，这对于功率不足1 W的载波信号的衰耗很小。
2．4　网络化配电载波的节点管理
　　配电网络可以被视为天然的总线网，该总线上的每两个节点都可以通信。但是，考虑到配电系统的节点众多，节点的管理十分重要，下面讨论通过节点管理提高网络化配电载波的可靠性和可扩展性。
2．4．1　面向对象的寻址
　　配电系统的每个节点都可以通过以下三个元素确定地址：域、子网和节点号。域对应于变电站，域内的子网对应于该变电站内的一条馈线，子网的节点则对应于该馈线上的各配电终端单元。作为数字通信桥的联络节点如图1所示。

　　正常情况下，联络节点一侧的节点“听不到”另一侧节点的声音，属于不同变电站的域之间互不影响。仅当一个子网的某节点被其所在的变电站主站丢失或其他原因，诸如线路断开、线路严重故障等，节点将通过桥节点向对侧申请漫游。
　　定义每一条馈线的第一个节点为第一子站，该节点是这一子网的管理节点，它在作为该子网所有节点与变电站主站的路由的同时，还记忆了这些节点的基本信息，如节点地址、节点类型，这将大大有利于NDLC系统的可扩展性。
2．4．2　自动设置中继
　　当一个子网中的某节点远离变电站时，变电站主站可能不能与该节点成功通信，这时主站可以通过下载定值，定义最近的节点为中继节点，该节点将完成对通信不畅的节点的中继转发，这将大大提高了通信系统的可靠性。
2．4．3　节点漫游
　　网络化配电载波系统在运行中不断进行自检，一旦子网的第一子站发现该子网的某节点丢失，将向主站汇报，主站通过自动设置中继试图找回丢失了的节点，如仍未成功，被丢失的节点将主动向桥节点申请漫游，这一措施对于提高通信系统的可靠性十分有力。
3　其他主要通信技术简介
　　配电网自动化系统的最终通信方式是多种通信方式的混合应用，除了本文重点介绍的网络化配电载波外，目前较受欢迎的主要有光纤通信。光纤通信是20世纪70年代发展起来的新的通信方式，采用光纤进行数据通信的主要优点是：通信容量大；衰减小；不怕雷击；不受外界电磁场干扰；抗腐蚀；保密性好；敷设方便；等等。但是，因为投资费用较高，所以目前光纤通信还没有在配电网自动化系统中得到广泛应用。除此之外，还有的地方采用拨号式电话线通信，尽管这样的系统投资费用不高且容易安装，但是这种通信系统难与其他数据管理系统集成，只有一个部门可以得到其他几个部门可能需要的数据，在实时方式下不能使用，最多只能作为光纤、网络化配电载波的备用方式。
4　结束语
　　当前实施配电网自动化的关键是在实践的基础上开发出经济的、可靠的、实用的配电网通信系统。光纤和配电载波将成为主要的通信方式，在目前由于投资太高而无法大规模使用光纤通信的情况下，网络化配电载波作为配电网自动化主要的通信方式是可行的、可靠的和经济的。