配電網自動化載波通信在線路故障時的通道分析

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配電網自動化系統(tǒng)是對配電網上的各種設備進行遠方實時監(jiān)視、保護與控制及優(yōu)化運行的一個集成系統(tǒng)。它是九十年代初期發(fā)展起來的電力系統(tǒng)新興技術領域，是計算機網絡技術和現(xiàn)代通信技術在電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制上的綜合應用。配電網自動化的所有功能都是以通信為基礎的。因此，可以說通信是配電網自動化的關鍵。目前國外所采用的通信方式有配電載波、無線通信、電話線、光纖、微波、衛(wèi)星、電纜等，雖然有眾多通信技術和裝備可以使用，但配電網結構復雜，具有通信點多，且分布極為分散，單個通信點信息量少，通信設備工作環(huán)境差等特點，目前還難有某一單一的通信方式可很好地滿足所有的配電網自動化的要求，配電網自動化的最佳通信方式應當是多種通信技術結合應用[1].這些通信方式中被國內學者看好的主要是配網載波、光纖及無線通信。無線通信可靠性差，不適合在市區(qū)及多山地區(qū)使用。光纖可靠性高，但由于成本過高、安裝施工需要鋪設光纜，目前尚不能廣泛應用。配電網載波技術受到廣泛關注，如果能解決在線路故障和開斷時載波通信的可靠性問題，配電載波技術將在配電網自動化中發(fā)揮重要作用。按照配電網自動化功能的要求，配電載波分為高壓配電載波（即10kv線路的載波）和低壓配電載波（即220v線路的載波）。由于配電網自動化的主要的數(shù)據傳輸和交換是在10kv線路上實現(xiàn)的，本文主要討論10kv線路上的配網載波通信。在對配電網數(shù)字載波通信進行現(xiàn)場試驗的基礎上，本文針對配電網網絡載波的特殊性，討論了采用單相耦合方式和兩相耦合方式的載波通道在線路發(fā)生各種故障時的故障附加衰耗，建立了計算信號衰耗的模型。

　　1  配電網自動化載波通信的特點

　　配電網自動化是以計算機網絡技術和現(xiàn)代通信技術為基礎的。它與傳統(tǒng)的高壓電力線載波技術有著本質區(qū)別。傳統(tǒng)的高壓線路載波技術以實現(xiàn)長距離的兩點通信為目標，為此，在線路兩端加設阻波器，在防止區(qū)內信號泄漏的同時也避免區(qū)外信號及噪聲進入本區(qū)段。這種點對點的封閉式的通信不適合配電網自動化的要求。配電網自動化的載波通信是開放式的計算機網絡通信。它以配電網的智能控制裝置為網絡節(jié)點，利用配電線路固有的拓樸結構構成總線網進行通信，是一種基于計算機網絡的數(shù)字網絡載波技術。

　　這一區(qū)別主要表現(xiàn)在配電網自動化的載波通信在全網不加設阻波器。因為阻波器的存在將成為配電載波計算機網絡化的主要障礙。無阻波器后對通信增加了很多難點。如線路波阻抗不定；配電網分支、T接太多太亂；信號在整個10kv網絡上亂串；10kv上的干擾不受阻擋地進入通信通道。只要針對配網載波通信的特點分析其通道衰耗特性，并采取相應的特殊措施，配電網的網絡載波是可以滿足配電網自動化的要求的。

　　2  單相耦合在線路故障時的通道分析

　　本文利用模分析理論對配電網網絡載波在線路發(fā)生故障時的通道情況進行了分析。對在單相耦合方式和兩相耦合方式下的載波通道在各種故障情況下的故障附加衰耗進行了討論。由于配電網只有在單相接地故障時允許系統(tǒng)帶故障運行一段時間，而其他多相故障保護都將快速切除故障，三相線路在無工頻電流的情況下故障點處將對高頻信號呈現(xiàn)較大的阻抗，因此，載波通道僅在線路發(fā)生單相接地時受到影響。分析認為對于單相耦合，當故障點不靠近發(fā)信節(jié)點時，單相接地的故障附加衰耗最大為9.5dB，當故障點距離發(fā)信節(jié)點很近時，單相接地的故障附加衰耗很大，達20~30dB.這將嚴重影響載波通信。對于兩相耦合，當故障點不靠近發(fā)信接地時的單相接地的最大故障附加衰耗為7.87dB，當故障點靠近發(fā)信節(jié)點時，兩相耦合退化為單相相地耦合，此時的單相接地的最大故障附加衰耗為 9.5dB.可以認為兩相耦合方式在線路故障時仍能可靠工作。