计算机通信技术在配电网中的应用研究

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摘 要：随着目前计算机通信技术的飞速发展，国家电网在改造与完善中越来越多地应用了计算机通信技术，提高了电力配电系统的控制保护技术，实现了电力系统的配电自动化。将计算机通信技术融入到电力系统中，实现了电力系统配电技术的革新，使配电网实现以网络通信为特征的网络化实时控制功能，保证了配电网运行的安全性，提高了供电的可靠性，同时实现了配电网运行的经济性。因此，将计算机通信技术应用于配电网中，有着强大而突出的技术优势，对于配电网的优化有着极其重要的意义。在对计算机通信技术进行简单介绍的基础上，就计算机通信技术在配电网中的应用问题进行了一些研究探讨，以供同行参考。

关键词：计算机通信技术；FB技术；光纤通信网；配电网；应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2011）08-0054-03

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作者简介：魏辉(1977-)，男，湖南醴陵人，硕士，河南机电高等专科学校电子信息工程系讲师，研究方向为电子电气；刘祖鹏（1980-），男，河南新乡人，硕士，河南机电高等专科学校电子信息工程系讲师，研究方向为电子通信技术；王磊（1978-），男，河南南阳人，南阳市镇平县电业局工程师，研究方向为电网规划。

1 计算机通讯技术概述

计算机通信技术是计算机技术不断发展与完善的结果，它是计算机技术与通信技术有机融合的成果。随着科学技术的发展，计算机通信技术被广泛地应用于各个领域内，成为了研究的热点。简单来说，所谓的计算机通讯技术利用计算机进行通信，是一个在计算机之间或者是在计算机与其终端之间进行数据信息交换的过程。计算机进行通信的对象是转化为二进制形式的数据信息，因此，计算机通信又可以称之为计算机数据通信。计算机能够通信的信息多种多样，包括文本文件，电子表格，数据库文件，图形、图像文件以及语音、音乐等声音文件。但当需要

使用计算机对这些信息进行通信时，必须将其转化成二进制的形式。用电缆将计算机或终端设备的串行口或并行口联接起来，进行的数据传输属于近距离的简单的计算机通信。而远程的复杂的计算机通信则是需要在计算机通信网络系统的环境下进行的, 将多台计算机和通信联接设备按一定的规则、规范进行组合，借助于如分组数据交换网、电话线路、卫星信道等不同的通信介质来进行数据传输。一个完整的计算机通信系统由数据终端设备(DTE) 、数据通信设备(DCE) 、传输信道及通信软件等几部分组成。

2 计算机通信技术在配电网中的应用

2.1 FB技术

2.1.1 FB技术概况

FB技术即现场总线技术，通常也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络系统。它是应用于生产现场的，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点的数字通信系统。现场总线技术具有以下的一些优点：

（1）具有一致性和公开性的系统标准；

（2）能够降低实现自动化的成本，具有良好的经济性；

（3）系统专为环境进行设计，能够支持双绞线、同轴电缆、电力线等，有较强的抗干扰性；

（4）能够实现现场运行数据的远程传送，将信息及时的传送给控制室，与上层管理网络进行连接，实现信息的共享；

（5）能够完成差错控制功能，并具有采集、控制算法和报文处理的能力；

（6）具有较强的信息集成能力。

2.1.2 配电网对配电设备的要求

（1）远程测量，主要是指能够对各个回路控制单元的电量参数进行查看；

（2）远程调节，主要是指能够对各子站进行远距离的配电设备的保护设定值和特性曲线进行上传和下载；

（3）远程控制，主要是指能够对各子站进行远程断路器储能，合、分闸等指令的操作；

（4）信息查询，主要是指对系统的各种信息资源如故障记录、运行日报表、电网管理、成本分析、电网质量以及符合分析等信息进行查询。

FB技术以其具有的强大的信息采集功能、远程信息传输功能、较强的抗干扰功能以及强大的纠错控制功能，能够很好的满足配电网对配电设备所提出的要求，为配电网的安全高效运行提供保证。

2.1.3 FB技术的应用

（1）PROFIBUS

PROFIBUS作为一种OSI型的FB标准，它主要由PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA和PROFIBUS—FMS 3种协议组成。

PROFIBUS—DP是取代了原来的24V/0~20mA的并行信号传输的用于自动控制系统与现场设备I/O之间的通信协议，它有效地实现了配电设备自动化系统进行高速数据传输的功能。它同时还具有高性能的诊断和组态功能。它具有允许构成单主站和多主站系统的功能，为实现配电自动化提供了技术保证。

PROFIBUS—PA它把传感器和执行器连接到一根线上，作为进行供电和数据传输的总线。由于PROFIBUS—PA采用了描述现场设备动作工位和参数的PA行规的数据传输协议，因此，能够对基本的安全性给予保证，同时它还兼具通过总线为现场设备供电的功能。

PROFIBUS—FMS主要是用于现场通信，并且它能够适用于范围较大、复杂程度较高的系统中。PROFIBUS—FMS的应用层由现场总线报文规范和低层接口两部分组成，能够给用户提高功能强大、可供广泛选用的通信服务。

PROFIBUS能够有效地实现数据的快速传输，是因为其在采用了OSI模型中的第1、2、7层地基础上还增加了一个用户接口层。这些技术上的吸纳与改进使得PROFIBUS能够进行快速有效的数据传输工作，为实现配电自动化提供了技术基础。

（2）ETHERNET

ETHERNET是一种具有OSI性和实时性的数字式互联网络，它以其自身独特的优势在配电网中有着更加广泛的应用。ETHERNET在传输速率上具有较大的优势，目前已经研究出了十千兆比特率每秒的高传输速率；当前ETHERNET受到多方开发技术的支持，它有多种开发工具与开发环境可供选择，如Java、C++、Visual Basic等几乎所有编程语言的支持；ETHERNET系统的配套硬件有多种多样的选择，并且它的网卡价只有PROFIBUS、FCS等FB网卡价的十分之一，具有较大的经济性；ETHERNET能够与计算机互联网技术进行高度的融合。ETHERNET以其多种优点在电网调度自动化系统中得到了广泛的应用。

（3）LonWorks

LonWorks是采用了OSI标准的7层协议的一种现代型的工业配电系统数字网络，它有效地将传感器网络、设备网络和现场网络进行了集成。它具有能够使用多种传输介质进行通信传输的功能；由于LonWorks可以对多种拓扑结构进行支持，因而它在具有复杂拓扑结构的配电网中的应用价值更高；LonWorks采用48位寻址编码，能够在同一个网域内进行多达3万个节点数据的采集工作，同时它还具有能通过增加网域的方式来实现数据区扩展的功能。LonWorks作为一种利用电力线作为介质通信传输控制信号的技术，在配电系统中得到了切实的应用，有效地提高了配电通信系统信息传输的成功率。

2.2 光纤通信网（FCN/AON）技术

2.2.1 FCN

光纤通信主要适用于主站与子站之间、中心城区以及重要负荷等方面。它能够很好地解决电网分散多点和远距离通信的问题。FCN作为一种高速率的数据传输网，拥有较大的传输容量，能够为配电系统的大容量数据传输通信提供技术保证；FCN具有很强的抗外界干扰性，其误码率极小，能够应用于繁华地区的配电网中，有效地解决繁华地段干扰因素较多的问题，为配电稳定提供保证；有些光纤通信网采用双环通信网设置，使其具有自愈功能，能够在通信环发生故障时，光端设备进行自选路由，实现自动愈合功能，有效地确保通信的可靠性；FCN具有配置扩展系统方便的优点，它通过拆分光纤通信环路的方式，能够对新增加的测点进行直接的连接，可以充分的满足配电网实现自动化所提出的通信网扩展的需要。为配电网的高效高质安全运行提供技术保障。

2.2.2 AON

AON是在FCN的基础上发展起来的，较FCN有更加优化性能的全光纤通信技术。AON是目前使配电通信网向宽带大容量发展的最优方案，它利用光纤将取代了现有网络关节点的AON光节点互联成网。AON对信息内容不做任何处理，以此来成为一个真正的对业务透明的网络。AON具有的开放性，使其从本质上做到了完全透明，它能够做到同时兼容不同速率、不同协议、不同调制频率和不同制式的信号，而且还能够使PDH、ATM和SDH在同一光纤设施中存在。AON的结构十分灵活，能够实现随时增加如无源分路合成器和短光纤等新的节点。AON具有很高的传输质量，它能够对传输容量实现高速的扩增，使其具有较高的传输质量和较大的传输容量，为实现配电通信系统大容量数据的高速传输，提供有力的技术支持。AON采用了虚波长通道技术，能够有效地实现网络的可扩展性，从而节约了网络资源。AON还采用了光时复用技术，有效地解决了原来使用高速电子元器件和半导体激光器直接调制能力限制的问题，实现了数据信息传输的高速化。AON在配电网中进行具体的应用时，是通过以全光网为核心的全光互连网方案来实现的。

3 计算机通信技术在配电网中应用的优势

3.1 通信的可靠性

计算机通信技术应用于配电网中能够实现配电网通信的可靠性，计算机通信技术能够克服传统通信技术易受外界干扰因素干扰的问题，具有较大的抗噪音、电磁、雷电等特性，能够有效地保证配电网通信安全稳定地运行，使其具有更高的可靠性。

3.2 通信的实时性

计算机通信技术应用于配电网自动化所实现的最重要的功能就是提高了配电网的通信传输速率，解决了配电网正常运行使主站对FTU/TTU刷新速度较低，故障时不能及时快速的传送大量的故障数据的问题，从而实现了对网络运行进行实时监控、在线分析功能，加强了配电网通信的实时性。

3.3 通信的双向性

将计算机通信技术应用于配电网中，能够实现配电自动化系统各层次之间的双向通信，使主站不仅能够向终端下发相应的控制指令，同时还能够及时的接收到终端上传的数据，从而使通信系统具有双向通信的能力。

3.4 通信的灵活性

将计算机通信技术应用于配电网中，能够提高通信的灵活性，使其更加适应配电系统中通信系统点多面广、规模庞大等特点，使通信系统的安装、调试、运行和维护更加方便。

3.5 经济性

在配电网中应用计算机通信技术，可以考虑充分的利用原有的主网通信资源，进行合理的主配网整体规划，降低投资成本，使其具有较好的经济性。

4 结束语

将计算机通信技术应用于配电网系统中，是配电网系统技术上的一次飞跃，有效地提高了配电网的配电自动化、智能化。计算机通信技术作为一种高科技的技术手段，将其与配电网通信技术进行有机的融合，能够实现配电网系统通信的可靠性、实时性、双向性、灵活性和经济性，使其在配电网的应用中表现出了极大的优势。因此，对计算机通信技术在配电网中的应用进行深入的研究探讨，对于提高配电网通信性能有着极其重要的意义。

参考文献：

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[5] 谷水清.配电系统自动化[M].北京：中国电力出版社，2004.

[6] 蔺丽华,刘健.配电自动化系统的混合通信方案[J].电力系统自动化，2001(23).

（责任编辑：余 晓）

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