配电自动化的通信系统共76页

配电自动化的通信系统和方式
配电自动化的通信系统
1 配电自动化通信系统的层次结构 2 配电自动化的通信系统的组成及作用 3 载波通信方式和光纤通信方式
配电自动化
1 配电自动化系统结构
同级管理信息系统 同级负荷管理系统 同级用电管理系统 同级其它系统
主站
。。。 。。。
子站
子站
子站
调度自动化系统 变电站自动化系统
通讯信前置接机 口和RAM, ROM集控等中心 核心芯片。有时加入DSP芯 片追求高基性站 能的微波 滤波和数字信号处理能力集中。转发器
通信前置机
用户表 用户表 用户表 用户表
配电自动化及其管理系统总体结构图
配电自动化系统（日本东京电力为例 ）
日本国内第一个配电自动化系统工程
银座支店 管辖区域状况 电力负荷密度：148,000kW／km2
FTU的组成：模块远方终端控CB制器，充电器箱变 、FT蓄U 电池
CB
、机箱外壳及各种附件组成 CB
Desktop System
柱上 开关
柱上 开关
Desktop System
CB
模块远方终端控制器必须包括：交流量采集回路，数 Desktop System
光纤
FTU
FTU
CB
字量采集回路，数字量输出（开关量输出回路），通
東京電力銀座支店 配電自動化系統
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泰安配网自动化主站系统硬件配置示意图
郑州配网自动化主站系统硬件配置示意图
调度工作站 调度工作站 系统维护工作站 TCM专用 高级应用 通信服务器 工作站
数据处理工作站
网络 I 网络 II
Catalyst 5500
ATM交换机
调度SCADA/EMS

1）多路复用传输技术
在一个信道中实现多路信号的传输技术。
2）多路复用传输技术的分类
①频分多路复用传输技术（FDM）
将各个不同频率的信号在一个信道中传送，
接收端用不同的滤波器把不同频率的信号分割
开来，就可以同时接收多个信号。
频分多路复用技术一般用在模拟信号通信
系统中。
频分多路复用前提条件：传输介质带宽≥
通信网也相应复杂、价高，因此，应更多地考
虑投资、使用期限、维护的费用等问题；
（3）通信速率是通信系统传输能力的主要指标。
一般300～600b/s，远动系统要求高一点，600～
1200b/s或更高。
（4）通信系统的工作模式。通信系统按信号传
输方向，可将系统分为单工、半双工、双工三
种工作模式。配电网一般为半双工、双工通信。
传输和处理各种数字信号的通信系统称为
数字通信系统；配电网自动化系统中一般均采
用数字通信方式。
3）数字通信系统分类—有三种
①数字信号基带传输通信系统：直接传输原始
数据信号（0或1组成的信号成为基带信号）的
通信系统。适合近距离通信，如：主机与打印
机、与显示器的通信。精品课件
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②数字信号频带传输通信系统：数字信号需 要经过编码和调制解调器来传输信号的通信 系统。适合于远距离通信。 ③模拟信号数字化传输通信系统：原始模拟 信号经过数字化后再利用前两种方式的通信 系统。 （1）数字信号频带传输通信系统 1）数字信号频带传输通信系统的组成
①绝对移相（PSK） 用不同的载波相位表示不同的数字符号的
方法。 在2PSK中，用0相位表示1码、用π相位表
示0码，当取参考相位为0时，这种调制方式是 相对于参考相而言的，故称为绝对移相法。

配电自动化系统三层结构
站端设备
主站系统
变电所 FTU --各类柱上开关及环网柜控制器
IBM AS/400
Desktop System
FTU的组成：模块远方终端控制器，充电器、蓄电池 、机箱外壳及各种附件组成
CB CB CB CB
FTU FTU 柱上 开关 柱上 开关
箱变
FTU
IBM S/88
Desktop System
调制的基本的脉冲波形图
a) 码元波形 b) 调幅波形 c) 调频波形 d) 二元绝对调相波形 e)二元相对调相波形
5） 通信规约（Protocol）



所谓通信规约是指调度端和执行端通信时共同 使用的人工语言的语法规则及应答关系。 规约规定怎样开始/结束通信、谁管理通信、怎 样传输信息、数据是怎样表示和保护的、工作 机理、支持的数据类、支持的命令以及怎样检 测/纠错等内容。 通信双方只有使用相同的通信规约，彼此才能 明白对方所发信息的意义，通信才能正常进行。
变电站自动化系统
远 方 终 端
远 方 终 端
。。。。。
远 方 终 端
远 方 终 端
图2 大中型配电自动化及管理系统组成结构--三层结构
配电自动化
负荷管理系统 同级用电管理系统 同级其它系统
主
站
调动自动化主站
变电站自动化系统
。。。
配电自动化的通信系统
第三讲
配电自动化的通信系统
1 配电自动化通信系统的层次结构 2 配电自动化的通信系统的组成及作用 3 载波通信方式和光纤通信方式
配电自动化
1 配电自动化系统结构
同级管理信息系统 同级负荷管理系统 同级用电管理系统 同级其它系统

调制解调
调制
解调
通信方向
全双工：双方 可同时进行数 据接收和发送 半双工：双放 都可以进行数 据接收和发送， 但不能同时进 行 单工：一方到 另一方的装在制造或过程区域的现场装置与控制 室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信 的数据总线 。
以太网
定义：当前广泛使 用，采用共享总线 型传输媒体方式的 局域网。 特点：传输速率 高、安全可靠、接 线容易、传输物理 介质广、统一标准、 TCP/IP技术、低 成本高性能。

2.1配电自动化通信系统的层次
控制中心层
主 站 级 通 信
区域集结层
现场设备层
用户级 通信
主站或子站各计 算机之间通信
现场设备级通信
级连方式 总线方式
2.2配电网自动化对通信系统的要求
可靠型→高 效能费用比→高 配电通信实时性→强 停电或故障时通信能力→强 使用和维护性→方便 可扩充性→高

无线通信

定义： Wireless Communication是利用电磁波信号 可以在自由空间中传播的特性进行信息交换 包括： 的一种通信方式，近些年信息通信领域中， 特点： 发展最快、应用最广的就是无线通信技术。 在移动中实现的无线通信又通称为移动通信， 人们把二者合称为无线移动通信，与有线通 信相对。 调幅广播(AM)、调频广播(FM)、无线寻呼 网、甚高频通信(VHF)、特高频通信(UHF)、 无线扩频通信、微波通信、卫星通信。 结构简单、架设方便、价格便宜、覆盖面广、 不需传输线、可以双向通信、有能力和停电 的区域进行通信
2.4配电网自动化的多种通信方式

通信方式简介
通信方式 传输媒介 屏蔽双绞线 高压配电线 低压配电线 光缆 公用电话网 自由空间 自由空间 自由空间 自由空间 主要应用范围 各FTU间或与TTU间通信，FTU、TTU与配电子站间 通信，分散电能采集、设备内部通信等 通信主干道 低压用户抄表 配电子站到配电控制中心，配电开闭所到配电控制中 心，FTU、TTU与配电子站间通信等 远方抄袭与远方维护，TTU到配电子站间通信 FTU、TTU与配电子站间通信等。 配电子站到配电控制中心，配电开闭所到配电控中心 35kV变电站到县级电网综合自动化控制中心，配电 子站到配电控制中心 有较高的可靠性，但投资较高，使用受限

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配电自动化系统的通信网络是数据 通信系统（通信网按通信的业务类型分： 电话通信网，广播电视网，数据通信网， 多媒体通信网等），数据通信是以传输 和交换数据为业务的一种通信方式，是 为了实现计算机与计算机、计算机与与 终端之间的信息交换而产生的一种通信 技术。
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数据通信系统组成
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七、现场总线和RS-485
现场总线：是智能现场设备和自动化系统 之间的数字化的、双向的、多节点的通 信网络。
特点：全数字化的双向数据传输；智能程 度高，可以完成差错控制和一些采集与 控制算法，可以具有一定的报文处理能 力；拓扑结构灵活，可以构成总线型、 环形、星形等各种结构；开放式结构， 便于设备互联。
信号传送特性受谐波和负载端装设的并联 电容器的影响，载波频率选择要恰当；
调制方式与传送速度的关系为用移幅键控 方式应低于10比特/秒，用移频键控是 为50比特/秒左右。
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高频电压脉动控制系统的结构
变压器
母线
高压配电线 音频电压信号
低压变压器
音频电压信号发信机
低压配电线 音频电压收信机
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光
光
光端机
缆
中继器
缆
光端机
光源 光检测器
光源 光检测器
电端机（发）
电端机（收）
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光纤通信的特点
优点：传输频带宽，通信容量大；传输衰 耗小，适合远距离传输；体积小，重量 轻，可绕性强，敷设方便；电磁兼容性 好，不怕电磁干扰；保密性好，无漏信 号和串音干扰；抗腐蚀，耐酸碱，可直 接埋于地下；资源丰富，节约有色金属。

电话线：电话专线、拨号电话等。
CATV通道：有线电视网。
光纤通信：多模光缆，<2Mbps，<5km，单模光缆，<2Mbps，<50km
双绞线：现场总线、 RS-485
有线通信方式：
2.配电自动化中可用的通信方式
配电自动化中可用的通信方式－续
无线通信方式： 调幅广播：自由空间，<1200bps，<50km 调频广播：自由空间，<1200bps，<50km VHF电台：自由空间，<128Kbps，<50km UHF电台：自由空间，<128Kbps，<50km 多址微波：自由空间，<128Kbps，<50km 卫星：自由空间，<1200bps，全球 任何一种单一的通信手段都无法全面满足各种规模的配电自动化需要，一般采用多种通信方式混合使用。
配电自动化系统通信网络是一典型的数据通信系统。
数据终端设备：配电SCADA系统、RTU、FTU、TTU，集中抄表器、抄表终端等。
数据传输设备：Modem、复接分接器、数传电台、载波机、光端机。
数据传输通道：有线与无线信道（按传输媒体），模拟与数字信道（按传输形式）。
1.典型数据通信系统的组成
电力线：高压、低压的载波通信。
定义：发送时，数字信号模拟信号（调制）；接收时，模拟信号数字信号（解调）。 二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输； 接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息。
Modem作用：实现数据信息的发送、接收。
调制解调器(Modem)
2.2 调制解调器和复接分接器
3）Modem分类
按传输方向：全双工Modem、半双工Modem。 － 单工：单方向传输； － 双工：双向传输； 半双工：可不同时上下行双向传输； 双工：可同时上下行双向传输。 按工作频率：低速Modem(<600bps)、中速Modem(600-9600bps)、高速Modem (>9600bps)。 按调制方式：移频键控(FSK)、移相键控(PSK)、相对移相键控(DPSK)、移幅键控(ASK)。 配电自动化数据通信中，FSK方式应用最多。