配电网自动化载波通信在线路故障时的通道分析

　　配电网自动化系统是对配电网上的各种设备进行远方实时监视、保护与控制及优化运行的一个集成系统。它是九十年代初期发展起来的电力系统新兴技术领域，是计算机网络技术和现代通信技术在电力系统监视与控制上的综合应用。配电网自动化的所有功能都是以通信为基础的。因此，可以说通信是配电网自动化的关键。目前国外所采用的通信方式有配电载波、无线通信、电话线、光纤、微波、卫星、电缆等，虽然有众多通信技术和装备可以使用，但配电网结构复杂，具有通信点多，且分布极为分散，单个通信点信息量少，通信设备工作环境差等特点，目前还难有某一单一的通信方式可很好地满足所有的配电网自动化的要求，配电网自动化的最佳通信方式应当是多种通信技术结合应用[1].这些通信方式中被国内学者看好的主要是配网载波、光纤及无线通信。无线通信可靠性差，不适合在市区及多山地区使用。光纤可靠性高，但由于成本过高、安装施工需要铺设光缆，目前尚不能广泛应用。配电网载波技术受到广泛关注，如果能解决在线路故障和开断时载波通信的可靠性问题，配电载波技术将在配电网自动化中发挥重要作用。按照配电网自动化功能的要求，配电载波分为高压配电载波（即10kv线路的载波）和低压配电载波（即220v线路的载波）。由于配电网自动化的主要的数据传输和交换是在10kv线路上实现的，本文主要讨论10kv线路上的配网载波通信。在对配电网数字载波通信进行现场试验的基础上，本文针对配电网网络载波的特殊性，讨论了采用单相耦合方式和两相耦合方式的载波通道在线路发生各种故障时的故障附加衰耗，建立了计算信号衰耗的模型。
　　1  配电网自动化载波通信的特点
　　配电网自动化是以计算机网络技术和现代通信技术为基础的。它与传统的高压电力线载波技术有着本质区别。传统的高压线路载波技术以实现长距离的两点通信为目标，为此，在线路两端加设阻波器，在防止区内信号泄漏的同时也避免区外信号及噪声进入本区段。这种点对点的封闭式的通信不适合配电网自动化的要求。配电网自动化的载波通信是开放式的计算机网络通信。它以配电网的智能控制装置为网络节点，利用配电线路固有的拓朴结构构成总线网进行通信，是一种基于计算机网络的数字网络载波技术。
　　这一区别主要表现在配电网自动化的载波通信在全网不加设阻波器。因为阻波器的存在将成为配电载波计算机网络化的主要障碍。无阻波器后对通信增加了很多难点。如线路波阻抗不定；配电网分支、T接太多太乱；信号在整个10kv网络上乱串；10kv上的干扰不受阻挡地进入通信通道。只要针对配网载波通信的特点分析其通道衰耗特性，并采取相应的特殊措施，配电网的网络载波是可以满足配电网自动化的要求的。
　　2  单相耦合在线路故障时的通道分析
　　本文利用模分析理论对配电网网络载波在线路发生故障时的通道情况进行了分析。对在单相耦合方式和两相耦合方式下的载波通道在各种故障情况下的故障附加衰耗进行了讨论。由于配电网只有在单相接地故障时允许系统带故障运行一段时间，而其他多相故障保护都将快速切除故障，三相线路在无工频电流的情况下故障点处将对高频信号呈现较大的阻抗，因此，载波通道仅在线路发生单相接地时受到影响。分析认为对于单相耦合，当故障点不靠近发信节点时，单相接地的故障附加衰耗最大为9.5dB，当故障点距离发信节点很近时，单相接地的故障附加衰耗很大，达20~30dB.这将严重影响载波通信。对于两相耦合，当故障点不靠近发信接地时的单相接地的最大故障附加衰耗为7.87dB，当故障点靠近发信节点时，两相耦合退化为单相相地耦合，此时的单相接地的最大故障附加衰耗为 9.5dB.可以认为两相耦合方式在线路故障时仍能可靠工作。