電能量采集系統通道建設的初步研究

裴紅蘭,梁潤元,郝俊博

(1.運城供電分公司,山西運城 044000;2.原平供電支公司,山西原平 034100)

電能量采集系統通道建設的初步研究

裴紅蘭1,梁潤元2,郝俊博1

(1.運城供電分公司,山西運城 044000;2.原平供電支公司,山西原平 034100)

主要結合運城地區電能量采集系統的建設情況,側重對電能量數據采集的遠程通信信道初步研究,分析了采集系統通道的幾種通訊方式的區別,說明了在規劃、設計階段,幾種通訊方式相結合的選用方案。

電能量采集;系統;通道建設

0 引言

隨著用電管理水平的不斷提高,抄表自動化將取代人工抄表,從根本上解決抄表不到位、估抄、誤抄、漏抄等現象,以及抄表數據不準時、不同時、不準確等問題,克服了統計數據慢、報表周期長等缺點。為了實現用戶和變電站遠抄自動化,改變和加強電量統計實時性及準確性,需建立一套電能量采集系統,以完善自動抄表等具體功能。

終端通訊采用碼分多址 (CDMA)、通用分組無線服務技術 (GPRS)、電話撥號 (PSTN)、專線光纜等方式,以CDMA/GPRS為主。結合本地區運程通道的運行情況,認為采用CDMA/GPRS進行電力抄表比較方便、經濟。

1 光纖專網通訊

光纖通信是以光波為載體,以光纖為傳輸媒質的一種通信方式。

光纖專網具有如下特點:從建設成本來考慮,光纖建設及硬件設備成本較高,但一次投入,長期使用;從運行維護考慮,光纖專網維護費用低,自主應用程度高,容量不受限制;從可靠性方面考慮,高速通信,可靠性比較高;從信息安全考慮,屬于專網運行,安全性高;從影響因素考慮,光纖專網完全不受電磁干擾和天氣影響;從通信實時性考慮,二層通信,網絡實時性強。

總的來說,專線通訊、通訊質量和通訊速度以及運行中的維護工作量方面都是最佳的,但是具體實施中布線工程較大,且成本高昂,對于大用戶來說全面進行專線方式是不可行的。目前,對變電站采用的是專線方式,電話為備用通道。

2 無線專網通訊

無線專網是指目前國外流行的窄帶移動數據通信系統。與傳統移動通信系統的數據傳輸相比 ,無線專網具有低成本、高頻譜利用率、高可靠性等優點。在電力配電自動化系統中 ,它是一種理想的數據采集和傳輸的通信網絡或備用通道。

無線專網具有如下特點:從建設成本來考慮,無線專網投資成本較低;從運行維護考慮,維護費用較低,但受他人制約程度大;從容量方面考慮,無線專網容量受限制;從可靠性方面考慮,可靠性較差;從信息安全考慮,無線專網運行,安全性較高;從影響因素考慮,無線專網受電磁干擾和天氣影響大;從通信實時性考慮,輪詢工作方式,速率低,實時性差。

3 中壓載波通訊

中壓載波通信是一種以已有的電力線作為通信信道,進行語音或數據傳輸的特殊通信方式。它將載有信息的高頻信號調制在電流上,用電力線進行傳輸,接受信息的調制解調器再把高頻信號從電流中分離出來,傳送到計算機或電話,實現信息傳遞。

中壓載波技術只需在中壓電力線兩端安裝載波裝置,這使得在中壓電力線上實現數據通信方便可行,特別在沒有光纜到達或采用光纜成本太高的地區,或者是需要較大帶寬完成電網管理、配網自動化時更有意義。中壓載波技術可以作為光纖通信網的補充或接入網使用,中壓電力線通信技術的應用將使得電力通信系統的建設工期縮短、維護工作量減少,而且更有利于電力運營管理和實現故障準確定位,從而為供、用電部門加強內部設備管理、提高運行水平、保障供用電可靠性以及搶修工作提供了便利的實現條件,減少通信網絡投資。

特點:從建設成本來考慮,中壓載波投資成本較低;從運行維護考慮,維護費用較低,自主應用;從容量方面考慮,中壓載波容量受限制;從可靠性方面考慮,可靠性較差;從信息安全考慮,專網運行,安全性較高;從影響因素考慮,受電網負載和結構影響大;從通信實時性考慮,輪詢工作方式,實時性差。

4 GPRS/CDMA通訊

4.1 GPRS通訊

GPRS(General Packet Radio Service),通用無線分組業務,是一種基于GSM系統 (全球移動通訊系統)的無線分組交換技術,提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講,GPRS是一項高速數據處理的技術,方法是以 “分組”的形式傳送資料到用戶手上[1]。企業虛擬專用網絡 (VPN)方式與GPRS連接見圖1。

圖1 企業VPN專網方式與GPRS連接

GPRS通訊具有如下特點。

a)全球移動通訊系統 (GSM)網絡將語音業務和數據業務 (GPRS)分離,占用不同的無線資源,互不干擾。但當語音業務繁忙時,會擠占GPRS資源,可能會對GPRS通訊有影響。尤其當區域內GPRS資源數據不足時,導致終端交替上線情況,從而影響系統的正常使用,同時也會增大通訊流量費用。

b)由于采用的是分組交換,連接比電路交換連接要差一些,因此,使用GPRS會發生一些包丟失現象。實際應用中,UDP通訊的終端丟包較嚴重。

c)由于采用公網進行數據傳輸,從安全性考慮不如CDMA通訊。

4.2 CDMA通訊

CDMA(Code Division Multiple Access)又稱碼分多址,是在無線通訊上使用的技術。CDMA允許所有的使用者同時使用全部頻帶,并且把其他使用者發出的訊號視為雜訊,完全不必考慮到訊號碰撞的問題。CDMA通訊網絡圖見圖2。

圖2 CDMA通訊網絡

CDMA通訊具有如下特點。

a)CDMA網絡語音業務和數據業務沒有在無線資源上分離,而是使用同一資源。當數據業務繁忙時,會過多占用無線資源而影響語音業務,對此,無線運營商可能會采取 “非常手段”解決語音用戶的通訊而影響數據業務。

b)CDMA不綁定IP,可能導致的問題主要體現在:由于CDMA1X業務采用動態IP分配方式,當終端每一次撥號上線后,所獲取的IP地址與上次不一致,系統為了保證數據的準確性,都必須更新系統路由表 (IP對應表),當終端數量較多,上下線頻繁時,也會嚴重影響系統性能。

c)由于終端數據傳輸實際集中,在終端所設數據上報時間點,幾乎所有終端發送數據,導致CDMA運營商PCF模塊中SDE單元嚴重擁塞。一方面導致別的終端無法上線,另一方面,在此時別的用戶也無法通過CDMA無線上網或上網速率嚴重下降,導致CDMA其他用戶投訴嚴重。

無論是CDMA還是GPRS,都存在以下弊端:受信號覆蓋范圍的影響較大,能否在某處使用,完全取決于運行商的系統建設情況,受制于人;無線信號可能會被人為屏蔽從而影響現場的使用;服務質量受制于運營商的服務,因為系統一旦發生故障,集成商或用戶是無法獨立解決問題的,因為系統的環節太多,可能是 CDMA/GPRS系統的問題,也可能是網絡的問題等等,容易產生推諉,一旦運營商或網絡服務不佳,對系統質量的影響就會很大。但是這兩種方式同時具備組網方便、造價低廉、傳輸速度較快等特點,在用戶電能數據自動采集方面有著不可替代的作用。

5 結論

經過對4種通訊方式進行對比分析,發現科學合理地利用好各種通訊方式,對電能量采集系統的建設和運行質量、數據完整性等各項指標都具有重要的影響。根據電能量采集系統在運城地區的應用情況,結合各種通訊方式的優缺點對比分析,提出下列方案:用戶電能量采集采用GPRS通訊,可以解決投資相對較少、覆蓋范圍廣等特點;可適當引用部分CDMA通訊 (如臺區電能量采集采用CDMA通訊)進行方便對比分析,又結合CDMA通訊的優點和GPRS通訊方式形成競爭勢態;結合變電站光纖專網的覆蓋范圍,針對變電站電能量信息采集采用專線通訊為主電話為輔的方式,比較科學合理。

[1] 文志成.GPRS網絡技術 [M].北京:電子工業出版社,2005:19-20.

Preliminary Study of the Channel Construction for Electricity Energy Acquisition System

PEI Hong-lan1,LIANG Run-yuan2,HAO Jun-bo1
(1.Yuncheng Power Supply Company,Yuncheng,Shanxi 044000,China;
2.Yuanping Power Supply Sub-Branch Company,Yuanping,Shanxi 034100,China;)

Based on the construction of electric energy acquisition system in Yuncheng,a preliminary study is done on remote communication channel for electric energy data aquisition,the differences between several communication ways in the channel of energy acquisition system are analysed,and consequently some combined communication ways are suggested at planning and designing stage.

electric energy acquisition;system;channel construction

TP273

A

1671-0320(2010)04-0020-03

2010-01-15,

2010-05-24

裴紅蘭 (1981-),女,山西運城人,2004年畢業于西安交通大學計算機專業,助理工程師,從事營銷自動化專業;

梁潤元 (1972-),男,山西定襄人,2007年畢業于中央黨校經濟管理專業,助理工程師,從事營銷管理專業;

郝俊博 (1981-),男,山西定襄人,2004年畢業于西安交通大學計算機專業,助理工程師,從事自動化專業。