配網自動化通信技術探討

張榮華

【摘要】隨著現代科學技術的發展及人民生活水平的提高，用戶對供電質量提出了更高的要求，通信作為保障配電網自動化系統安全穩定運行的手段顯得越來越重要；文章結合配網自動化通信技術，分析各種通信方式在配網自動化中的應用。

一、概述

配網自動化，是利用現代電子、計算機、通信及網絡技術與電力設備相結合，將配電網在正常及事故下的檢測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起，構成完整的自動化系統，改進電能質量、提高供電可靠性、提高配網運行管理水平以及提高供電企業為用戶服務水平，與用戶建立更密切更負責的關系，力求供電經濟性最好，企業管理更為有效。

配網自動化通信是配網自動化系統中非常重要的環節，是配網自動化的神經系統。配電網運行數據信息的采集傳輸，配電網運行狀態的改變、配電網的優化均通信通信系統，實現配電網自動化的關鍵在于通信。

二、配網自動化研究現狀

配網自動化是西方國家70年代提出的概念，經過20多年的發展，到上世紀90年代在配網自動化系統的規劃、設計、建設、管理等方面基本形成成熟的理論和實用化應用。國外配網自動化系統已經形成了集變電所自動化、饋線分段開關測控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠程抄表等系統于一體的配電管理系統，如歐洲法國、亞洲日本、韓國等國家都根據國內實際需求實現配網自動化，并取得較好效果。

國內配網自動化起步于上世紀90年代，較國外發達國家滯后20年，至今一直都有配電網自動化的探索和研究，其間曾對配電網GIS、配電網SCADA、配電網DA均做過研究和試點，取得了一些經驗，但由于受通訊技術條件和一次設備的限制，沒有取得實用性的成功。全國大部分配網自動化項目在具體的實施過程中主要以試點為主，大規模的推廣仍然沒有進行。隨著配網一次設備和通訊網絡技術的發展，近年進行的配電網自動化局部項目應用研究的成功，為配電網自動化的規劃建設打下了良好基礎。

三、配網自動化通信技術

配網自動化通信技術按通信介質可分為有線通信和無線通信方式，有線通信技術包含配電線載波以太網無源光網絡（EPON）、工業以太網；無線通信技術包含微波通信、無線專網（如WiMAX）、無線公網（如GPRS、3G）等。

3.1有線通信方式

配電線載波：配電線載波通信方式是利用已有的電力架空明線或地埋電纜通過配電載波設備來傳遞語音和數據，其優點是：利用現有的配電線路傳輸不需另鋪專用通信線路，能連接電網關心的任何測控點；窄帶技術簡單，價格低廉和容易實現的特點；其缺點是：由于其線路及元件參數非常復雜，電網中不同容量的配電變壓器，不同電壓等級的輸電線路噪音，大量用戶電器頻繁操作產生的脈沖雜音導致載波信號在配電網中傳輸時信息衰減、反射，信號接收困難，數據傳輸速率較低；容易受到干擾、非線性失真和信道間交叉調制的影響。

以太網無源光網絡：EPON采用點到多點結構、光纖傳輸，在以太網之上提供多種業務。它在物理層采用了PON技術，在鏈路層使用以太網協議，利用PON的拓撲結構實現了以太網的接入。因此，他有高帶寬、低成本、擴展性強、靈活快速的服務重組、與現有以太網的兼容、方便管理；系統由光配線網（ODN﹙）、局端機房設備OLT﹚、用戶終端設備（ONU）三個部分組成。

局端（OLT）與用戶（ONU）之間僅有光纖、光分路器等光無源器件，無需租用機房、無需配備電源、無需有源設備維護人員，因此，可有效節省建設和運營維護成本；采用單纖波分復用技術（下行1490nm，上行1310nm），僅需一根主干光纖和一個OLT，傳輸距離可達20公里。因此可大大降低OLT和主干光纖的成本壓力。

EPON在配網自動化通信中的優勢：（1）服務范圍廣，節約光纖資源。（2）具有較高的安全可靠性。（3）成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。（4）非常高的網絡帶寬。（5）完善的網管功能。（6）安裝方便。

工業以太網：工業以太網交換機組網的方式可以是環形、樹形、鏈型等的混合結構。以太網網絡技術的優點在于標準統一，因此在各種以太網之間可以實現無縫連接，以太網具備高帶寬、環網保護、擴展性好、容易安裝以及高可靠性等特點，但是，在配網自動化通信中，點到多點、擴容性、抗多點失效等要求工業以太網技術仍難以滿足。

3.2無線通信方式

（1）微波通信。微波是指頻率大于1GH z的電波，微波傳輸容量大、傳輸距離長、穩定性能好，但微波只能在可視范圍內沿直線傳播，繞射能力差，是點到點的通信技術，不適合多點通信，若傳輸距離大于50km或通信兩點之間有遮擋時，需要增加中繼器；微波中繼通信由微波收發信機、天線和微波線路組成，微波通信的缺點是受氣候、地理條件影響比較大，同時需要向工信部申請頻率。（2）無線專網（WiMax）。WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）全球微波互聯接入無線局域網技術，采用IEEE 802.16的系列寬頻無線標準為基礎，提供固定、移動、便攜形式的無線寬帶高速連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供移動無線寬帶連接；數據傳輸距離最遠可達50kM，WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高等優點。WiMax無線專網技術技術雖然已經較為成熟，但在我國的專用頻段還未分配，對于電力行業使用的無線頻譜資源，需要向工信部申請；未來國家對于頻譜資源的配置管理政策是否會有變化，目前無法明確。（3）無線公網。GPRS（General Packet Radio Service）是封包交換數據的標準技術，傳輸速率可以達到115kbit/s，基于GPRS的網絡穩定可靠、覆蓋面廣、數據傳輸速度快，能滿足電力通信網對通信速度的要求；采用GPRS通信技術，通過基于GPRS網絡的配電自動化系統通信方案，方案由以下兩部分組成：一是主控服務器，放置在配電管理中心，可以采用互聯網方式或者中國移動提供的專線接入；二是GPRS數據終端，通過某種方式（如RS232）與遠方終端相連接，每個終端都可以接入GPRS網絡，這樣，遠方終端所采集的數據通過GPRS數據終端傳送至配網管理中心，而各種操作命令亦通過GPRS網絡發給遠方終端。

利用GPRS通信技術組建的配電自動化系統也有明顯的缺點，在GPRS網中往往是話音優先，從而導致數據通信處于不穩定狀態，另外由于采用簡單的通信傳輸協議而使數據傳輸的安全性得不到充分保障。

3G（3rd-generation）第三代移動通信技術是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。目前國際電聯接受的3G標準主要有以下三種：WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA，3G技術的主要優點是能極大地增加系統容量、提高系統質量和數據傳輸速率，速率一般在幾百kbps以上。無線公網技術應用范圍廣，可用性高，建設投資小、建設速度快、可擴展性強；組網靈活、具備數據透傳。但安全性和實時性較低，后期費用高，工程維護等受到運營商的限制。

四、結術語

配電網通信是配電網自動化的重要組成部分，通信系統的安全可靠是實現配電網自動化的重要保障。從目前成熟的通信手段看，沒有一種通信方式能夠單獨滿足配電網通信的要求，應本著可靠性、先進性與經濟性相結合的原則，根據使用場合、通信速率、實時性、安全性、可靠性和數據量的要求，針對各通道的投資和維護費用等先進行技術論證，因地制宜綜合采用多種通信方式的組合。