電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)規(guī)劃與探討

楊 博 國(guó)網(wǎng)廣水市供電公司

電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)規(guī)劃與探討

楊 博 國(guó)網(wǎng)廣水市供電公司

對(duì)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)地域分布廣，設(shè)備數(shù)量龐大，種類繁多，組建合理的通信系統(tǒng)是整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。一般來(lái)講，配電網(wǎng)自動(dòng)化的規(guī)模、復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度決定了對(duì)通信系統(tǒng)的要求，由于配電網(wǎng)的特點(diǎn)，需要考慮可靠性、電源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性、通信容量、有雙向通信能力，操作維護(hù)性等方面因素。

配網(wǎng)自動(dòng)化；通信系統(tǒng)；規(guī)劃與建設(shè)

1. 配電網(wǎng)通訊的層次結(jié)構(gòu)

第一層次為配電自動(dòng)化主站至二級(jí)子站之間，通信上為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)網(wǎng)連接。現(xiàn)有系統(tǒng)一般采用光纜，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)直接建立在光纖之上或經(jīng)光端機(jī)的以太網(wǎng)口，采用基于TCP/IP的局域網(wǎng)連接方式。

第二層次為配電自動(dòng)化二級(jí)子站與設(shè)備層FTU之間，通信物理路由采用星形或環(huán)形。

第三層次為設(shè)備層FTU之間的連接及FTU與配變采集裝置TTU之間的通信連接。TTU與電量集抄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。一種方式由FTU負(fù)責(zé)附近及電量集抄系統(tǒng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。另一種方式將TTU及電量集抄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)配電載波/GPRS送到子站。

2. 配電自動(dòng)化常用的通信方式

2.1 光纖通信

光纖通信是以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)、以光波作為信息載體的先進(jìn)的通信手段。光纖通道可以提供的傳輸頻帶寬，通信容量大，傳輸損耗低，可靠性高，可以保證農(nóng)村電網(wǎng)通信的高質(zhì)量要求。光纖通信不受電磁干擾的影響，抗干擾能力好，保密性能好，運(yùn)行維護(hù)成本低，組網(wǎng)方便靈活，主要應(yīng)用于農(nóng)村電力通信網(wǎng)的主干通道中。

2.2 常用的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 鏈形網(wǎng)結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)的光纖通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的可靠性較差。如果中間的光纖路由出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的部分通信會(huì)出現(xiàn)中斷。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可設(shè)置雙主站，形成鏈形網(wǎng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)。鏈形網(wǎng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)增加了一個(gè)備份主站，當(dāng)主站與各遠(yuǎn)方終端之間的任一條鏈路發(fā)生故障時(shí)，備份主站可自動(dòng)升級(jí)為主站，保證各遠(yuǎn)方終端通過(guò)備用主站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化信息與農(nóng)網(wǎng)管理系統(tǒng)之間的通信，保證了遠(yuǎn)方終端自動(dòng)化信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2.2.2 環(huán)形自愈結(jié)構(gòu)

光纖MODEM可通過(guò)雙光纖環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自愈功能，使通信的可靠性大大增強(qiáng)，因此雙光纖環(huán)網(wǎng)是設(shè)備網(wǎng)絡(luò)時(shí)優(yōu)選的方案，但現(xiàn)階段這種環(huán)網(wǎng)仍然存在致命的缺陷，每個(gè)遠(yuǎn)端設(shè)備通過(guò)光MODEM與光纖環(huán)網(wǎng)中的主站光MODEM連接的，如果光MODEM出現(xiàn)故障，與之相連的光纖環(huán)就會(huì)發(fā)生信息癱瘓。

2.2.3 采用多時(shí)隙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

采用輪詢Polling通信規(guī)約時(shí)，存在的另一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，輪詢周期長(zhǎng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響農(nóng)村電網(wǎng)自動(dòng)化信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。解決的方法可以采用內(nèi)部帶邏輯多總線的光MODEM，在物量上的一個(gè)光纖環(huán)內(nèi)，實(shí)行數(shù)據(jù)邏輯上的分組，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)分組接入不同的邏輯總線。中心站采用的多串口卡，每個(gè)串口接一條邏輯總線，這樣每條邏輯總線上節(jié)點(diǎn)大大減少，多個(gè)串口同時(shí)工作，可以大大縮短輪詢周期，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。

2.3 電力載波通信

電力線載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，也是配電通信網(wǎng)的常用通信方式。電力線載波通信是利用電力線作為信號(hào)傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高頻載波通信。電力線是為傳輸大功率的50HZ工頻電流而架設(shè)的，為了區(qū)分50HZ電流的和通信信號(hào)，可將通信信號(hào)的頻譜搬到高頻段形成高頻信號(hào)，避開(kāi)50HZ高次諧波的干擾，實(shí)現(xiàn)電力線載波通信。與其它通信方式相比，具有通道可靠性高、投資少、見(jiàn)效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是由于容易受到電力線路強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，雜音電平高；傳輸性能受電力線結(jié)構(gòu)的影響，電力線換位及線路故障會(huì)增加衰耗，頻率使用范圍較窄，只有40kHZ-500kHZ。

2.4 無(wú)線通信

一般意義上無(wú)線通信是指電力通信網(wǎng)常用的特高頻無(wú)線通信方式。利用無(wú)線發(fā)射和接收電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站或遠(yuǎn)方終端與調(diào)度控制中心之間語(yǔ)音和數(shù)據(jù)等信息的通信。與有線通信方式相比，特高頻無(wú)線電通信不用架設(shè)通信線路，建網(wǎng)的速度快，費(fèi)用較低，維護(hù)工作量小，使用靈活方便，便是其傳輸質(zhì)量受到空氣質(zhì)量、溫度、濕度等環(huán)境因素的影響很大。特高頻信號(hào)屬于直線傳播，一般適用于平原和丘陵地帶，中心主站與遠(yuǎn)端設(shè)備間無(wú)遮擋物，通信容量不大的農(nóng)村電力通信系統(tǒng)使用。

2.5 其于無(wú)線公網(wǎng)通信方式

公網(wǎng)通信是指使用由電信部門建設(shè)、維護(hù)和管理，面向社會(huì)開(kāi)放的通信系統(tǒng)和設(shè)備所提供的公共通信服務(wù)。公共通信網(wǎng)具有地域覆蓋面廣，技術(shù)成熟可靠，通信質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。利用公共通信方式，既可以傳輸電力系統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，也可以傳輸自動(dòng)化等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前應(yīng)用較多的無(wú)線公網(wǎng)通信方式有GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)和GPRS通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)等。公共通信服務(wù)，可以作為配電網(wǎng)專用通信系統(tǒng)的補(bǔ)充。對(duì)電力部門具有初期投資少，建設(shè)周期短、運(yùn)行維護(hù)工作量少的優(yōu)點(diǎn)；但是也具有非常突出的缺點(diǎn)，即公共通信服務(wù)的運(yùn)行費(fèi)用高，安全必有等驗(yàn)證。

2.6 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱PON，是90年代作為一種通信接入網(wǎng)技術(shù)方案提出的。經(jīng)過(guò)多年的進(jìn)步，目前的PON的技信已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，在國(guó)外和國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些新興的公司推出TPON、APON、EPON、GPON等各種產(chǎn)口應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)。這項(xiàng)技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)光通信技術(shù)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”通信模式，是一種“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”的通信模式。天然符合接入網(wǎng)的應(yīng)用，被認(rèn)為是未來(lái)十年最有發(fā)展前景的十大通信技術(shù)之一。

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON區(qū)別與有源光網(wǎng)絡(luò)AON，是指在OLT和ONU之間的光分配網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何有源電子設(shè)備，光信號(hào)在傳輸過(guò)程中不需要經(jīng)過(guò)“光-電-光”的有源變換，而這個(gè)變換在AON鏈型、環(huán)型、樹(shù)形等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中不可避免的。