多種通信方式并存的配網自動化通信系統的研究

李大水

（浙江浙大中控信息技術有限公司，浙江 杭州 310052）

1 GPRS技術的原理及應用

GPRS的工作原理是以GSM網絡為基礎，借助TDMA通道實現數據信息傳輸的一種無線通信技術。GPRS技術與傳統的通訊方式相比，具有信號實時傳輸、覆蓋范圍廣等優點，只要有信號覆蓋就可使用。GPRS系統主要分為站端設備、GPRS網絡、終端設備3大部分。

GPRS技術是將無線通信技術和網絡技術有效地結合在一起，將其運用在配網自動化通信系統中，能有效地減少資金投入。GPRS運營需要一支專業的團隊，確保GPRS系統的正常運營。GPRS按照數據流量來進行收費，能實時進行數據信息的傳遞，并且可以雙向傳輸，覆蓋范圍廣。由于GPRS技術具備多元化的特點，具有較大的發展空間，已經廣泛地運用在各個行業。

2 EPON技術

2.1 EPON技術的原理

EPON系統主要分為：光線路終端（OLT），光網絡單元（ONU）和光分配網（ODN）3種。其原理如圖1所示。

圖1 EPON原理框圖

OLT設置在主站端充當路由器，并和主干光纜進行連接，可以實現對數據信息進行實時的監督和維護。無源分光器結構簡單，能適用于各種環境，可以進行多級連接。ONU的功能主要是對數據信息進行傳遞和交換，可以接入各種類型的業務。ODN由多個無源分光器組成，其主要的功能是對數據信息進行傳遞，而且可以對上行數據信息進行傳遞和收集。在EPON系統運行過程中，一般采用TDM廣播模式來進行數據信息的傳遞，然后通過ODN模塊將廣播中所傳遞出來的信息發布給對應的ONU數據模塊。OND模塊會根據設定好的規則來發送數據信號，ODN對數據信息進行匯總和分析后，會將所獲得的數據信息傳遞給OLT，然后對數據信息進行處理。在實際的配電網絡系統運用EPON技術時，需要做好分光器級數和分光比的選擇。在實際使用過程中，分光器級數越多，那么可以節省的光纖數量就越多，可以有效降低資金的投入。需要注意的是，分光器的級數不宜過多，以免能耗過大，使網絡拓撲結構變得復雜，難以進行操作，此外，在進行網絡結合設計時，還需要考慮擴容。因此，在實際的施工時，需對光纖通道進行預留，并且根據實際情況來計算光功率。OND的光衰率、光纖的長度以及分光器的數量之間都有一定的聯系，在進行通信系統設計時，需對OND的最大衰減值進行控制，并且根據實際的需要來對光功率進行調整。如圖2所示。

圖2 光通道計算模型

2.2 EPON技術用于配網自動化系統的可行性分析

（1）通信介質分析。當前我國電力通信網絡已經基本建成以光纖通信為主的網絡，并且已基本實現光纖全范圍覆蓋目標。EPON系統能廣泛應用在單模介質的光纖光纜中。因此，在配電系統中運用EPON通信系統具有較高的穩定性和可靠性。構建了基于EPON和GPRS技術的配網自動化通信系統，提高了配網的自動化水平，保證了配網自動化通信系統的穩定性。

（2）帶寬和接口要求的分析。我國現有的配電通信網絡終端主要采用RJ-45接口與以太網進行連接。此外，由于配電終端節點較多，分布廣泛，并且能在短距離內實現數據信息傳遞，各個節點的通信數量小，可靠性和安全性較高。但由于不同的配電終端對數據傳輸速率的要求不同，傳遞速率得不到保障。而采用EPON系統能確保數據信息的傳遞速率，并且該系統具備完整的帶寬分配系統。

（3）組網結構分析。當通信系統的拓撲組網結構和配電網絡結構具有相似性時，才能有效地解決成本問題，不需要額外增加通信管道。采用EPON組網模式可以實用多元化連接，具有較強的靈活性。此外，在EPON系統中，ONU設備能廣泛地接收到數據信息，并且可以將其與POS端進行連接，并且不會對其他區域的ONU工作產生干擾，具有一定的安全性和可靠性。EPON系統能對配網自動化系統中的業務進行有效隔離，根據系統中存在的問題，EPON系統能制定出有效的解決方案，及時地解決問題。

3 多種通信方式并存的配網自動化通信系統構建

以某配網自動化通信系統的建設工作為例，對EPON技術和GPRS技術進行分析和探討。在此系統中，主要是用EPON通信技術、無線通信技術來輔助工作，不僅提高了配網自動化的水平，而且也有效地確保電力系統的安全性和高效性。主要按照以下幾方面來進行配網自動化通信系統的構建工作。

（1）其具備較強的抗干擾能力。（2）數據信息的傳輸速度和效率較高。（3）其具有一定的經濟性和實用性。（4）在電力系統發生故障或者停電時，可以通過建立臨時通信通道來確保正常的通信工作。（5）具備信號的雙向通信能力，具有較好的擴展性。

3.1 總體方案

配網自動化通信系統主要分為3層：主站，主要是對整個配電系統進行監控，實施系統自動化管理的目的；子站，一般將子站放置于變電站內，實現對數據信息和上級指令的傳遞；終端層，主要功能是對各個數據信息進行采集和監控。詳情如圖3所示。

3.2 EPON通信系統設計

在配網自動化通信系統中，主戰層到子站層為關鍵層，采用環網結構實現數據信息的傳遞。以SHD/STP光纖網絡為基礎，配電終端借助TCP/IP協議與EPON系統進行連接。EPON系統可以采用多元化的方式來進行組網操作。

3.3 GPRS通信系統設計

圖3 配電網自動化通信系統構成圖

在上述實例中，原有的無線網建設基本完善，并且通信系統具有較高的可靠性和安全性。GPRS通信的操作原理如下：（1）技術人員將GPRS模塊安裝到配電主站、子站和終端層。（2）再將SIM卡安裝在系統內，這樣能確保檢測到的數據信息能通過GPRS無線網絡傳送到GGSN，對數據信息進行處理后再上傳到路由器上。（3）再傳輸給配電主站，實現自動化控制的目的。

3.4 配網通信綜合網管系統的建設

當有多種通信方式并存時，需要利用一個結構化的綜合管網系統來對各種類型的通信網絡和通信設備進行監管，所以，在進行配電網自動化建設過程中，需要構建一個可以對GPRS和EPON兩種通信方式進行監控的綜合網管系統。此系統主要包括了通信資源模塊、信息一體化收集平臺以及系統綜合監視模塊。利用通信綜合管網系統可以更好的對配網進行實施監控，并且可以對電網的無功功率、有功功率、電壓、電流、電能質量以及電氣設備的運行情況繼續監控，并對電能進行分項計量，構建能耗動態數據平臺，并可以實現故障的擾動錄波、故障錄波、故障定位以及故障隔離等功能。

4 結語

綜上所述，電力系統的配網自動化是我國電網智能化發展的關鍵部分，現階段，我國在電力系統配網自動化建設工作中缺乏標準化和規范化的標準，使建設工作存在一定的缺陷。通過分析和討論配網自動化系統的通信方式，并且對EPON通信技術和GPRS技術的工作原理以及在自動化系統應用中的可行性進行分析，結果表明，配網自動化通信系統具有較大的發展空間和前景。