配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的通信方式研究

趙奇勝

（山東聯(lián)合電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，山東 濟南 250100）

0 引言

在整個電力系統(tǒng)中，配網(wǎng)系統(tǒng)的主要作用就是進行電能分配。配網(wǎng)系統(tǒng)是整個電力系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個組成部分。配網(wǎng)系統(tǒng)自動化在實現(xiàn)過程中主要利用了電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等各種先進的技術(shù)，系統(tǒng)通過對各種信息和參數(shù)進行集成整理后，就能夠?qū)φ麄€配電網(wǎng)絡(luò)運行狀況和事故狀況進行及時監(jiān)測管理，并實現(xiàn)保護和控制功能。我國當(dāng)前的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)取得了一定成果，但其中仍然存在一些問題，因此針對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信方式進行研究具有重要的實踐意義。

1 配網(wǎng)自動化通信協(xié)議

在搭建配網(wǎng)系統(tǒng)過程中，通信協(xié)議是非常關(guān)鍵的一個部分。通信協(xié)議屬于一種人工語言的相關(guān)語法規(guī)則，其主要是利用在執(zhí)行器和調(diào)度器的通信過程中。目前常用的通信協(xié)議有3 種，在實際應(yīng)用過程中，會根據(jù)通信設(shè)備類型的不同而設(shè)置不同格式的通信協(xié)議。鑒于此，通信主站必須要將所有的協(xié)議格式包含在內(nèi)，同時還要設(shè)置開放式的結(jié)構(gòu)，這樣才能夠為數(shù)據(jù)的接收以及信息的補充提供便利[1]。

配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)通常采取的是網(wǎng)絡(luò)通信模式，而且點對點通信模式應(yīng)用也比較廣泛，通信模式不同實際所對應(yīng)的通信協(xié)議也存在一定差異。在點對點通信模式下，通常會針對OSI 模型內(nèi)部的低兩層和最高一層配備專用的通信信道[2]。

2 配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 光纖通信技術(shù)

光纖通信模式下主要是利用光纖和光波來作為傳輸介質(zhì)和載波。與傳統(tǒng)通信方式相比，光纖通信方式下通信容量更大，信息傳輸過程中實際產(chǎn)生的傳輸損耗也更低，且傳輸帶寬更大。當(dāng)前，在實際應(yīng)用中，光纖通信網(wǎng)絡(luò)主要有有源光網(wǎng)絡(luò)和無源光網(wǎng)絡(luò)兩種類型[3]。無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實際應(yīng)用過程中取消了有源激光發(fā)生器，因此這種技術(shù)與有源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，在實際應(yīng)用成本方面更低，后期網(wǎng)絡(luò)維護更加便捷，業(yè)務(wù)開展也更具透明性，版本升級也更加容易。

2.2 中壓載波通信技術(shù)

中壓電力載波通信方式主要的載體是中壓配網(wǎng)線路。由于電力載波具有頻率選擇性和使命性等一些固有的特征，因此在目前的配網(wǎng)建設(shè)過程中仍然需要解決一些問題。但是這種通信方式具有經(jīng)濟性好、操作便捷等一些優(yōu)勢，在所有的通信技術(shù)中發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用背景都比較良好。在高壓配網(wǎng)中，通過利用電力載波器和阻波器能夠?qū)崿F(xiàn)一些信息和命令的高速傳輸[4]。

2.3 無線公網(wǎng)通信技術(shù)

目前，我國的電信、聯(lián)通、移動等是中國公用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主體，中國公用網(wǎng)絡(luò)主要是面向公共開放的一種通信系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備。在無線通信技術(shù)中最為常見的屬于抗衰落技術(shù)以及數(shù)字調(diào)制調(diào)節(jié)技術(shù)等。在一些大數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中也會應(yīng)用到移動無線網(wǎng)絡(luò)，但是移動無線網(wǎng)絡(luò)在大數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用具有較大的局限性，且通常是應(yīng)用在間斷突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸過程中。無線通信技術(shù)目前主要有GSM、GPRS 及EDGE 等[5]，GSM 主要指的是全球移動通信系統(tǒng)，也被稱為是全球通，第2 代移動通信技術(shù)，其主要采取的是數(shù)字調(diào)試方式，數(shù)據(jù)傳輸主要是通過短信息方式來實現(xiàn)，費用低是其最大特點，但是在實際進行信息傳輸過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)不確定性和時延。GPRS 是在全球通通信技術(shù)的基礎(chǔ)上建立的一種數(shù)字傳輸技術(shù)，該技術(shù)在運營過程中主要利用的仍然是GSM 系統(tǒng)的信令信道。與GSM 系統(tǒng)相比較，GPRS 通信系統(tǒng)模式下用戶的每一幀可使用時隙增大，因此接入速率也得到了全面提升。

EDGE 也是通過GPRS 演化而來，3G 高速數(shù)據(jù)的接入必須要利用EDGE 系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的兩種通信系統(tǒng)相比較，EDGE 能夠同時支持多種調(diào)制編碼方案，實際采取的空中接口格式也達到了9 種，同時還能夠采取多種不同程度的錯誤控制措施。

2.4 無線專網(wǎng)通信技術(shù)

在OFDM 技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步地發(fā)展出了無線專用通信網(wǎng)絡(luò)。文章的研究過程中主要以TD-LTE 為主來介紹其具體特征。LTE 主要是一種在系統(tǒng)上行過程中所采用的技術(shù)，OFDMA 則主要是應(yīng)用在系統(tǒng)下行過程中，LTE 主要是通過3GPP 組織所實際制定的UMTS 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進步長期的發(fā)展后演化形成。LTE 還采用了多輸入多輸出等關(guān)鍵技術(shù)，從而使得LTE 的傳輸速率顯著提升，同時也能夠使整個系統(tǒng)頻譜效率得以提升。頻譜的分配也更具靈活性，整個系統(tǒng)容量得到了進一步擴充，并且系統(tǒng)覆蓋性能也得到明顯提升。

2.5 配網(wǎng)自動化通信關(guān)鍵技術(shù)的選擇

通過分析對幾種不同的通信方式已經(jīng)有了一定的了解，在具體進行配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信方式選擇和設(shè)計的過程中，應(yīng)該充分結(jié)合實際狀況，以各種通信技術(shù)的優(yōu)缺點為出發(fā)點來選擇出最佳、匹配性最好的通信方式。必須要充分保證系統(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩?，而且要盡可能的拓展信息傳播覆蓋范圍和帶寬容量。而鑒于無線通信網(wǎng)的具體特征，在一些特定情況下通信安全和通信容量的實際需求，在構(gòu)建配電自動化系統(tǒng)過程中不能夠?qū)o線公網(wǎng)作為通信方式的首選。光纖通信以及中壓線電力載波由于實際的部署難度相對較大，而且要想實現(xiàn)全覆蓋的概率基本為零，因此配電自動化系統(tǒng)通信方式也不能將光纖通信和中壓線電力載波作為唯一媒介。

根據(jù)分析可知，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的主站和通信子站之間可以通過利用無線專用網(wǎng)來實現(xiàn)通信，這種設(shè)計方式完全能夠滿足通信系統(tǒng)的多種需求。針對網(wǎng)絡(luò)進行異構(gòu)化之后，充分利用大容量和高速路的光纖通信方式來構(gòu)建起分布式的子站，這種布局方式能夠全面提升我國配網(wǎng)自動化的整體水平，而且還能夠滿足在服務(wù)上的實際需求。

3 配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)方案研宄

3.1 配網(wǎng)通信系統(tǒng)方案組網(wǎng)原則

在進行配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)構(gòu)建的過程中首先必須要對傳輸媒介、設(shè)備器材的選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搭建以及應(yīng)急組網(wǎng)技術(shù)等的具體實施等相關(guān)問題進行充分考慮，其次，還需要充分結(jié)合實際的配網(wǎng)特征、配網(wǎng)規(guī)模來進行進一步改進。最后，通信網(wǎng)絡(luò)還要滿足覆蓋面廣、組網(wǎng)靈活、安全性高、可靠性強等一些特征，這樣才能保證整個通信系統(tǒng)運行的可靠性。

3.2 配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)方案設(shè)計

從層次結(jié)構(gòu)角度來看，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通常采取的都是分層結(jié)構(gòu)。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通常可以分為接入層、主站層、終端層三個層面。主站層通常設(shè)置在調(diào)度中心中，在110 kV 變電站中設(shè)置接入層，接入層主要使用的是PON 網(wǎng)絡(luò)和無線專用網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上來實現(xiàn)與終端之間的數(shù)據(jù)通信。在整個配電網(wǎng)絡(luò)中，不同的環(huán)網(wǎng)柜和柱上開關(guān)會設(shè)置相應(yīng)的終端。通信子站在接收到通信終端發(fā)出的各種信息之后，進行匯總處理并將具體數(shù)據(jù)源傳輸?shù)酵ㄐ胖髡局?。通信主站接收到子站發(fā)出的所有信息之后，會進行整理，并最終將其發(fā)送到主站內(nèi)。通信終端主要的作用是對用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)和終端所應(yīng)用的各種設(shè)備信息進行定期上傳，同時還需要對通信變電站內(nèi)部發(fā)出的各種控制信息進行接收。終端數(shù)據(jù)主要是通過通信子站的作用傳輸?shù)脚渚W(wǎng)通信主站中，針對不同層次結(jié)構(gòu)應(yīng)該采取差異化的通信技術(shù)，這樣才能實現(xiàn)管理的便捷化，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)對各種通信資源的高效利用。

4 結(jié)論

本文對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的通信方式進行了研究，以供參考。