裴紅蘭,梁潤元,郝俊博

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

電能量采集系統(tǒng)通道建設(shè)的初步研究

裴紅蘭1,梁潤元2,郝俊博1

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

主要結(jié)合運(yùn)城地區(qū)電能量采集系統(tǒng)的建設(shè)情況,側(cè)重對(duì)電能量數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程通信信道初步研究,分析了采集系統(tǒng)通道的幾種通訊方式的區(qū)別,說明了在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段,幾種通訊方式相結(jié)合的選用方案。

電能量采集;系統(tǒng);通道建設(shè)

0 引言

隨著用電管理水平的不斷提高,抄表自動(dòng)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(xiàn)象,以及抄表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)時(shí)、不同時(shí)、不準(zhǔn)確等問題,克服了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)慢、報(bào)表周期長等缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)用戶和變電站遠(yuǎn)抄自動(dòng)化,改變和加強(qiáng)電量統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)性及準(zhǔn)確性,需建立一套電能量采集系統(tǒng),以完善自動(dòng)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(wù)技術(shù) (GPRS)、電話撥號(hào) (PSTN)、專線光纜等方式,以CDMA/GPRS為主。結(jié)合本地區(qū)運(yùn)程通道的運(yùn)行情況,認(rèn)為采用CDMA/GPRS進(jìn)行電力抄表比較方便、經(jīng)濟(jì)。

1 光纖專網(wǎng)通訊

光纖通信是以光波為載體,以光纖為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。

光纖專網(wǎng)具有如下特點(diǎn):從建設(shè)成本來考慮,光纖建設(shè)及硬件設(shè)備成本較高,但一次投入,長期使用;從運(yùn)行維護(hù)考慮,光纖專網(wǎng)維護(hù)費(fèi)用低,自主應(yīng)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(wǎng)運(yùn)行,安全性高;從影響因素考慮,光纖專網(wǎng)完全不受電磁干擾和天氣影響;從通信實(shí)時(shí)性考慮,二層通信,網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

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

2 無線專網(wǎng)通訊

無線專網(wǎng)是指目前國外流行的窄帶移動(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。與傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸相比 ,無線專網(wǎng)具有低成本、高頻譜利用率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。在電力配電自動(dòng)化系統(tǒng)中 ,它是一種理想的數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)或備用通道。

無線專網(wǎng)具有如下特點(diǎn):從建設(shè)成本來考慮,無線專網(wǎng)投資成本較低;從運(yùn)行維護(hù)考慮,維護(hù)費(fèi)用較低,但受他人制約程度大;從容量方面考慮,無線專網(wǎng)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(wǎng)運(yùn)行,安全性較高;從影響因素考慮,無線專網(wǎng)受電磁干擾和天氣影響大;從通信實(shí)時(shí)性考慮,輪詢工作方式,速率低,實(shí)時(shí)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(jìn)行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶厥馔ㄐ欧绞?。它將載有信息的高頻信號(hào)調(diào)制在電流上,用電力線進(jìn)行傳輸,接受信息的調(diào)制解調(diào)器再把高頻信號(hào)從電流中分離出來,傳送到計(jì)算機(jī)或電話,實(shí)現(xiàn)信息傳遞。

中壓載波技術(shù)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信方便可行,特別在沒有光纜到達(dá)或采用光纜成本太高的地區(qū),或者是需要較大帶寬完成電網(wǎng)管理、配網(wǎng)自動(dòng)化時(shí)更有意義。中壓載波技術(shù)可以作為光纖通信網(wǎng)的補(bǔ)充或接入網(wǎng)使用,中壓電力線通信技術(shù)的應(yīng)用將使得電力通信系統(tǒng)的建設(shè)工期縮短、維護(hù)工作量減少,而且更有利于電力運(yùn)營管理和實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位,從而為供、用電部門加強(qiáng)內(nèi)部設(shè)備管理、提高運(yùn)行水平、保障供用電可靠性以及搶修工作提供了便利的實(shí)現(xiàn)條件,減少通信網(wǎng)絡(luò)投資。

特點(diǎn):從建設(shè)成本來考慮,中壓載波投資成本較低;從運(yùn)行維護(hù)考慮,維護(hù)費(fèi)用較低,自主應(yīng)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(wǎng)運(yùn)行,安全性較高;從影響因素考慮,受電網(wǎng)負(fù)載和結(jié)構(gòu)影響大;從通信實(shí)時(shí)性考慮,輪詢工作方式,實(shí)時(shí)性差。

4 GPRS/CDMA通訊

4.1 GPRS通訊

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

圖1 企業(yè)VPN專網(wǎng)方式與GPRS連接

GPRS通訊具有如下特點(diǎn)。

a)全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) (GSM)網(wǎng)絡(luò)將語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (GPRS)分離,占用不同的無線資源,互不干擾。但當(dāng)語音業(yè)務(wù)繁忙時(shí),會(huì)擠占GPRS資源,可能會(huì)對(duì)GPRS通訊有影響。尤其當(dāng)區(qū)域內(nèi)GPRS資源數(shù)據(jù)不足時(shí),導(dǎo)致終端交替上線情況,從而影響系統(tǒng)的正常使用,同時(shí)也會(huì)增大通訊流量費(fèi)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(huì)發(fā)生一些包丟失現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中,UDP通訊的終端丟包較嚴(yán)重。

c)由于采用公網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shù)。CDMA允許所有的使用者同時(shí)使用全部頻帶,并且把其他使用者發(fā)出的訊號(hào)視為雜訊,完全不必考慮到訊號(hào)碰撞的問題。CDMA通訊網(wǎng)絡(luò)圖見圖2。

圖2 CDMA通訊網(wǎng)絡(luò)

CDMA通訊具有如下特點(diǎn)。

a)CDMA網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)沒有在無線資源上分離,而是使用同一資源。當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)繁忙時(shí),會(huì)過多占用無線資源而影響語音業(yè)務(wù),對(duì)此,無線運(yùn)營商可能會(huì)采取 “非常手段”解決語音用戶的通訊而影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

b)CDMA不綁定IP,可能導(dǎo)致的問題主要體現(xiàn)在:由于CDMA1X業(yè)務(wù)采用動(dòng)態(tài)IP分配方式,當(dāng)終端每一次撥號(hào)上線后,所獲取的IP地址與上次不一致,系統(tǒng)為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,都必須更新系統(tǒng)路由表 (IP對(duì)應(yīng)表),當(dāng)終端數(shù)量較多,上下線頻繁時(shí),也會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。

c)由于終端數(shù)據(jù)傳輸實(shí)際集中,在終端所設(shè)數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)間點(diǎn),幾乎所有終端發(fā)送數(shù)據(jù),導(dǎo)致CDMA運(yùn)營商PCF模塊中SDE單元嚴(yán)重?fù)砣?。一方面?dǎo)致別的終端無法上線,另一方面,在此時(shí)別的用戶也無法通過CDMA無線上網(wǎng)或上網(wǎng)速率嚴(yán)重下降,導(dǎo)致CDMA其他用戶投訴嚴(yán)重。

無論是CDMA還是GPRS,都存在以下弊端:受信號(hào)覆蓋范圍的影響較大,能否在某處使用,完全取決于運(yùn)行商的系統(tǒng)建設(shè)情況,受制于人;無線信號(hào)可能會(huì)被人為屏蔽從而影響現(xiàn)場(chǎng)的使用;服務(wù)質(zhì)量受制于運(yùn)營商的服務(wù),因?yàn)橄到y(tǒng)一旦發(fā)生故障,集成商或用戶是無法獨(dú)立解決問題的,因?yàn)橄到y(tǒng)的環(huán)節(jié)太多,可能是 CDMA/GPRS系統(tǒng)的問題,也可能是網(wǎng)絡(luò)的問題等等,容易產(chǎn)生推諉,一旦運(yùn)營商或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不佳,對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量的影響就會(huì)很大。但是這兩種方式同時(shí)具備組網(wǎng)方便、造價(jià)低廉、傳輸速度較快等特點(diǎn),在用戶電能數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方面有著不可替代的作用。

5 結(jié)論

經(jīng)過對(duì)4種通訊方式進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)科學(xué)合理地利用好各種通訊方式,對(duì)電能量采集系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行質(zhì)量、數(shù)據(jù)完整性等各項(xiàng)指標(biāo)都具有重要的影響。根據(jù)電能量采集系統(tǒng)在運(yùn)城地區(qū)的應(yīng)用情況,結(jié)合各種通訊方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)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(duì)較少、覆蓋范圍廣等特點(diǎn);可適當(dāng)引用部分CDMA通訊 (如臺(tái)區(qū)電能量采集采用CDMA通訊)進(jìn)行方便對(duì)比分析,又結(jié)合CDMA通訊的優(yōu)點(diǎn)和GPRS通訊方式形成競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)態(tài);結(jié)合變電站光纖專網(wǎng)的覆蓋范圍,針對(duì)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(xué)合理。

[1] 文志成.GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù) [M].北京:電子工業(yè)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(yùn)城人,2004年畢業(yè)于西安交通大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè),助理工程師,從事營銷自動(dòng)化專業(yè);

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

郝俊博 (1981-),男,山西定襄人,2004年畢業(yè)于西安交通大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè),助理工程師,從事自動(dòng)化專業(yè)。