【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為配網(wǎng)智能化建設(shè)提供了條件。文章從配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)不同類型的配網(wǎng)通信方式進(jìn)行對(duì)比分析，最后就如何構(gòu)建合理的配網(wǎng)通信系統(tǒng)，選取最佳通信模式提出建議。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化；通信方式；GPRS

配電自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)應(yīng)用的重要支持平臺(tái)，是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理的現(xiàn)代化。近年來(lái)，我國(guó)的電力事業(yè)得到了快速發(fā)展，取得了巨的大成就，同時(shí)人們對(duì)供電可靠性也提出了更高標(biāo)準(zhǔn)，因此，只有選擇可靠的通信系統(tǒng)，才能保證配電自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）終端節(jié)點(diǎn)數(shù)多。系統(tǒng)的終端監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量比同一地區(qū)輸電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)要大一個(gè)數(shù)量級(jí)。一般在我國(guó)一個(gè)中等城市，本系統(tǒng)需要的通信終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量可達(dá)上千個(gè)。（2）通信節(jié)點(diǎn)分布極其分散。單點(diǎn)的信息量較小，對(duì)實(shí)時(shí)性有一定的要求，需要進(jìn)行雙向通信。這就要求設(shè)計(jì)時(shí)必須在以上多個(gè)因素之間進(jìn)行權(quán)衡，才能保證通信方案的有效性和經(jīng)濟(jì)性。（3）單個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信數(shù)據(jù)量小。配變監(jiān)測(cè)終端監(jiān)控對(duì)象是大量的配電變壓器，通信數(shù)據(jù)量較少，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信的要求包括：滿足數(shù)據(jù)傳輸需要，可不考慮圖像信息傳輸；速率應(yīng)滿足事故處理時(shí)通信的要求；每一級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能選用單一信道通信；信道維護(hù)量少、擴(kuò)容方便、可靠、造價(jià)低。

2.配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信系統(tǒng)的要求

為滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的要求，通信系統(tǒng)必須滿足以下幾個(gè)要求：（1）可靠性：配網(wǎng)的通信設(shè)備絕大部分部暴露在室外，要能抵抗雨、雪、冰雹、狂風(fēng)和雷陣雨等惡劣的氣候條件和長(zhǎng)時(shí)間的陽(yáng)光照射。通信系統(tǒng)應(yīng)能抵抗強(qiáng)電磁干擾和雷電，在停電和電網(wǎng)故障時(shí)依靠自身電力能夠保持通信的時(shí)間長(zhǎng)短也是一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)通信設(shè)備大部分安裝在桿塔上，要考慮到安裝和維護(hù)的方便。（2）質(zhì)量性：高可靠性的保護(hù)傳輸通道，確保繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作和快速切除，改善和提高繼電保護(hù)動(dòng)作性能，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。（3）經(jīng)濟(jì)性：通信系統(tǒng)的先進(jìn)性與建設(shè)費(fèi)用是矛盾的，應(yīng)該選擇先進(jìn)性與建設(shè)費(fèi)用的最佳組合，使其性價(jià)比最高。（4）開(kāi)放性和擴(kuò)充性：由于配網(wǎng)系統(tǒng)存在多個(gè)廠家設(shè)備和多種通信方式和協(xié)議，建立配電通信主網(wǎng)時(shí)一定要選用開(kāi)放性好的通信技術(shù)，同時(shí)配網(wǎng)設(shè)備會(huì)逐年增加，要求通信系統(tǒng)的尋址方式靈活有效且有足夠的容量。為保護(hù)投資，應(yīng)選擇可以平滑升級(jí)的通信技術(shù)。（5）雙向通信能力和傳輸速率：應(yīng)滿足配電自動(dòng)化系統(tǒng)在功能上具備雙向通信的要求，也應(yīng)該滿足通信的實(shí)時(shí)性需求；另外，在設(shè)計(jì)通信方式的時(shí)候，還必須留有足夠的帶寬，以滿足將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)建的要求。

3.配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信方式

3.1 光纖通信

光纖通信是以光波作為信息載體，傳輸介質(zhì)為光導(dǎo)纖維。光纖具有傳輸速度快、干擾性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，主要傳輸數(shù)字信號(hào)。光纖通信相比于其他通信方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）光纖傳輸抗干擾性強(qiáng)，損耗小，幾乎無(wú)誤碼現(xiàn)象；（2）一組光纖可以同時(shí)傳輸多組數(shù)據(jù)，互不干擾；（3）架設(shè)簡(jiǎn)單，組建方便，受外界影響??；（4）能夠使配電網(wǎng)與控制網(wǎng)中的強(qiáng)電和弱點(diǎn)分開(kāi)，增設(shè)了設(shè)備的安全性；（5）傳輸?shù)娜萘靠蛇_(dá)到10Gbit/s，是目前最在傳輸容量的方式。

3.2 配電線載波

配電線載波通信是利用已有的電力架空明線或地埋電纜通過(guò)配電載波設(shè)備來(lái)傳遞語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)是：（1）利用現(xiàn)有的配電線路傳輸不需另外鋪專用通信線路，能連接電網(wǎng)關(guān)心的任何測(cè)控點(diǎn)；（2）其安全性為電力部門(mén)所控制，因而便于管理缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸速率較低，容易受到干擾、非線性失真和信道間交叉調(diào)制的影響。除了傳統(tǒng)的電力載波，目前采用擴(kuò)頻載波或正交頻分復(fù)用技術(shù)的配電線載波也有所應(yīng)用，其特點(diǎn)是能在傳統(tǒng)載波機(jī)無(wú)法開(kāi)通的線路上穩(wěn)定工作，具有長(zhǎng)距離中繼等功能，主要應(yīng)用于路線長(zhǎng)、面積廣的農(nóng)網(wǎng)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)及無(wú)法敷設(shè)通信線路的特殊場(chǎng)合。

3.3 GPRS

GPRS（Genera1PacketRa-dioService）即通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)，是一種基于包的無(wú)線分組交換技術(shù)，它突破了GSM只能提供電路交換的思維模式，是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)基站和基站控制全面升級(jí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)疊加GPRS核心網(wǎng)絡(luò)（SGSN+GGSN）來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的分組交換，提供端到端或端和互聯(lián)網(wǎng)（包括專用網(wǎng)絡(luò)）的廣域無(wú)線IP連接。

優(yōu)點(diǎn)：（1）通信速率高。通信數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，GPRS提供高達(dá)115kb/s的傳輸速率（最高值為171.2kb/s，不包括FEC）。（2）永遠(yuǎn)在線。由于分組型傳輸不占信道，因此用戶可以長(zhǎng)時(shí)間保持與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接，而不必進(jìn)行頻繁的連接和斷開(kāi)操作，真正實(shí)現(xiàn)“永遠(yuǎn)在線，永遠(yuǎn)連接”。（3）通信費(fèi)用按流量的多少進(jìn)行計(jì)費(fèi)。由于采用了分組交換技術(shù)，并且吸取了過(guò)去電路交換時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只能按時(shí)長(zhǎng)計(jì)費(fèi)的弱點(diǎn)，GPRS被設(shè)計(jì)成可以采用按流量計(jì)費(fèi)。從而節(jié)省用戶上網(wǎng)費(fèi)用，大大推動(dòng)了無(wú)線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。（4）不需要額外搭建新的網(wǎng)絡(luò)，可直接利用無(wú)線公網(wǎng)平臺(tái)，進(jìn)行業(yè)務(wù)信息的傳輸。前期投資少、見(jiàn)效快；后期升級(jí)、維護(hù)成本低。（5）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣。

GPRS系統(tǒng)建網(wǎng)方便、無(wú)需布線，只要有移動(dòng)信號(hào)的地方，就能實(shí)現(xiàn)GPRS信息的傳輸，受區(qū)域限制。缺點(diǎn)：（1）無(wú)線GPRS通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍雖廣，但實(shí)際通信易受地理位置的影響，存在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有覆蓋到的“盲點(diǎn)”，想要實(shí)現(xiàn)通信就必定受制于運(yùn)營(yíng)商對(duì)無(wú)線基站建設(shè)投入的力度，需要花很大的精力與無(wú)線運(yùn)營(yíng)商討論信號(hào)覆蓋范圍問(wèn)題。（2）在部分無(wú)線信號(hào)覆蓋到的范圍，存在信號(hào)不穩(wěn)定的情況。配電網(wǎng)終端會(huì)在信號(hào)不穩(wěn)定的狀況下，持續(xù)發(fā)送“心跳”報(bào)文，給無(wú)線基站“匯報(bào)”通信連接情況。報(bào)文數(shù)據(jù)容量雖小，但不斷重復(fù)地發(fā)送，會(huì)造成通信流量劇增，因此造成一個(gè)終端一個(gè)月的通信費(fèi)用高達(dá)幾百元，甚至上千元，導(dǎo)致通信成本倍增。（3）配電網(wǎng)終端站點(diǎn)里，有相當(dāng)一部分建在大樓的負(fù)一層或以下層，即使當(dāng)?shù)責(zé)o線信號(hào)已覆蓋到，但信號(hào)強(qiáng)度非常弱，通信質(zhì)量效果很差。部分終端站點(diǎn)在敞開(kāi)房門(mén)前，通信質(zhì)量相當(dāng)好；關(guān)上房門(mén)后，信號(hào)大大減弱，難以實(shí)現(xiàn)正常通信。（4）傳輸時(shí)延和服務(wù)質(zhì)量，GPRS和EDGE都是基于GSM網(wǎng)絡(luò)的高速的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，GSM網(wǎng)絡(luò)是語(yǔ)音優(yōu)先的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速是通過(guò)占用GSM的語(yǔ)音信道來(lái)達(dá)到的，數(shù)據(jù)用戶的發(fā)展會(huì)因語(yǔ)音用戶而受到限制；在語(yǔ)音高峰時(shí)，無(wú)法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。

4.構(gòu)建合理的配網(wǎng)通信系統(tǒng)建議

由于配網(wǎng)通信具有點(diǎn)多、面廣、單點(diǎn)信息量小的特點(diǎn)，全部采用光纖作為傳送通道，通信費(fèi)用太高，也不現(xiàn)實(shí)；全部采用GPRS或CDMA信息及時(shí)性和安全性又無(wú)法保證。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外目前比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為采用“光纖+中壓載波+GPRS”混合通信方式比較適合目前配網(wǎng)通信方式，即DTU、FTU監(jiān)測(cè)單元采用主干環(huán)網(wǎng)光纖和分支線路采用中壓數(shù)字載波機(jī)，TTU監(jiān)測(cè)單元采用GPRS（CDMA）傳遞信號(hào)。這樣既可以兼顧到配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)信息傳輸安全可靠的要求，也能降低建設(shè)費(fèi)用。解決方案如圖1所示。

4.1 實(shí)時(shí)信息采用自建通信通道

實(shí)時(shí)監(jiān)控10kV開(kāi)閉所，這些信息通過(guò)自建的專用通道（實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)/SDH2M口、SDH串121/光纖、音頻電纜、載波等）接入安全I(xiàn)區(qū)網(wǎng)絡(luò)（即調(diào)度網(wǎng)絡(luò)），同時(shí)在I區(qū)構(gòu)建D-SCADA主站系統(tǒng)。這部分的數(shù)據(jù)采集和控制是全實(shí)時(shí)的，即數(shù)據(jù)采集和控制都是即時(shí)傳送。D-SCADA主站系統(tǒng)通過(guò)物理隔離裝置連接位于Ⅲ區(qū)的接口服務(wù)器，以滿足安全性的要求。對(duì)于自建的專用通道，考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)盡量采用費(fèi)用較低的中壓載波（點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)）方式。

4.2 準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息采用公網(wǎng)的GPRS或CDMA

對(duì)于配變監(jiān)測(cè)信息，由于點(diǎn)多且對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，可以通過(guò)公共無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（如GPRS或CDMA）接入安全Ⅲ區(qū)網(wǎng)絡(luò)（即MIS網(wǎng)絡(luò)），同時(shí)在Ⅲ區(qū)構(gòu)建采集系統(tǒng)，進(jìn)行這部分?jǐn)?shù)據(jù)的采集匯總。這部分監(jiān)控只有數(shù)據(jù)采集和處理，沒(méi)有控制，且數(shù)據(jù)采集是準(zhǔn)實(shí)時(shí)的，即每天采集一次整點(diǎn)數(shù)據(jù)（24時(shí)），但事件（事故和越限）信息是即時(shí)傳送的。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，如何解決電網(wǎng)安全運(yùn)行、提高供電可靠性、保障供用電是電力系統(tǒng)急需解決的問(wèn)題。因此，要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化必須解決好通信的問(wèn)題，就要選擇可靠的通信系統(tǒng)，這樣才能保證配電自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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