摘 要：文章分析了配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)對(duì)通信的要求，對(duì)光纖通信、配電線路載波通信、無(wú)線公網(wǎng)通信、無(wú)線專網(wǎng)通信幾種主要通信方式進(jìn)行比較和建議，最后介紹了南京電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)通信方式的選擇和實(shí)踐情況。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；通信方式；通信網(wǎng)絡(luò)

配電自動(dòng)化是提高供電可靠性和供電質(zhì)量、擴(kuò)大供電能力、實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一。配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，需要選擇合適的配電自動(dòng)化通信方式，探討出一種能夠滿足配網(wǎng)自動(dòng)化要求的技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、價(jià)格合理，并適合配電網(wǎng)應(yīng)用的通信技術(shù)及結(jié)構(gòu)模式。

1 配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信的要求

配電系統(tǒng)自動(dòng)化程度的重要標(biāo)志是通信是否符合自動(dòng)化的要求，因此通信是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。它擔(dān)負(fù)著設(shè)備及用戶與自動(dòng)化的聯(lián)絡(luò)、信息的處理、命令的發(fā)送和返回以及所有數(shù)據(jù)的傳遞。配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信的總體要求有如下幾個(gè)方面：

1.1 滿足通信可靠性需求

配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)一般安裝在戶外，要求通信系統(tǒng)必須能在惡劣的運(yùn)行環(huán)境下可靠工作。此外配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)將在較強(qiáng)的電磁干擾（EMI）下工作，間隔放電、電暈、諧波干擾、雷電、故障、涌流等電磁干擾會(huì)對(duì)通信的可靠性產(chǎn)生很大的影響，因而通信系統(tǒng)要具有很高抗干擾能力。

1.2 滿足數(shù)據(jù)傳輸速率需求

配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，在選擇通信方式時(shí)，一方面應(yīng)根據(jù)不同層次選擇合適的通信速率，另一方面應(yīng)留有足夠的帶寬，以滿足今后發(fā)展的需要。

1.3 滿足通信實(shí)時(shí)性要求

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高，特別是系統(tǒng)故障時(shí)，實(shí)時(shí)性是保證系統(tǒng)快速確定故障、完成故障隔離、恢復(fù)供電的基礎(chǔ)條件。

1.4 滿足通信不受停電、故障的影響

配電自動(dòng)化的饋線自動(dòng)化功能要求能通過(guò)通信系統(tǒng)對(duì)停電區(qū)域的開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，提高供電可靠性，因此要保障故障發(fā)生時(shí)停電區(qū)域仍能正常進(jìn)行通信。

1.5 滿足通信經(jīng)濟(jì)性要求

在選擇配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)時(shí)，不僅要考慮當(dāng)前通信系統(tǒng)的造價(jià)，還應(yīng)考慮通信系統(tǒng)長(zhǎng)期使用和維護(hù)的費(fèi)用。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)性較好的通信方式，以節(jié)省建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用。

1.6 滿足維護(hù)的易操作性要求

盡量選擇具有通用性標(biāo)準(zhǔn)化程度高的設(shè)備，選擇標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約，不僅可以提高系統(tǒng)兼容性，方便今后的擴(kuò)展，還便于使用和維護(hù)。

2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主要通信方式

配電自動(dòng)化可選的通信技術(shù)主要包括光纖通信、配電線路載波通信、無(wú)線公網(wǎng)通信、無(wú)線專網(wǎng)通信幾種方式：

2.1 光纖通信

光纖通信是以光波作為信息載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的通信方式。主要特點(diǎn)是速率高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、組網(wǎng)方式靈活，可以實(shí)現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)傳輸。光纖通信的缺點(diǎn)是，一次性建設(shè)投資大、施工架設(shè)比較困難、維護(hù)費(fèi)用高?；贓PON（以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸，綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)低成本、高帶寬、擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活快速的服務(wù)重組的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 配電線路載波通信

配電線路載波通信借助電力線傳輸載波信號(hào)，為配電站內(nèi)終端設(shè)備與主站系統(tǒng)之間提供“最后一公里”數(shù)據(jù)通信通道，可作為光纖通信的重要補(bǔ)充手段，模擬載波向數(shù)字載波通信使中壓電力線載波通信機(jī)性能得到大幅提升。中壓載波通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是除信號(hào)耦合器及二次通信電纜外不需要在通信線路上更多地投入，缺點(diǎn)是其研發(fā)與應(yīng)用一直以來(lái)都受到傳輸衰減、噪聲干擾及復(fù)雜時(shí)變特性等諸多關(guān)鍵技術(shù)難題的困擾。

2.3 無(wú)線公網(wǎng)通信

無(wú)線公網(wǎng)通信技術(shù)主要有GPRS/CDMA、3G、4G等。

GPRS是GSM網(wǎng)絡(luò)的演變形式，是在演變進(jìn)程中推出的一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)，將移動(dòng)通信技術(shù)與IP技術(shù)有機(jī)結(jié)合，組成了移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)。GPRS采用分組交換技術(shù)，適合突發(fā)、頻繁、間斷、少量數(shù)據(jù)傳送，也適于偶爾的大量數(shù)據(jù)傳輸，具有傳輸率高且可靠、網(wǎng)絡(luò)資源利用率高、經(jīng)濟(jì)性好、網(wǎng)絡(luò)接入速度快等特點(diǎn)。

3G（第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)）主要有W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等3G標(biāo)準(zhǔn)。3G技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能極大地增加系統(tǒng)容量、提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。此外利用在不同網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫漫游技術(shù)，可將無(wú)線通信系統(tǒng)和Internet連接起來(lái)，從而可對(duì)移動(dòng)終端用戶提供更多更高級(jí)的服務(wù)。

4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱。4G LTE系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快50倍，上傳的速度也能達(dá)到50Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署，有著不可比擬的優(yōu)越性。

2.4 無(wú)線專網(wǎng)通信

目前在城市配電網(wǎng)中應(yīng)用的無(wú)線專網(wǎng)通信技術(shù)主要包括230M無(wú)線電臺(tái)、Mobitex、Wimax和McWiLL等。

WiMax（即全球微波互聯(lián)接入）是一項(xiàng)新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km，具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點(diǎn)。Mobitex、Wimax和McWiLL的最大問(wèn)題是很難獲得國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)對(duì)專用無(wú)線頻段的使用權(quán)。

230MHz數(shù)傳電臺(tái)使用國(guó)家無(wú)線電管理委員分配給電力專用的無(wú)線頻點(diǎn)（包括15個(gè)雙頻頻點(diǎn)和10個(gè)單頻頻點(diǎn)），具有響應(yīng)速度快、通信時(shí)延短、技術(shù)成熟并其具有建網(wǎng)成本低等優(yōu)勢(shì)，但也存在著通道利用率低的不足。南京地區(qū)現(xiàn)有頻點(diǎn)主要供負(fù)荷管理系統(tǒng)使用。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通信方式比較及建議

各種通信方式均有其優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)不同通信方式的特點(diǎn)，結(jié)合具體配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)實(shí)條件，合理選擇，最大限度地利用各種有利條件，是建設(shè)優(yōu)良配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的前提條件。混合通信方式是較好的選擇，能以比較經(jīng)濟(jì)的方式滿足配電網(wǎng)的具體要求，不同層次采用不同的通信方式。建議如下：

⑴應(yīng)根據(jù)通信規(guī)劃、現(xiàn)有通信條件和配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的需求，按分層配置、資源共享的原則予以確定。根據(jù)配電網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)所采用的分層架構(gòu)，即主干通道與分支通道的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主干道宜采用光纖、無(wú)線擴(kuò)頻、數(shù)字微波等方式與主站通信；分支則選用配電線載波、無(wú)線、電話線等方式通信。

⑵根據(jù)不同站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一遙、二遙、三遙業(yè)務(wù)的差異，選擇不同的通信方式。一遙、二遙站點(diǎn)采用成本最低的無(wú)線通信，三遙站點(diǎn)采用光纖或電力載波通信。

⑶對(duì)于開(kāi)閉所、開(kāi)關(guān)站、柱上斷路器等需要實(shí)現(xiàn)“遙控”功能的重點(diǎn)站點(diǎn)，建議首先選擇光纖網(wǎng)絡(luò)通信方式，系統(tǒng)對(duì)可靠性要求較高的場(chǎng)合，可使用星形結(jié)構(gòu)或具有自愈能力的光纖雙環(huán)網(wǎng)。在光纜不能達(dá)到的區(qū)域，可以采用配電線載波通信方式作為補(bǔ)充。

⑷對(duì)于不需要實(shí)現(xiàn)遙控功能的站點(diǎn)，在光纜不易鋪設(shè)或光纜鋪設(shè)成本過(guò)大的區(qū)域，可以采用無(wú)線（專網(wǎng)、公網(wǎng)）通信方式。

⑸對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求不高且量大面廣的數(shù)據(jù)采集，如大部分架空線路的配電設(shè)備和數(shù)量眾多的配電變壓器，也可以采用無(wú)線（專網(wǎng)、公網(wǎng)）通信方式。

4 南京電網(wǎng)配電自動(dòng)化通信方式的選擇和通信系統(tǒng)建設(shè)

4.1 南京電網(wǎng)配電自動(dòng)化通信方式的選擇

南京配電自動(dòng)化二期建設(shè)于2013年6月開(kāi)始建設(shè)，建設(shè)范圍涉及南京市西南板塊的278條配電線路。共改造371座環(huán)網(wǎng)柜、95座開(kāi)閉所、383臺(tái)柱開(kāi)，更換30臺(tái)看門狗功能斷路器，加裝879套配電終端，敷設(shè)光纖351公里。

新街口中心區(qū)、奧體中心區(qū)、青奧保電線路這三個(gè)核心區(qū)域的線路設(shè)備采用“三遙”與“兩遙”相結(jié)合的配電自動(dòng)化建設(shè)模式。對(duì)于“三遙”方式改造的開(kāi)關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)等設(shè)備，采用光纖通信為主。對(duì)于“兩遙”方式改造的設(shè)備，采用3G無(wú)線通信方式。板橋-鐵心橋新城區(qū)的郊區(qū)線路共約有57條線路215臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)通過(guò)加裝帶無(wú)線通訊功能的故障指示器實(shí)現(xiàn)“兩遙”功能，可采集電流和故障信息，采用3G無(wú)線通信方式。

4.2 主站至變電站的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

主站至變電站的配電通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖傳輸網(wǎng)方式，架構(gòu)如圖1所示，變電站匯集的信息以IP方式通過(guò)專用路由器接入到SDH/MSTP通信網(wǎng)絡(luò)。

4.2 變電站至配電終端的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

變電站至開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜配電終端的通信網(wǎng)絡(luò)，采用光纖專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。配電通信網(wǎng)接入層主要采用EPON（以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)無(wú)源光纖傳輸，通信接入層網(wǎng)架如圖2所示。結(jié)合此次試點(diǎn)配電線路的實(shí)際走向，基本采用“手拉手”型保護(hù)組網(wǎng)方式，OLT1和OLT2分別安裝在不同的110kV/35kV變電所，ONU設(shè)備安裝在配電終端處，光纜中斷或OLT設(shè)備失效時(shí)均能實(shí)現(xiàn)保護(hù)，由ONU設(shè)備選擇接入不同的OLT。

4.3 無(wú)線系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)南京配電自動(dòng)化工程選點(diǎn)及改造方案的實(shí)際情況，部分“兩遙點(diǎn)”將使用無(wú)線3G公網(wǎng)通信方式。鑒于“二遙點(diǎn)”涉及配電設(shè)備及配電網(wǎng)安全運(yùn)行，南京配網(wǎng)自動(dòng)化采用通信運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)線 VPDN 專網(wǎng)業(yè)務(wù)，為配電自動(dòng)化獨(dú)立開(kāi)辟專用接入點(diǎn)名稱（APN），在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上與運(yùn)營(yíng)商其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相隔離。

典型無(wú)線VPDN專網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要包括無(wú)線通信模塊、無(wú)線接入網(wǎng)、AAA服務(wù)器及VPDN接入設(shè)備等網(wǎng)元。無(wú)線通信模塊使用專用APN名稱接入VPDN專網(wǎng)，在AAA服務(wù)器身份認(rèn)證后獲取固定IP地址，以建立可靠連接將采集數(shù)據(jù)信息在運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心匯聚，然后經(jīng)光纖專線傳送至配電主站。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《配電自動(dòng)化技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，在采用無(wú)線公網(wǎng)通信方式時(shí)應(yīng)符合電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定要求。VPDN設(shè)備接入側(cè)和配電主站交互側(cè)應(yīng)配置相應(yīng)的安全機(jī)制，如防火墻、單向物理隔離裝置等安防措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

配電通信設(shè)備工作環(huán)境惡劣、分布廣泛、數(shù)量眾多、系統(tǒng)復(fù)雜，考慮配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性、設(shè)備自身的監(jiān)控性及建設(shè)費(fèi)用等多方面的因素，必須因地制宜選擇合適的通信方式才能適應(yīng)配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展，發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。南京供電公司采用光纖結(jié)合無(wú)線公網(wǎng)的通信方式來(lái)開(kāi)展配電自動(dòng)化建設(shè)，實(shí)踐效果較好。