电能量采集系统通道建设的初步研究

裴红兰,梁润元,郝俊博

(1.运城供电分公司,山西运城 044000;2.原平供电支公司,山西原平 034100)

电能量采集系统通道建设的初步研究

裴红兰1,梁润元2,郝俊博1

(1.运城供电分公司,山西运城 044000;2.原平供电支公司,山西原平 034100)

主要结合运城地区电能量采集系统的建设情况,侧重对电能量数据采集的远程通信信道初步研究,分析了采集系统通道的几种通讯方式的区别,说明了在规划、设计阶段,几种通讯方式相结合的选用方案。

电能量采集;系统;通道建设

0 引言

随着用电管理水平的不断提高,抄表自动化将取代人工抄表,从根本上解决抄表不到位、估抄、误抄、漏抄等现象,以及抄表数据不准时、不同时、不准确等问题,克服了统计数据慢、报表周期长等缺点。为了实现用户和变电站远抄自动化,改变和加强电量统计实时性及准确性,需建立一套电能量采集系统,以完善自动抄表等具体功能。

终端通讯采用码分多址 (CDMA)、通用分组无线服务技术 (GPRS)、电话拨号 (PSTN)、专线光缆等方式,以CDMA/GPRS为主。结合本地区运程通道的运行情况,认为采用CDMA/GPRS进行电力抄表比较方便、经济。

1 光纤专网通讯

光纤通信是以光波为载体,以光纤为传输媒质的一种通信方式。

光纤专网具有如下特点:从建设成本来考虑,光纤建设及硬件设备成本较高,但一次投入,长期使用;从运行维护考虑,光纤专网维护费用低,自主应用程度高,容量不受限制;从可靠性方面考虑,高速通信,可靠性比较高;从信息安全考虑,属于专网运行,安全性高;从影响因素考虑,光纤专网完全不受电磁干扰和天气影响;从通信实时性考虑,二层通信,网络实时性强。

总的来说,专线通讯、通讯质量和通讯速度以及运行中的维护工作量方面都是最佳的,但是具体实施中布线工程较大,且成本高昂,对于大用户来说全面进行专线方式是不可行的。目前,对变电站采用的是专线方式,电话为备用通道。

2 无线专网通讯

无线专网是指目前国外流行的窄带移动数据通信系统。与传统移动通信系统的数据传输相比 ,无线专网具有低成本、高频谱利用率、高可靠性等优点。在电力配电自动化系统中 ,它是一种理想的数据采集和传输的通信网络或备用通道。

无线专网具有如下特点:从建设成本来考虑,无线专网投资成本较低;从运行维护考虑,维护费用较低,但受他人制约程度大;从容量方面考虑,无线专网容量受限制;从可靠性方面考虑,可靠性较差;从信息安全考虑,无线专网运行,安全性较高;从影响因素考虑,无线专网受电磁干扰和天气影响大;从通信实时性考虑,轮询工作方式,速率低,实时性差。

3 中压载波通讯

中压载波通信是一种以已有的电力线作为通信信道,进行语音或数据传输的特殊通信方式。它将载有信息的高频信号调制在电流上,用电力线进行传输,接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来,传送到计算机或电话,实现信息传递。

中压载波技术只需在中压电力线两端安装载波装置,这使得在中压电力线上实现数据通信方便可行,特别在没有光缆到达或采用光缆成本太高的地区,或者是需要较大带宽完成电网管理、配网自动化时更有意义。中压载波技术可以作为光纤通信网的补充或接入网使用,中压电力线通信技术的应用将使得电力通信系统的建设工期缩短、维护工作量减少,而且更有利于电力运营管理和实现故障准确定位,从而为供、用电部门加强内部设备管理、提高运行水平、保障供用电可靠性以及抢修工作提供了便利的实现条件,减少通信网络投资。

特点:从建设成本来考虑,中压载波投资成本较低;从运行维护考虑,维护费用较低,自主应用;从容量方面考虑,中压载波容量受限制;从可靠性方面考虑,可靠性较差;从信息安全考虑,专网运行,安全性较高;从影响因素考虑,受电网负载和结构影响大;从通信实时性考虑,轮询工作方式,实时性差。

4 GPRS/CDMA通讯

4.1 GPRS通讯

GPRS(General Packet Radio Service),通用无线分组业务,是一种基于GSM系统 (全球移动通讯系统)的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的技术,方法是以 “分组”的形式传送资料到用户手上[1]。企业虚拟专用网络 (VPN)方式与GPRS连接见图1。

图1 企业VPN专网方式与GPRS连接

GPRS通讯具有如下特点。

a)全球移动通讯系统 (GSM)网络将语音业务和数据业务 (GPRS)分离,占用不同的无线资源,互不干扰。但当语音业务繁忙时,会挤占GPRS资源,可能会对GPRS通讯有影响。尤其当区域内GPRS资源数据不足时,导致终端交替上线情况,从而影响系统的正常使用,同时也会增大通讯流量费用。

b)由于采用的是分组交换,连接比电路交换连接要差一些,因此,使用GPRS会发生一些包丢失现象。实际应用中,UDP通讯的终端丢包较严重。

c)由于采用公网进行数据传输,从安全性考虑不如CDMA通讯。

4.2 CDMA通讯

CDMA(Code Division Multiple Access)又称码分多址,是在无线通讯上使用的技术。CDMA允许所有的使用者同时使用全部频带,并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯,完全不必考虑到讯号碰撞的问题。CDMA通讯网络图见图2。

图2 CDMA通讯网络

CDMA通讯具有如下特点。

a)CDMA网络语音业务和数据业务没有在无线资源上分离,而是使用同一资源。当数据业务繁忙时,会过多占用无线资源而影响语音业务,对此,无线运营商可能会采取 “非常手段”解决语音用户的通讯而影响数据业务。

b)CDMA不绑定IP,可能导致的问题主要体现在:由于CDMA1X业务采用动态IP分配方式,当终端每一次拨号上线后,所获取的IP地址与上次不一致,系统为了保证数据的准确性,都必须更新系统路由表 (IP对应表),当终端数量较多,上下线频繁时,也会严重影响系统性能。

c)由于终端数据传输实际集中,在终端所设数据上报时间点,几乎所有终端发送数据,导致CDMA运营商PCF模块中SDE单元严重拥塞。一方面导致别的终端无法上线,另一方面,在此时别的用户也无法通过CDMA无线上网或上网速率严重下降,导致CDMA其他用户投诉严重。

无论是CDMA还是GPRS,都存在以下弊端:受信号覆盖范围的影响较大,能否在某处使用,完全取决于运行商的系统建设情况,受制于人;无线信号可能会被人为屏蔽从而影响现场的使用;服务质量受制于运营商的服务,因为系统一旦发生故障,集成商或用户是无法独立解决问题的,因为系统的环节太多,可能是 CDMA/GPRS系统的问题,也可能是网络的问题等等,容易产生推诿,一旦运营商或网络服务不佳,对系统质量的影响就会很大。但是这两种方式同时具备组网方便、造价低廉、传输速度较快等特点,在用户电能数据自动采集方面有着不可替代的作用。

5 结论

经过对4种通讯方式进行对比分析,发现科学合理地利用好各种通讯方式,对电能量采集系统的建设和运行质量、数据完整性等各项指标都具有重要的影响。根据电能量采集系统在运城地区的应用情况,结合各种通讯方式的优缺点对比分析,提出下列方案:用户电能量采集采用GPRS通讯,可以解决投资相对较少、覆盖范围广等特点;可适当引用部分CDMA通讯 (如台区电能量采集采用CDMA通讯)进行方便对比分析,又结合CDMA通讯的优点和GPRS通讯方式形成竞争势态;结合变电站光纤专网的覆盖范围,针对变电站电能量信息采集采用专线通讯为主电话为辅的方式,比较科学合理。

[1] 文志成.GPRS网络技术 [M].北京:电子工业出版社,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

裴红兰 (1981-),女,山西运城人,2004年毕业于西安交通大学计算机专业,助理工程师,从事营销自动化专业;

梁润元 (1972-),男,山西定襄人,2007年毕业于中央党校经济管理专业,助理工程师,从事营销管理专业;

郝俊博 (1981-),男,山西定襄人,2004年毕业于西安交通大学计算机专业,助理工程师,从事自动化专业。