配网自动化通信技术探讨

张荣华

【摘要】随着现代科学技术的发展及人民生活水平的提高，用户对供电质量提出了更高的要求，通信作为保障配电网自动化系统安全稳定运行的手段显得越来越重要；文章结合配网自动化通信技术，分析各种通信方式在配网自动化中的应用。

一、概述

配网自动化，是利用现代电子、计算机、通信及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故下的检测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，构成完整的自动化系统，改进电能质量、提高供电可靠性、提高配网运行管理水平以及提高供电企业为用户服务水平，与用户建立更密切更负责的关系，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。

配网自动化通信是配网自动化系统中非常重要的环节，是配网自动化的神经系统。配电网运行数据信息的采集传输，配电网运行状态的改变、配电网的优化均通信通信系统，实现配电网自动化的关键在于通信。

二、配网自动化研究现状

配网自动化是西方国家70年代提出的概念，经过20多年的发展，到上世纪90年代在配网自动化系统的规划、设计、建设、管理等方面基本形成成熟的理论和实用化应用。国外配网自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远程抄表等系统于一体的配电管理系统，如欧洲法国、亚洲日本、韩国等国家都根据国内实际需求实现配网自动化，并取得较好效果。

国内配网自动化起步于上世纪90年代，较国外发达国家滞后20年，至今一直都有配电网自动化的探索和研究，其间曾对配电网GIS、配电网SCADA、配电网DA均做过研究和试点，取得了一些经验，但由于受通讯技术条件和一次设备的限制，没有取得实用性的成功。全国大部分配网自动化项目在具体的实施过程中主要以试点为主，大规模的推广仍然没有进行。随着配网一次设备和通讯网络技术的发展，近年进行的配电网自动化局部项目应用研究的成功，为配电网自动化的规划建设打下了良好基础。

三、配网自动化通信技术

配网自动化通信技术按通信介质可分为有线通信和无线通信方式，有线通信技术包含配电线载波以太网无源光网络（EPON）、工业以太网；无线通信技术包含微波通信、无线专网（如WiMAX）、无线公网（如GPRS、3G）等。

3.1有线通信方式

配电线载波：配电线载波通信方式是利用已有的电力架空明线或地埋电缆通过配电载波设备来传递语音和数据，其优点是：利用现有的配电线路传输不需另铺专用通信线路，能连接电网关心的任何测控点；窄带技术简单，价格低廉和容易实现的特点；其缺点是：由于其线路及元件参数非常复杂，电网中不同容量的配电变压器，不同电压等级的输电线路噪音，大量用户电器频繁操作产生的脉冲杂音导致载波信号在配电网中传输时信息衰减、反射，信号接收困难，数据传输速率较低；容易受到干扰、非线性失真和信道间交叉调制的影响。

以太网无源光网络：EPON采用点到多点结构、光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，他有高带宽、低成本、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容、方便管理；系统由光配线网（ODN﹙）、局端机房设备OLT﹚、用户终端设备（ONU）三个部分组成。

局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。

EPON在配网自动化通信中的优势：（1）服务范围广，节约光纤资源。（2）具有较高的安全可靠性。（3）成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。（4）非常高的网络带宽。（5）完善的网管功能。（6）安装方便。

工业以太网：工业以太网交换机组网的方式可以是环形、树形、链型等的混合结构。以太网网络技术的优点在于标准统一，因此在各种以太网之间可以实现无缝连接，以太网具备高带宽、环网保护、扩展性好、容易安装以及高可靠性等特点，但是，在配网自动化通信中，点到多点、扩容性、抗多点失效等要求工业以太网技术仍难以满足。

3.2无线通信方式

（1）微波通信。微波是指频率大于1GH z的电波，微波传输容量大、传输距离长、稳定性能好，但微波只能在可视范围内沿直线传播，绕射能力差，是点到点的通信技术，不适合多点通信，若传输距离大于50km或通信两点之间有遮挡时，需要增加中继器；微波中继通信由微波收发信机、天线和微波线路组成，微波通信的缺点是受气候、地理条件影响比较大，同时需要向工信部申请频率。（2）无线专网（WiMax）。WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）全球微波互联接入无线局域网技术，采用IEEE 802.16的系列宽频无线标准为基础，提供固定、移动、便携形式的无线宽带高速连接，并最终能够在不需要直接视距基站的情况下提供移动无线宽带连接；数据传输距离最远可达50kM，WiMAX还具有QoS保障、传输速率高等优点。WiMax无线专网技术技术虽然已经较为成熟，但在我国的专用频段还未分配，对于电力行业使用的无线频谱资源，需要向工信部申请；未来国家对于频谱资源的配置管理政策是否会有变化，目前无法明确。（3）无线公网。GPRS（General Packet Radio Service）是封包交换数据的标准技术，传输速率可以达到115kbit/s，基于GPRS的网络稳定可靠、覆盖面广、数据传输速度快，能满足电力通信网对通信速度的要求；采用GPRS通信技术，通过基于GPRS网络的配电自动化系统通信方案，方案由以下两部分组成：一是主控服务器，放置在配电管理中心，可以采用互联网方式或者中国移动提供的专线接入；二是GPRS数据终端，通过某种方式（如RS232）与远方终端相连接，每个终端都可以接入GPRS网络，这样，远方终端所采集的数据通过GPRS数据终端传送至配网管理中心，而各种操作命令亦通过GPRS网络发给远方终端。

利用GPRS通信技术组建的配电自动化系统也有明显的缺点，在GPRS网中往往是话音优先，从而导致数据通信处于不稳定状态，另外由于采用简单的通信传输协议而使数据传输的安全性得不到充分保障。

3G（3rd-generation）第三代移动通信技术是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA，3G技术的主要优点是能极大地增加系统容量、提高系统质量和数据传输速率，速率一般在几百kbps以上。无线公网技术应用范围广，可用性高，建设投资小、建设速度快、可扩展性强；组网灵活、具备数据透传。但安全性和实时性较低，后期费用高，工程维护等受到运营商的限制。

四、结术语

配电网通信是配电网自动化的重要组成部分，通信系统的安全可靠是实现配电网自动化的重要保障。从目前成熟的通信手段看，没有一种通信方式能够单独满足配电网通信的要求，应本着可靠性、先进性与经济性相结合的原则，根据使用场合、通信速率、实时性、安全性、可靠性和数据量的要求，针对各通道的投资和维护费用等先进行技术论证，因地制宜综合采用多种通信方式的组合。