电力配网自动化通信系统规划与探讨

杨 博 国网广水市供电公司

电力配网自动化通信系统规划与探讨

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对配电网来说地域分布广，设备数量庞大，种类繁多，组建合理的通信系统是整个配电自动化系统成功的关键。一般来讲，配电网自动化的规模、复杂程度和自动化程度决定了对通信系统的要求，由于配电网的特点，需要考虑可靠性、电源环境、经济性、通信容量、有双向通信能力，操作维护性等方面因素。

配网自动化；通信系统；规划与建设

1. 配电网通讯的层次结构

第一层次为配电自动化主站至二级子站之间，通信上为点对点或环网连接。现有系统一般采用光缆，网络交换机直接建立在光纤之上或经光端机的以太网口，采用基于TCP/IP的局域网连接方式。

第二层次为配电自动化二级子站与设备层FTU之间，通信物理路由采用星形或环形。

第三层次为设备层FTU之间的连接及FTU与配变采集装置TTU之间的通信连接。TTU与电量集抄系统的数据转发。一种方式由FTU负责附近及电量集抄系统数据的转发。另一种方式将TTU及电量集抄系统的数据通过配电载波/GPRS送到子站。

2. 配电自动化常用的通信方式

2.1 光纤通信

光纤通信是以光导纤维作为传输介质、以光波作为信息载体的先进的通信手段。光纤通道可以提供的传输频带宽，通信容量大，传输损耗低，可靠性高，可以保证农村电网通信的高质量要求。光纤通信不受电磁干扰的影响，抗干扰能力好，保密性能好，运行维护成本低，组网方便灵活，主要应用于农村电力通信网的主干通道中。

2.2 常用的组网结构

2.2.1 链形网结构

这种结构的光纤通信系统中，网络的可靠性较差。如果中间的光纤路由出现故障，系统的部分通信会出现中断。为了解决这个问题，可设置双主站，形成链形网优化结构。链形网优化结构增加了一个备份主站，当主站与各远方终端之间的任一条链路发生故障时，备份主站可自动升级为主站，保证各远方终端通过备用主站实现自动化信息与农网管理系统之间的通信，保证了远方终端自动化信息传输的可靠性。

2.2.2 环形自愈结构

光纤MODEM可通过双光纤环网络结构实现自愈功能，使通信的可靠性大大增强，因此双光纤环网是设备网络时优选的方案，但现阶段这种环网仍然存在致命的缺陷，每个远端设备通过光MODEM与光纤环网中的主站光MODEM连接的，如果光MODEM出现故障，与之相连的光纤环就会发生信息瘫痪。

2.2.3 采用多时隙环网结构

采用轮询Polling通信规约时，存在的另一个问题是当网络节点过多时，轮询周期长，导致数据的刷新时间过长，影响农村电网自动化信息传输的实时性。解决的方法可以采用内部带逻辑多总线的光MODEM，在物量上的一个光纤环内，实行数据逻辑上的分组，将多个节点分组接入不同的逻辑总线。中心站采用的多串口卡，每个串口接一条逻辑总线，这样每条逻辑总线上节点大大减少，多个串口同时工作，可以大大缩短轮询周期，实现多节点网络中的数据实时传输。

2.3 电力载波通信

电力线载波是电力系统特有的通信方式，也是配电通信网的常用通信方式。电力线载波通信是利用电力线作为信号传输介质，实现高频载波通信。电力线是为传输大功率的50HZ工频电流而架设的，为了区分50HZ电流的和通信信号，可将通信信号的频谱搬到高频段形成高频信号，避开50HZ高次谐波的干扰，实现电力线载波通信。与其它通信方式相比，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点，主要缺点是由于容易受到电力线路强磁场干扰，杂音电平高；传输性能受电力线结构的影响，电力线换位及线路故障会增加衰耗，频率使用范围较窄，只有40kHZ-500kHZ。

2.4 无线通信

一般意义上无线通信是指电力通信网常用的特高频无线通信方式。利用无线发射和接收电台，实现变电站或远方终端与调度控制中心之间语音和数据等信息的通信。与有线通信方式相比，特高频无线电通信不用架设通信线路，建网的速度快，费用较低，维护工作量小，使用灵活方便，便是其传输质量受到空气质量、温度、湿度等环境因素的影响很大。特高频信号属于直线传播，一般适用于平原和丘陵地带，中心主站与远端设备间无遮挡物，通信容量不大的农村电力通信系统使用。

2.5 其于无线公网通信方式

公网通信是指使用由电信部门建设、维护和管理，面向社会开放的通信系统和设备所提供的公共通信服务。公共通信网具有地域覆盖面广，技术成熟可靠，通信质量高等优点。利用公共通信方式，既可以传输电力系统的语音业务，也可以传输自动化等数据业务。目前应用较多的无线公网通信方式有GSM全球移动通信系统和GPRS通用分组无线业务等。公共通信服务，可以作为配电网专用通信系统的补充。对电力部门具有初期投资少，建设周期短、运行维护工作量少的优点；但是也具有非常突出的缺点，即公共通信服务的运行费用高，安全必有等验证。

2.6 无源光网络通信

无源光网络简称PON，是90年代作为一种通信接入网技术方案提出的。经过多年的进步，目前的PON的技信已经逐步发展成熟，在国外和国内已经有一些新兴的公司推出TPON、APON、EPON、GPON等各种产口应用于网络。这项技术区别于传统光通信技术的“点对点”通信模式，是一种“点对多点”的通信模式。天然符合接入网的应用，被认为是未来十年最有发展前景的十大通信技术之一。

无源光网络PON区别与有源光网络AON，是指在OLT和ONU之间的光分配网络没有任何有源电子设备，光信号在传输过程中不需要经过“光-电-光”的有源变换，而这个变换在AON链型、环型、树形等拓扑结构中不可避免的。