多种通信方式并存的配网自动化通信系统的研究

李大水

（浙江浙大中控信息技术有限公司，浙江 杭州 310052）

1 GPRS技术的原理及应用

GPRS的工作原理是以GSM网络为基础，借助TDMA通道实现数据信息传输的一种无线通信技术。GPRS技术与传统的通讯方式相比，具有信号实时传输、覆盖范围广等优点，只要有信号覆盖就可使用。GPRS系统主要分为站端设备、GPRS网络、终端设备3大部分。

GPRS技术是将无线通信技术和网络技术有效地结合在一起，将其运用在配网自动化通信系统中，能有效地减少资金投入。GPRS运营需要一支专业的团队，确保GPRS系统的正常运营。GPRS按照数据流量来进行收费，能实时进行数据信息的传递，并且可以双向传输，覆盖范围广。由于GPRS技术具备多元化的特点，具有较大的发展空间，已经广泛地运用在各个行业。

2 EPON技术

2.1 EPON技术的原理

EPON系统主要分为：光线路终端（OLT），光网络单元（ONU）和光分配网（ODN）3种。其原理如图1所示。

图1 EPON原理框图

OLT设置在主站端充当路由器，并和主干光缆进行连接，可以实现对数据信息进行实时的监督和维护。无源分光器结构简单，能适用于各种环境，可以进行多级连接。ONU的功能主要是对数据信息进行传递和交换，可以接入各种类型的业务。ODN由多个无源分光器组成，其主要的功能是对数据信息进行传递，而且可以对上行数据信息进行传递和收集。在EPON系统运行过程中，一般采用TDM广播模式来进行数据信息的传递，然后通过ODN模块将广播中所传递出来的信息发布给对应的ONU数据模块。OND模块会根据设定好的规则来发送数据信号，ODN对数据信息进行汇总和分析后，会将所获得的数据信息传递给OLT，然后对数据信息进行处理。在实际的配电网络系统运用EPON技术时，需要做好分光器级数和分光比的选择。在实际使用过程中，分光器级数越多，那么可以节省的光纤数量就越多，可以有效降低资金的投入。需要注意的是，分光器的级数不宜过多，以免能耗过大，使网络拓扑结构变得复杂，难以进行操作，此外，在进行网络结合设计时，还需要考虑扩容。因此，在实际的施工时，需对光纤通道进行预留，并且根据实际情况来计算光功率。OND的光衰率、光纤的长度以及分光器的数量之间都有一定的联系，在进行通信系统设计时，需对OND的最大衰减值进行控制，并且根据实际的需要来对光功率进行调整。如图2所示。

图2 光通道计算模型

2.2 EPON技术用于配网自动化系统的可行性分析

（1）通信介质分析。当前我国电力通信网络已经基本建成以光纤通信为主的网络，并且已基本实现光纤全范围覆盖目标。EPON系统能广泛应用在单模介质的光纤光缆中。因此，在配电系统中运用EPON通信系统具有较高的稳定性和可靠性。构建了基于EPON和GPRS技术的配网自动化通信系统，提高了配网的自动化水平，保证了配网自动化通信系统的稳定性。

（2）带宽和接口要求的分析。我国现有的配电通信网络终端主要采用RJ-45接口与以太网进行连接。此外，由于配电终端节点较多，分布广泛，并且能在短距离内实现数据信息传递，各个节点的通信数量小，可靠性和安全性较高。但由于不同的配电终端对数据传输速率的要求不同，传递速率得不到保障。而采用EPON系统能确保数据信息的传递速率，并且该系统具备完整的带宽分配系统。

（3）组网结构分析。当通信系统的拓扑组网结构和配电网络结构具有相似性时，才能有效地解决成本问题，不需要额外增加通信管道。采用EPON组网模式可以实用多元化连接，具有较强的灵活性。此外，在EPON系统中，ONU设备能广泛地接收到数据信息，并且可以将其与POS端进行连接，并且不会对其他区域的ONU工作产生干扰，具有一定的安全性和可靠性。EPON系统能对配网自动化系统中的业务进行有效隔离，根据系统中存在的问题，EPON系统能制定出有效的解决方案，及时地解决问题。

3 多种通信方式并存的配网自动化通信系统构建

以某配网自动化通信系统的建设工作为例，对EPON技术和GPRS技术进行分析和探讨。在此系统中，主要是用EPON通信技术、无线通信技术来辅助工作，不仅提高了配网自动化的水平，而且也有效地确保电力系统的安全性和高效性。主要按照以下几方面来进行配网自动化通信系统的构建工作。

（1）其具备较强的抗干扰能力。（2）数据信息的传输速度和效率较高。（3）其具有一定的经济性和实用性。（4）在电力系统发生故障或者停电时，可以通过建立临时通信通道来确保正常的通信工作。（5）具备信号的双向通信能力，具有较好的扩展性。

3.1 总体方案

配网自动化通信系统主要分为3层：主站，主要是对整个配电系统进行监控，实施系统自动化管理的目的；子站，一般将子站放置于变电站内，实现对数据信息和上级指令的传递；终端层，主要功能是对各个数据信息进行采集和监控。详情如图3所示。

3.2 EPON通信系统设计

在配网自动化通信系统中，主战层到子站层为关键层，采用环网结构实现数据信息的传递。以SHD/STP光纤网络为基础，配电终端借助TCP/IP协议与EPON系统进行连接。EPON系统可以采用多元化的方式来进行组网操作。

3.3 GPRS通信系统设计

图3 配电网自动化通信系统构成图

在上述实例中，原有的无线网建设基本完善，并且通信系统具有较高的可靠性和安全性。GPRS通信的操作原理如下：（1）技术人员将GPRS模块安装到配电主站、子站和终端层。（2）再将SIM卡安装在系统内，这样能确保检测到的数据信息能通过GPRS无线网络传送到GGSN，对数据信息进行处理后再上传到路由器上。（3）再传输给配电主站，实现自动化控制的目的。

3.4 配网通信综合网管系统的建设

当有多种通信方式并存时，需要利用一个结构化的综合管网系统来对各种类型的通信网络和通信设备进行监管，所以，在进行配电网自动化建设过程中，需要构建一个可以对GPRS和EPON两种通信方式进行监控的综合网管系统。此系统主要包括了通信资源模块、信息一体化收集平台以及系统综合监视模块。利用通信综合管网系统可以更好的对配网进行实施监控，并且可以对电网的无功功率、有功功率、电压、电流、电能质量以及电气设备的运行情况继续监控，并对电能进行分项计量，构建能耗动态数据平台，并可以实现故障的扰动录波、故障录波、故障定位以及故障隔离等功能。

4 结语

综上所述，电力系统的配网自动化是我国电网智能化发展的关键部分，现阶段，我国在电力系统配网自动化建设工作中缺乏标准化和规范化的标准，使建设工作存在一定的缺陷。通过分析和讨论配网自动化系统的通信方式，并且对EPON通信技术和GPRS技术的工作原理以及在自动化系统应用中的可行性进行分析，结果表明，配网自动化通信系统具有较大的发展空间和前景。