配网自动化通信方式的分析

摘要：通信技术是配网自动化系统实现的关键，也是配网自动化的核心。当前，通信问题已经成了制约配网自动化发展的瓶颈。本文根据配网自动化对通信系统的要求，对实际现行配网自动化各种通信技术进行了分析，对配电系统自动化的信道具体层次的通信进行了设计。笔者通过对配电网自动化的具体应用，就配电网馈线自动化通信方式进行了研究，

关键词：配网自动化通信

0前言

配电系统自动化是利用现代电子技术、通信技术、计算机技术及网络技术，将配电网在线路数据和离线数据即配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。

1配网自动化通信系统

1．1配网自动化通信系统的特点

配电网和输电网不同，输电网由于终点节点数量有限，加上通道距离较长，对通信效率和可靠性的要求均较高，因此输电网通信大多采专用通道点点或无线通信方式，而不采用广播通信放式。而配电网往由于其数量极大，形式繁多，寻址量可达百万级以上．，而且两节点之间距高较短，正是由于配电网网架的特殊性，决定了配网自动化通信系统的特点是测点多、分散、覆盖面，中间距离短，通信效率求不是很高；并且随着城市建设的发展，配电网整体上具有确定的拓扑结构，网此配自动化通信系统还应具有不断适应配电网络发展的特点。

1．2配网通信系统的网络结构配网自动化通信网络根据配电网的规模和特点分为3级

第l级，各个变电所到配调主站的通信网络，利用现有SDH刚络。

第2级，由变电所(配网子站)到各个开关站RTU、住上开关FTC之的通信组织，这过我们主要研究的部分，它是整个配网自功化通信系统的核心。

第3级，由于开关站RT、柱上开关FTC通信控制器之间的通信，将FT乙、RTU采集的信息发送至通信控制器，并输送至通信主站，我们采用RS131或RS-485接口。

1．3配网白动化通信系统应满足的技术要求

由于配网自动化涉及的功能众多，自动读表、负荷控制、馈线开台、故障隔离，其系统的复杂程度、自动化综合程度决定配网自动化通信系统直满足以下要求：

(1)具有RS-232或RS485串行接口，能满足配网自动化系统的数据传输速率；(2)通信的高可靠性，抗干扰能力强，误码率小于l0-9；(3)通信系统的性能价格比，必须与配网自动化系统的投资成比例；(4)具有可靠的交、直流工作电源；(5)能提供双向通信能力，在配电停电区和故障时仍有通信能力；(6)便于运行和维护，适户外运行的温度和湿度环境。(7)配置灵活，扩展方便；根据以上要求，配网自动化通信系统，必须具有一个高效、可靠、成本合理的双向通信系统。

2光纤通信方式

光纤通信作为现在最热门的通信手段，技术已经相当成熟。同时由于电力系统有着独特而丰富的资源一电力线路和电力电缆沟道，充分利用这些资源可以节省大量投资，又可大大提高]工作进程。因此光纤通信应作为配网自动化通信的主要方式。

2．1光纤通信配置方式

光纤作为配网通信的主要方式，就要对它的网络结构和光端设备配置方法作一详细地研究，选择一种适合市区配网自动化要求的通信网络结构。

当一个光纤通信网中节点比较多时，为防止光缆或光端设备损坏等因素引起光纤环路通信故障，造成整个环路通信中断，可采用光纤双向环路通信(见图2)就可避免．上述现象。若双环的光端设备都具有自愈功能，相邻的两光端设备各自利用其备用环路将信息沿反向传输到主站，保证信息传输中断。图2中信息传输有2条途径即A环和B环，实线图示为A环，虚线所示为B环，2条途径方向相反。在正常情况下，仅使用主环(A环)，B环作备用。当光纤环路出现故障时，信息将存到达故障点之前折回，并且利用备用路径形成完整通信链路，使故障两端的节点继续保证与主站通信。如在A环中D点发现中断，A环中断，子站3的信息通过A环的收发光纤折回到主站，同时使环路主通道切换到B环。此种方式下，在不要求自愈功能或仅有一条光纤时，此光端设备可设置成单环工作模式。

用上述方式组网，命令下发和状态上报可以任意进行，而且允许2个或2个以上分站同时上报，成本较高，但网络有自愈功能，系统存活性好。

2．2光纤环路的设计

在设计光纤环路时将按变电所分区原则，即每一个变电所为一区，每一区接入20-3台FTU，住每一中再分为几个环路，根据备开关站、住上开关FTU分布就近接人的原则，在考虑环路时，须统一规划，既要考虑目前现有的测点，叉要考虑将来的发展。根据电缆沟和架空线路的走向，以选择最小路径为原则，合理设计光纤环合路路由。通信主站建在变电所内，通信主站到调度主站的主干道可利用市局的SDH光纤系统，组成士、备双通道形式，确保通信的可靠性。

在实际应用中，以一个变电所为起点和终点，沿一条l0kV馈线出发，按地理位置将一些开关站、FTU接人环路，然后沿另外‘条l0KV线路返回到变电所。

3GPRS技术

3．1GPRS介绍

GPRS(Genera1PacketRa―dioService)即通用分组无线业务，是一种基于包的无线分组交换技术，它突破了GSM只能提供电路交换的思维模式，是在现有GSM网络移动基站和基站控制全面升级的基础上，通过叠加GPRS核心网络(SGSN+GGSN)来实现无线数据的分组交换，提供端到端或端和互联网(包括专用网络)的广域无线IP连接。GPRS采用无线分组交换技术具有以下优点：

(1)资源利用率高。在GSM网络中，GPRS首先引入厂分组交换的

传输模式，对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现厂“得到多少、支付多少”的原则，目前最高单价为0．03元／kb，GPRS的单位字节费率仅为短消息的几十分之一。实际上，GPRS用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。这点非常适合配网自动化通信的特点。

(2)传输速率高。通信数据经压缩后，GPRS町提供高达115kb／s的传输速率(最高值为171．2kb／s，不包括FEC)。

(3)接人时间短。分组交换接人时间缩短为少于1s，能提供快速即时的连接，每次使用只要一个短暂的激活过程。

(4)支持IP协议和x．25协议。GPRS支持Internet上应用最广泛的IP协议和x．25协议。

(5)覆盖面广。GPRS系统建网方便、无需布线，只要有移动信号的地方，就能实现GPRS信息的传输，受区域限制。

GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，使用无需电路交换的网络资源。提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，同时也遁用偶尔的大数据量传输。GPRS技术采用分组交换方式，提供了灵活的差错控制和流量控制，在端到端的高层进行，减少了中间网络低层环节小必要的开销，并在网络部分环节上增加控制，提高了安全性。通过设置服务等级QoS等手段，可有效控制和分配延时、带宽等性能，非常适用于数据应用，在配网自动化的应用具有无可比拟的性价比优势。

3．2实际应用中的构成

GPRS网络是基于现有GSM网络实现的。GPRS也是由移动台(MS)、基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS)构成。由于配电系统大量采用远方控制，对控制系统和数据网络的安全性、可靠性、实时性的要求很高，同时移动GPRS又是一个全球性、开放性、不可管理的国际互联网络，基于Internet、存在信息威胁、和安全隐患。为确保电力数据互联网络的安全，保证数据的正确传递、配电网络的控制可靠，防止对电力一次设备进行非法破坏性操作，必须设计一个专用的网络。在技术上采用GPRS+VPN的通信传输通道。

3．3配网信息的管理方式

改造现有RTU的数据采集系统，安装GPRS终端，完成配电RTU与GPRS终端的接口工作，安装开发配网主站的控系统和监控软件，是实现GPRS传递配网信息的主要工作。主站开发时要将主站做成数据采集、分析、转发一体的数据仓模式。应遵循开放性、通用性原则，一是标准的采集数据库，适用于不同厂家GPRS终端入网；二是根据不同的通信规约及标准的通信函数，开发主站通信模块，实现管理人员实时召测不同类型终端的数据，通过MIS系统、调度自动化、配网自动化系统、地理信息系统的数据共享，实现采集的配电变压器信息，得到二次利用。其网络拓扑图如图3所示。

3．4实现成果

通过移动GPRs的电力专用网，将原来没有远程通信的自动化开关站纳入配网调度实时监控范围，确保了电网信息的正确性和安全性，GPRS技术能适应配闱系统点多、面广、环境复杂的实际情况，其设备安装方便，组网简单，具有较强的通信保障能力和环境适心能力，与原有的光纤通信方式相比，具有初期投资省、运行成本低、布置灵活，见效快的优点，可作为光纤通信方式的有效补充，而且随着电网的不断扩大，站点数量不断增多，长远考虑须采用光纤通信，一旦光纤通信建成后，相应GPRS设备可以立即移到另外急需的站点上去，大大节省了经济成本，同时也使整个配网自动化的管理水平得到了较大的提高。

4结语

这2种通信方式在电力局的配网自动化中都得到较好的应用。光纤通信作为主要的通信方式，运行稳定，起到框架的作用。GPRS技术作为光纤通信的补充，也较好实现了它的功能。这2种方式其实是互补的，在没有光缆铺设条件时，用GPRS技术町以先期完成自动化的工作，等有了铺设条什，换成光缆后，GPRS的设备可以拆掉安装在另外的站点，不会造成设备的浪费。此，这2种通信方式的综合运用，是实现配网自动化通信的最佳组合。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。