2021-4-10 | 通信技術(shù)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,城市現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快,電力負(fù)荷日益增加,用戶對電能供應(yīng)的穩(wěn)定性、靈活性和可靠性等的要求也越來越高。為了更好地為用戶提供優(yōu)質(zhì)供電服務(wù),各級電網(wǎng)公司需要不斷地進(jìn)行深化電力自動化的改造工作。
電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)不可缺少的重要組成部分,是電網(wǎng)調(diào)度自動化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ),是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。它是電力主站與電力系統(tǒng)二次設(shè)備之間的遙測、遙信、遙調(diào)、遙控等信息的通信通道,對電網(wǎng)資源的調(diào)度工作異常重要。如何滿足電力系統(tǒng)對通信系統(tǒng)的高可靠性、高規(guī)范性、高帶寬性、投資經(jīng)濟(jì)等方面的要求,是如今乃至今后相當(dāng)長時(shí)間內(nèi),電力通信系統(tǒng)所要面臨和解決的重要問題。
1配網(wǎng)通信系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化的中樞系統(tǒng)配電網(wǎng)是從110kV的鄉(xiāng)鎮(zhèn)變電站經(jīng)過到各村或者小區(qū)的10kV配電室、到千家萬戶的供電。由于配電網(wǎng)是直接面向用戶供電的電力網(wǎng)絡(luò),其建設(shè)質(zhì)量將直接決定著電力消費(fèi)者對于電能服務(wù)質(zhì)量的滿意程度。
配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)大體包括五個(gè)階段:配電網(wǎng)架規(guī)劃、饋線自動化的實(shí)施、配電設(shè)備的選擇、通信系統(tǒng)建設(shè)和配網(wǎng)主站建設(shè)。
從配電自動化建設(shè)上來看,要實(shí)現(xiàn)配電自動化,通信系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配電自動化的關(guān)鍵部分,它擔(dān)負(fù)著信息的處理、命令的發(fā)送和返回以及所有數(shù)據(jù)的傳遞,沒有可靠、有效的通信系統(tǒng),配電網(wǎng)自動化將無法實(shí)現(xiàn)。通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性直接影響配電自動化系統(tǒng)的成敗。
因此,配網(wǎng)通信系統(tǒng)是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié),是配電網(wǎng)自動化的中樞系統(tǒng)。
2配網(wǎng)通信系統(tǒng)常見通信方式
隨著通信技術(shù)的發(fā)展,目前可供選擇的通信方式有多種。按照傳統(tǒng)的分類方法,可簡單地分為有線方式和無線方式,其中有線通信主要包括電力載波、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、“光貓”、SDH/MSTP等方式;無線通信主要包括:230MHZ數(shù)傳電臺、2.5G的GPRS/CDMA等方式。
2.1電力載波(PLC)
配電載波通信集功率通道和通信通道、能量流與信息流于一體,可以利用現(xiàn)有的配電線路傳輸?shù)诫娋W(wǎng)所關(guān)注的任何測控點(diǎn),不需另外鋪設(shè)專用通信線路,降低了通信系統(tǒng)的建設(shè)成本?;诰W(wǎng)絡(luò)的配電載波支持自由拓?fù)洌哂袠O大的靈活性,實(shí)時(shí)性能強(qiáng),建設(shè)成本低。但技術(shù)缺點(diǎn)突出,電力載波信號在傳輸時(shí),在各結(jié)點(diǎn)處,必然產(chǎn)生程度不同的信號反射和衰減。這使得任一點(diǎn)上的信號強(qiáng)度總是多個(gè)信號疊加后的矢量和,它隨結(jié)線方式、運(yùn)行方式和氣候變化而變化,為正確接收信息帶來了困難。
當(dāng)配電線結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(如分支數(shù)量多少、線路長短或開關(guān)數(shù)目變化)時(shí),就會出現(xiàn)收不到信號的現(xiàn)象,而且調(diào)整較困難。當(dāng)一段線路因故障或其他原因出現(xiàn)電力供應(yīng)中斷的情況下,電力載波通信也會中斷,即在這種情況下進(jìn)行合閘控制出現(xiàn)困難。
電力線上如果有相近頻率使用時(shí),則會產(chǎn)生頻率干擾。
2.2工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)
工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在電力通信網(wǎng)絡(luò)中有著較為良好的應(yīng)用基礎(chǔ),具備高帶寬、環(huán)網(wǎng)保護(hù)、工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、IP化趨勢等電力配電網(wǎng)通信所要求的優(yōu)點(diǎn)。但交換機(jī)環(huán)型組網(wǎng)形式對配電通信網(wǎng)中光纖走向、光纖資源要求較高,在滿足對于“點(diǎn)到多點(diǎn)”、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)容經(jīng)濟(jì)性、抗多點(diǎn)失效性等要求時(shí)顯得捉襟見肘,并且組網(wǎng)成本較高。
2.3RS232/485光貓
“光貓”設(shè)備組網(wǎng)可以將以RS232/485為通信接口的大量配電自動化終端設(shè)備通過光纖按照總線方式進(jìn)行串接。組網(wǎng)簡單、成本低廉、配置靈活,但這種組網(wǎng)模式缺點(diǎn)也十分明顯:首先它無法實(shí)現(xiàn)和子站設(shè)備間的統(tǒng)一網(wǎng)管;與子站之間增加協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備勢必會增加潛在故障點(diǎn);更重要得是它的通信速率低,不適合大規(guī)模組網(wǎng)結(jié)構(gòu),只適合小規(guī)模部署;并且使用此類設(shè)備組網(wǎng)方式不具備抗多點(diǎn)失效性;同時(shí)RS232/485總線線纜和電力線纜同路徑鋪設(shè),易產(chǎn)生感應(yīng)電流,抗電磁干擾能力差。
2.4SDH/MSTP
SDH/MSTP通信業(yè)務(wù)層次明晰,保護(hù)機(jī)制豐富,而且可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)管。配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,往往沒有成環(huán)條件,使用此種設(shè)備,投資成本巨大,在配電網(wǎng)終端層面造成帶寬的浪費(fèi)。而且SDH/MSTP設(shè)備一般要求安置在供電可靠、環(huán)境良好的機(jī)房環(huán)境,不適宜工作在配電網(wǎng)惡劣的環(huán)境。
2.523OMHZ數(shù)傳電臺
數(shù)傳電臺的無線通信技術(shù)相對落后,中心點(diǎn)與分支點(diǎn)采用輪詢方式查詢數(shù)據(jù),輪詢周期與電臺數(shù)量有密切關(guān)系,面對電力配電自動化成千上萬臺配變自動化終端顯然力不從心,而且它受制于頻率限制,擴(kuò)容非常困難,只能限定于小范圍的通信模式,同時(shí)易受環(huán)境干擾。
2.6GPRS技術(shù)
電力配網(wǎng)中使用GPRS組網(wǎng),好處就是配電網(wǎng)通信以“外包”的形式建設(shè),節(jié)省維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用。但是GPRS所提供的帶寬較低,在實(shí)際運(yùn)用中“雙向通信能力”較差,不滿足主站下發(fā)遙控、遙調(diào)信號的可靠性和實(shí)時(shí)性要求。在使用環(huán)境中容易受到電力高壓變電線路的干擾,布放數(shù)據(jù)采集點(diǎn)時(shí),要考慮無線信號的強(qiáng)弱,當(dāng)需要進(jìn)行室內(nèi)覆蓋等網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建設(shè)時(shí),需要與運(yùn)營商協(xié)商,受制于運(yùn)營商。同時(shí)根據(jù)專網(wǎng)專用的原則,不適合將通行網(wǎng)絡(luò)整體外包,增加不安全的因素。
3配網(wǎng)通信中的EPON技術(shù)
通過對以上常見通信方式利弊分析,結(jié)合EPON技術(shù)的特點(diǎn),使用基于E-PON技術(shù)的光纖通信能夠解決以上常見通信方式的弊端。
EPON是由IEEE802.3EFM工作組(EthernetintheFirstMileStudyGroup)引入的一種新的接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),主要由光線路終端(OLT)、光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端(ONUs)和光分布網(wǎng)絡(luò)(ODN)組成。OLT放置在中心交換局,ONU放置在用戶端。EPON中傳送IEEE802.3規(guī)定的以太數(shù)據(jù)幀。