試論無線公網(wǎng)通信技術(shù)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘 要】通過分析現(xiàn)今配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中主站與自動(dòng)化終端多種通信方式的優(yōu)劣，詳細(xì)介紹了其中基于無線公網(wǎng)技術(shù)的通信方式的廣泛應(yīng)用性，提出了基于無線公網(wǎng)通信技術(shù)的4種組網(wǎng)方案，于實(shí)際應(yīng)用中卓見成效。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)；自動(dòng)化終端無線公網(wǎng)技術(shù)；應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在配電網(wǎng)出現(xiàn)了光纖通信、公網(wǎng)無線通信、配電線載波通信等多種通信方式。而在配網(wǎng)主站與線路上的配網(wǎng)自動(dòng)化終端之間的通信方式，則是現(xiàn)今配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通信的發(fā)展的重點(diǎn)之一。由于配電網(wǎng)通信存在點(diǎn)多、面廣、分散的特點(diǎn)，很難只采用一種通信方式解決問題，因此因地制宜地選用不同的通信方式組合，以符合經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠的原則。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中常見的通信方式

1.1 光纖通信

光纖通信是以光波作為信息載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的通信手段。目前，光纖通信技術(shù)已很成熟，并且已在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

光纖通信較其他通信技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①傳輸頻帶很寬，通信容量大；②傳輸衰耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸；③輸入與輸出之間隔離，不怕電磁干擾；④保密性好，無漏信號(hào)和串音干擾。

光纖通信方式的主要缺點(diǎn)：①一次性建設(shè)投資大；②光纖連接比較困難，一旦發(fā)生故障后，修復(fù)工藝要求較高；③維護(hù)費(fèi)用高，需專項(xiàng)維護(hù)和管理。

在現(xiàn)今的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于造價(jià)高昂等原因限制，光纖通信主要應(yīng)用于：主站與子站（遠(yuǎn)程工作站）之間、重要負(fù)荷，如配電網(wǎng)自動(dòng)化的SCADA系統(tǒng)、中心城區(qū)的電房、環(huán)網(wǎng)柜等。

1.2 無線公網(wǎng)通信

無線公網(wǎng)通信是指使用由電信部門建設(shè)、維護(hù)和管理，面向社會(huì)開放的通信系統(tǒng)和設(shè)備所提供的公共通信服務(wù)。公共通信網(wǎng)具有地域覆蓋面廣，技術(shù)成熟可靠，通信質(zhì)量高，建設(shè)和維護(hù)質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。利用公共通信方式，既可以傳輸電力系統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，也可以傳輸自動(dòng)化等數(shù)據(jù)信息業(yè)務(wù)。目前無線公網(wǎng)通信主要包括GPRS、CDMA、3G等。GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。CDMA是在數(shù)字技術(shù)上的分支――擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種新的無線通信技術(shù)。3G指第三代移動(dòng)通信技術(shù)，主要包括TD-SCDMA，WCDMA和CDMA1x（CDMA2000）等，目前3G在我國(guó)商用化進(jìn)程正在快速推進(jìn)當(dāng)中，但在配電網(wǎng)中的應(yīng)用尚處于萌芽階段。自中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)正式開始商用后，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍包括了全國(guó)所有省會(huì)城市和大部分大中城市。作為移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最主要的承載方式，與其他通訊方式相比，GPRS業(yè)務(wù)具有實(shí)時(shí)傳輸、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此，基于GPRS數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)在配網(wǎng)自動(dòng)化終端得到了廣泛應(yīng)用。

1.3 載波通信

配電線載波通信是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。載波通信主要適用于：通信終端對(duì)通信的實(shí)時(shí)性要求不是很高，或可以接受因線路停電所造成通信中斷的場(chǎng)合。如階段性、間隔性進(jìn)行通信交換的自動(dòng)化系統(tǒng)，不適用于自動(dòng)化終端與主站間的通信。

2 無線公網(wǎng)通信在配網(wǎng)自動(dòng)化終端的應(yīng)用

針對(duì)現(xiàn)今配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的饋線自動(dòng)化終端、故障指示器、公用環(huán)網(wǎng)箱、配電房等裝有自動(dòng)化終端的線路，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、郊區(qū)等，光纖通信的昂貴，而對(duì)于這些終端，配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)主要采集的是兩遙（遙信、遙測(cè)）等信號(hào)，不必用到建設(shè)費(fèi)用高昂的光纖通信方式。無線公網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用，是指配電網(wǎng)自動(dòng)化終端通過無線通訊模塊接入到無線公網(wǎng)中，再經(jīng)由專用光纖網(wǎng)絡(luò)接入到主站系統(tǒng)的通信方式，GPRS技術(shù)是目前解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較為完善、已從應(yīng)用實(shí)驗(yàn)到正式推廣的業(yè)務(wù)。在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，無線公網(wǎng)通信方式有GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)和GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)等。公共通信服務(wù)，可以作為配電網(wǎng)專用通信系統(tǒng)的補(bǔ)充，對(duì)電力部門具有初期投資少，建設(shè)周期短、運(yùn)行維護(hù)工作量少的優(yōu)點(diǎn)；但是也具有非常突出的缺點(diǎn)，即公共通信服務(wù)的運(yùn)行費(fèi)用（主是線路租用費(fèi)和通信費(fèi)）高，安全性有待驗(yàn)證。

3 基于無線公網(wǎng)通信技術(shù)，配網(wǎng)自動(dòng)化主站與配網(wǎng)終端組網(wǎng)通信方案

主要有如下四種：

方案一：中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)。

此種方案需向先INTERNET運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)ADSL等寬帶業(yè)務(wù)。①中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點(diǎn)直接向中心發(fā)起連接，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案；②中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)：客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動(dòng)態(tài)域名，監(jiān)控點(diǎn)先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。

方案二：中心采用主副GPRS-DTU，采用移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+移動(dòng)DNS解析服務(wù)。

此種方案客戶先與移動(dòng)DNS服務(wù)商聯(lián)系開通移動(dòng)動(dòng)態(tài)域名，監(jiān)控點(diǎn)先采用域名尋址方式連接移動(dòng)DNS服務(wù)器，再由移動(dòng)DNS服務(wù)器找到中心移動(dòng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。中心也用GPRS-DTU做接收端，但GPRS無線方式的中心不如有線方式的穩(wěn)定，所以采用主副兩個(gè)GPRS-DTU作冗余備份。主中心GPRS-DTU接收端掉線時(shí)，所有監(jiān)控點(diǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn)到副中心GPRS-DTU接收端。此種方式也可以大大節(jié)約固定IP的費(fèi)用，但并不是所有移動(dòng)公司都提供DNS解析服務(wù)，所以要在有DNS解析服務(wù)的省市才能采用此種方案。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用，但它的時(shí)效性和穩(wěn)定性較差，不推薦使用。

方案三：中心采用主副GPRS-DTU，采用移動(dòng)APN專網(wǎng)固定IP。

此種方案客戶先與移動(dòng)申請(qǐng)APN專網(wǎng)業(yè)務(wù)。移動(dòng)為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請(qǐng)?jiān)揂PN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監(jiān)控點(diǎn)及中心分配移動(dòng)內(nèi)部固定IP。此種方案中心也像方案二一樣采用主副兩個(gè)GPRS-DTU作接收端，冗余備份，但此種方案較方案二而言，無需DNS解析，本身具有移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)固定IP，減少中間環(huán)節(jié)，穩(wěn)定性增強(qiáng)；且所有數(shù)據(jù)都在移動(dòng)GPRS的APN內(nèi)網(wǎng)傳輸，無需經(jīng)過公網(wǎng)，安全性增強(qiáng)。此種方案無需負(fù)擔(dān)寬度專線月租費(fèi)用，性價(jià)比合理，推薦使用。

方案四：中心采用APN專網(wǎng)，所有點(diǎn)都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP。

公網(wǎng)數(shù)采服務(wù)器通過移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的專線接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，然后使用運(yùn)營(yíng)商提供的GPRS虛擬專用網(wǎng)（VPN）與無線終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，向移?dòng)運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)了APN專網(wǎng)服務(wù)，并且所有用于GPRS專網(wǎng)通信的SIM卡僅開通該專用APN服務(wù)、分配內(nèi)部固定IP，限制使用其他APN服務(wù)。無線終端數(shù)據(jù)傳輸過程全部在移動(dòng)GPRS的APN專網(wǎng)內(nèi)完成，無需經(jīng)過公網(wǎng)，與外界完全隔離，充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

此種方案無論時(shí)時(shí)性，安全性和穩(wěn)定性較前三種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多、時(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式，某供電公司配網(wǎng)終端通信方式采用此組網(wǎng)方式。

4 結(jié)束語(yǔ)

某供電公司自建立配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)以來，應(yīng)用上述組網(wǎng)方式，基于GPRS通信技術(shù)，主站系統(tǒng)累計(jì)接入的饋線自動(dòng)化終端及故障指示器共2600多個(gè)，至今運(yùn)行良好，兩遙終端在線率達(dá)到97%以上。隨著某地配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，某供電公司在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)上的實(shí)用化程度亦不斷提高。主站對(duì)于終端的管控及維護(hù)有明顯的成效，累計(jì)了豐富技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)，有力地保證了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的高效、優(yōu)質(zhì)、安全運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：曹明明]