GPRS配电知识总结.doc

馈线终端设备（FTU）FTU 是装设在馈线开关旁的开关监控装置。馈电终端单元这些馈线开关指的是户外的柱上开关，例如10kV线路上的断路器、负荷开关、分段开关等。一般来说，1台FTU要求能监控1台柱上开关，主要原因是柱上开关大多分散安装，若遇同杆架设情况，这时可以1台FTU监控两台柱上开关。配变终端设备（TTU）变压器终端单元TTU监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔12分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）和典型日上述数组的整点值，电压、电流的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间及恢复时间，记录数据保存在装置的不挥发内存中，在装置断电时记录内容不丢失。配网主站通过通信系统定时读取TTU测量值及历史记录，及时发现变压器过负荷及停电等运行问题，根据记录数据，统计分析电压合格率、供电可靠性以及负荷特性，并为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据。如不具备通信条件，使用掌上电脑每隔一周或一个月到现场读取记录，事后转存到配网主站或其它分析系统。TTU构成与FTU类似，由于只有数据采集、记录与通信功能，而无控制功能，结构要简单得多。为简化设计及减少成本，TTU由配变低压侧直接变压整流供电，不配备蓄电池。在就地有无功补偿电容器组时，为避免重复投资，TTU要增加电容器投切控制功能。开闭所终端设备（DTU）DTU一般安装在常规的开闭所（站）、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。部分DTU还具备保护和备用电源自动投入的功能。 从当前设备制造水平看，国内不少企业已经成功地研制和生产出能够满足配电自动化要求的产品，比如可靠的柱上真空开关、各种终端设备(如FTU、DTU等)、配电调度自动化系统(SCADADMSGIS)及适应于配电自动化的通信设备等。配电自动化，是利用现代电子、计算机、通信和网络技术，将配电网在线数据和离线数据、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，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电、配电管理的现代化。配电自动化通信系统设计配网自动化通信系统可分为3个层次：配网控制中心远程配网控制分中心；配网控制中心站控终端；站控终端配电终端。1、配网控制中心远程配网控制分中心对于已建设了到各主要行政单位和变电站的SDH光纤环网通信系统的城市，配网控制中心，远程配网控制分中心的通信可以采用2种形式：SDH 2M+路由器；光纤收发器。（1）SDH 2M+路由器该方式具有节约通信信道资源的优点，但由于其最高实际传输速率为2 M，制约了远程配网控制分中心访问配网控制中心的访问速度。（2）光纤收发器该方式具有通信速率高的优点，各远程配网控制分中心到配网控制中心可直接使用一对光纤进行通信，其最大通信速率可达到100 M。但其缺点是需要一对直达光纤。2、配网控制中心站控终端站控终端一般设置在变电站或大型开闭所内，若变电站到调度中心的SDH光纤通信系统具有较大的富裕，则可采用该方式作为配网控制中心到站控终端的通信方式。该通信方式有2种：SDH 2M+路由器；SDH64 K。两者比较而言，SDH 2M+路由器的通信方式具有通信速率高、通信可靠性强的特点。站控终端到配网控制中心或配网控制中心到站控终端的数据能快速地到达。解决了站控终端到配网控制中心的瓶径问题，可较快地实现馈线的故障诊断、故障隔离和非故障区的恢复供电。但其缺点是占用通信通道的资源较多，它需要提供一个2 M数字通道，相当于32个64 K数据通道。SDH 64 K通信方式具有占用通信通道少的优点，其缺点是会出现站控终端到配网控制中心的瓶径现象。该方式在实现时较简单，只需要在对端的SDH通信设备上各增加1块具有RS232接口的64 K异步数据板。板。3、站控终端配网终端层 站控终端配网终端层的通信包括这几个方面，站控终端和馈线主干线上的FTU通信；主馈线干线上的FTU和馈线分支线上的FTU、TTU通信；TTU和集抄器通信。站控终端和馈线主干线上的FTU通信采用光纤以太网通信方式。在价格上，光缆(不含金具)的价格比屏蔽双绞线稍高10%。而在支线上只适合采用屏蔽双绞线，其原因主要是支线一般较长，且支线易改动，网络拓扑较复杂，增加了配网投资的负担。施工困难，所以一般在支线上不推荐采用光纤通信方式。馈线主干线FTU和馈线支线上的FTU、TTU通信采用屏蔽双绞线的专线通信方式。基本有2种方式：MODEM方式；485总线方式。GPRS信息传输实时性，经实测可达到120kb/s,相当与单条GPRS通道能容纳套FTU设备的容量。在配电网主站/子站与大量的配电网终端设备之间采用价格低廉，不收地域限制及距离限制的GPRS作为通信信道。而配电网主站与变电站之间采用光纤通信方式Mobitex无线专网技术,能够快速方便地进行数据的实时传输,解决电力系统配电网各层间的通信问题。载波组网通信方式主要涉及如下难题：适合混合线路的载波信号耦合方式，重点研究卡接式电感耦合方式应用于混合线路载波通信所涉及的关键技术；供电和受电端都采用电缆，且中间有多段架空-电缆的混合线路，但没有分支线路的混合线路（专线线路）载波组网通信技术；供电和受电端都采用电缆，中间有多段架空-电缆的混合线路，且架空线路存在多条分支供电线路的混合线路载波组网通信技术。 一个逻辑网络由一台主载波机带15台从载波机组成。理论上一台主载波机所带从载波机的可支持256台从载波机，但是，为了网络实时性要求，建议一台主载波机带从载波机不要超过16台。下一个热点： 电力系统的通信手段很多，随着新一代的宽带无线通信技术的发展和成熟，建设一个WiMAX电力通信专网为电力系统服务的时代已经到来。基于WiMAX的技术特点及优势，结合电力系统通信的要求，WiMAX电力专网可以为电力系统无线城域网、电力应急通信以及配网自动化等提供宽带和高速的无线接人方式。 目前电力系统依托于高压输电线路已建成光纤骨干网络，光缆主要覆盖110 kV以上变电站，也连接到了供电局。根据电力营销系统等业务需覆盖到营业所的需求，电力城域网需覆盖到所有营业所、配营部。供电局下属的业务单位，变电站，供电所，营业所，配营部如果都采用光纤实现宽带接入，建设投资是很大的。采用WiMAX技术，用无线的方式开通宽带接入服务，连接各业务单位，提供数据业务、 VOIP语音业务、视频业务是一个投资少见效快的建设方案。 WiMAX电力专网是一个全IP的网络，可以和现有的网络直接连接，充分利用现有的网络设备。基站提供标准的以太网口，支持TCP/IP协议，连结城域网。终端可直接连接二层交换机，综合接入设备，无线路由器和其他常见网络终端设备，提供数据，语音和图像传输。 WiMAX电力专网具有按需分配带宽的能力，合理分配带宽资源。可以订制2000种服务流，设置带宽范围，时延和优先级，实现端对端的QoS服务。可向终端提供不同的性能质量保证的数据、视频、话音服务，保证重要的数据和业务优先发送。保证时延受控制，保证语音，视频等对时延敏感的业务传输流畅。 电力配网自动化的通信系统采用WiMAX电力专网具有很好的应用前景。配电终端数量大，分散，距离远，一个中等城市的变压器有上千个，配电终端有上万个，WiMAX电力专网将配电终端直接无线接入到配电控制中心，将智能电表的大用户的用电量，线路故障信息及时发送到调度中心。 WiMAX技术的质量保证、点对多点，远距离传输的特点得到了充分的发挥和应用。 应用案例：某供电局电力配网自动化拟采用WiMAX无线通信方案 项目需求与应用环境 供电局下属某一个配电支路需要建设一个基于WiMAX无线通信技术的试验网，将配网控制中心和支路中的120个控制终端和配电终端用无线WiMAX方式连接。 网络中的一些终端需要提供语音和视频监控图像业务。 支路闸口距离供电局10公里，配电支路的最远配电终端距闸口15公里，配电终端FTU和 TTU均匀分布在配电支路沿线内。配网控制中心在供电局，供电局有光纤干线。城市高楼大厦不多，楼群不密，遮挡不严重， 控制箱附近20米开阔，电杆高度5米。 带宽规划与需求分析 假设每个控制装置带宽需要上行传输10kbps， 60个装置总共需要带宽600kbps。如果其中5个站点需要图像传输，每路图像需要512kbps , 5路图像需要带宽 2.6Mbps。Axxcelera WiMAX系统每基站在信道带宽 3.5Mhz时，提供上行/下午各10Mbps带宽，既可以为业务数据保留带宽，优先发送，也可传输语音、视频图像和将来业务扩展提供带宽。系统有上行和下行信道 配电终端向基站的数据为上行，基站传往供电局配电控制中心的数据为下行，互相不受影响。 方案建议与网络配置 沿配电支线走向，划分两个区域，建设两个WiMAX基站，每个基站覆盖半径4公里。 每个基站接入60个终端， 支线内的配电终端和距离最近的基站连接。每个基站最多可接入200个配电终端，每个基站还可以划分扇区增加容量。 频率规划：采用3.5Ghz 频段，下行频率3500-3530 MHz，上行频率 3400-3430MHz，信道带宽3.5Mhz。此频段为中国的3.5Ghz固定宽带接入频段，项目的频段需要根据当地的频率规划申请频点。2个基站， 至少需要 2个频点组网，根据2个基站的详细位置信息，120个终端的位置信息进行频率规划。如果划分扇区， 频率规划需要考虑频率的重复使用问题。 基站配置：每个基站根据配电终端数量和分布位置选择尽可能高的位置，1号基站和60个终端 使用频率 F1，2号基站和60个终端 使用频率 F2。基站的天线高度至少30米， 高于周围的建筑，采用全向天线，基站使用外接功率放大器，弥补全天天线增益的不足，保证远距离的传输。 终端配置：假设50%终端是在基站可视范围内。距离基站 1公里，50%终端是在基站不可视范围内，遮挡不严重，距离基站3公里以内，终端的天线高度至少5米以上，如果终端天线高度10-12米更好，利用周围建筑或高的电线杆。终端天线附近20米以内空旷。配电网络可以被视为天然的总线网，该总线上的每两个节点都可以通信。但是，考虑到配电系统的节点众多，节点的管理十分重要，下面讨论通过节点管理提高网络化配电载波的可靠性和可扩展性。241面向对象的寻址配电系统的每个节点都可以通过以下三个元素确定地址：域、子网和节点号。域对应于变电站，域内的子网对应于该变电站内的一条馈线，子网的节点则对应于该馈线上的各配电终端单元。正常情况下，联络节点一侧的节点“听不到”另一侧节点的声音，属于不同变电站的域之间互不影响。仅当一个子网的某节点被其所在的变电站主站丢失或其他原因，诸如线路断开、线路严重故障等，节点将通过桥节点向对侧申请漫游。定义每一条馈线的第一个节点为第一子站，该节点是这一子网的管理节点，它在作为该子网所有节点与变电站主站的路由的同时，还记忆了这些节点的基本信息，如节点地址、节点类型，这将大大有利于NDLC系统的可扩展性。242自动设置中继当一个子网中的某节点远离变电站时，变电站主站可能不能与该节点成功通信，这时主站可以通过下载定值，定义最近的节点为中继节点，该节点将完成对通信不畅的节点的中继转发，这将大大提高了通信系统的可靠性。243节点漫游网络化配电载波系统在运行中不断进行自检，一旦子网的第一子站发现该子网的某节点丢失，将向主站汇报，主站通过自动设置中继试图找回丢失了的节点，如仍未成功，被丢失的节点将主动向桥节点申请漫游，这一措施对于提高通信系统的可靠性十分有力。2 WiMAX技术及其在电力通信中的应用WiMAX的关键技术分析（1）OFDM/OFDMA正交频分复用OFDM是一种高速传输技术，在WiMAX系统中，OFDM主要有两种应用方式：OFDM和OFDMA。OFDM正交载波集由单一用户产生，为单一用户并行传送数据流。OFDMA采用多址接入方式，可以支持长度为2048、1024、512和128的FFT点数，通常向下数据流被分为逻辑数据流，可以采用不同的调制、编码方式以及以不同信号功率接入不同信道特征的用户端，向上数据流子信道采用多址方式接入4。（2）HARQ(HybridAut omatic Repeat Request)混合式自动重复检索技术，结合ARQ和FEC的优点来提高传输的可靠性和系统容量，相对于传统的ARQ，其主要优点是接收方可以合并历史数据报文和当前接收到的数据报文从而得到分集增益。（3）AMC(Adap tive Modulati on and Coding)自适应调制和编码技术，根据信道的质量情况，选择最合适的调制和编码方式，通过编码和调制方式的组合，可以产生不同的传输速率，系统的平均传输速率得到提高，避免通过发射功率的途径来提高系统性能，降低干扰。（4）MIMO(Multiple-Input，Multiple-Output)多输入多输出技