配电网自动化通信方式的比较.doc

配电网自动化通信方式的比较3O供用电第24卷第1期2007年2月配电网A动化通信方式的比较戴新文(福建省龙岩电业局,福建龙岩364000)摘要:根据配电网自动化对通信系统的要求,对光纤通信,移动网通信,配电线载波通信方式进行了比较,并指出各自的适用场合.关键词:配电网;自动化系统;通信方式中图分类号:TN914文献标识码:C文章编号:10066357(2007)01003003对配电网自动化系统层次功能的设置有一定的通用性.即主要分为主站,子站,通信和终端四个层次.通信层的主要功能是提供通道,将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端,并且将反映远方设备运行情况的数据信息收集到控制中心,从而实现主站与各子站及远方终端之间的互相通信,传递数据信息,设备状态,控制命令等功能.目前,影响各供电企业配电网自动化实用化应用的主要问题是通信系统建设滞后,因此,建设高速实用的通信网是配电网自动化发展的关键.1配电网自动化对通信系统的要求配电网自动化对通信系统的要求,主要取决于要实现自动化网络的整体规模,接线的复杂程度,自动化系统的功能要求,预期达到的自动化水平等,主要体现在以下几个方面.1)通信的可靠性.配电网自动化的通信系统是在户外运行的,容易导致材料老化,故要求能经受起恶劣气候的考验.另外,通信系统还要经受噪音,电磁,雷电等的干扰,保持稳定运行.在电力设备发生故障时,应能抵抗事故所产生的瞬间强电磁干扰,完成故障诊断,故障隔离和恢复非故障区段供电的通信任务.2)通信的实时性.配电网自动化的重要功能就是能够实时监控网络运行,进行在线分析,实时性对通信传输速率提出了较高的要求.正常运行时,主站系统在3S内需刷新全部RTU,FTU等终端的数据;发生故障时,主站系统和RTU,FTU终端之间需要交换的数据较正常情况下多得多.因而,除了考虑刷新速度外,还要考虑能快速及时传送大量故障数据的问题.同时,还需考虑今后发展的需要,今后发展可能不仅要传送数据,还要传送现场实时图象等.3)通信的双向性.对主站来说,不仅向终端下发控制命令,也需接收终端上传的数据.配电自动化系统中的各项功能均要求双向通信,如故障区段隔离和恢复正常区域供电的功能,远方的FTU必须能向主站上报故障信息以供主站确定故障区段,主站必须再向FTU下达控制命令,才能实现故障区段隔离和恢复非故障线路的正常供电.因而,配电自动化系统各层次之间的通信是双向的,通信系统必须具有双向通信的能力.4)通信的灵活性.配电自动化系统中的通信系统点多面广,规模庞大,这就要求通信设备具有较强的灵活性,选择标准的通信设备,便于安装,调试,运行和维护.通常采用多种通信方式相结合,需要尽可能地简化系统的使用与维护,选择标准的通信协议,提高系统的兼容性和灵活性.2通信方式的选择探讨随着通信技术的发展,在配电网出现了光纤通信,移动通信网,配电线载波通信等多种通信方式.作为配电自动化系统信息高速公路的通信方式,可供选择的余地很大,由于配电网通信存在点多,面广,分散的特点,很难只采用一种通信方式解决问题,应因地制宜地选用不同的通信方式,以符合经济适用,安全可靠的原则.下面对光纤通信,移动通信网,配电线载波通信这3种应用最多的通信方式进行比较.2.1光纤通信光纤通信是以光波作为信息载体,以光导纤2007年第1期供用电31维作为传输介质的通信手段.目前,光纤通信技术已很成熟,并且已在电力系统中广泛应用.光纤通信较其他通信技术具有以下优点:1)传输频带很宽,通信容量大,多模光纤的传输容量一般在140Mbit/s以下,而单模光纤的传输容量可达140Mbit/s以上.2)传输衰耗小,适合长距离传输.当工作波长为0.80.9um,中继距离为10km;当工作波长为1.01.6肚m,中继距离为100km;当工作波长为2.0um以上,中继距离为1000km,完全可以满足地区配电网自动化通信要求.3)光纤体积小,重量轻,可绕性强,易敷设.4)输入与输出之间隔离,不怕电磁干扰.5)保密性好,无漏信号和串音干扰.光纤通信方式的主要缺点:1)一次性建设投资大,路径要求高,架设比较困难,这点是阻碍光纤发展的主要因素.2)光纤连接比较困难,一旦发生故障后,修复工艺要求较高.3)维护费用高,需专项维护和管理.光纤通信的主要适用范围:主站与子站之间,中心城区,重要负荷,如配电网自动化的SCADA系统,馈线自动化系统等.2.2移动网通信配电网自动化通信系统可利用移动网络通信系统作为强大技术支撑,以提高通信质量,降低通信系统投资.目前,配电网自动化大量应用移动GSM和通用分组无线业务(GeneralPacketRadioSystem,GPRS)通信方式.GSM是第二代数字通信,GSM将数据以短消息的方式发送到主站,短消息的优点是费用低,最大的缺点是延时不确定,而且短消息是不可靠通信,因此要求对方确认.GPRS是介于第二代和第三代之间的一种通信技术,通常称为2.5G.GPRS使若干移动用户能够同时共享一个无线信道,一个移动用户也可以使用多个无线通道.有了GPRS,用户的呼叫建立时间大为缩短,几乎可以做到永远在线.GPRS网为移动数据用户主要提供突发性数据业务,能快速建立无时延的连接,特别适用于频繁传送小数据量及非频繁传送大数据量的场合.GSM与GPRS组网的适用性比较见表1.表1GSM与GPRS组网的适用性比较项目GSMGPRS通信建立速度每次,不确定一次,530S可靠性一般优良并发处理支持并发通信优秀,支持所有点的并发通信业务扩展一般优秀从表1可看出,GPRS组网通信在建立速度,可靠性,并发处理,业务扩展等关键技术方面明显强于GSM组网,新建的配电网自动化应用系统通信,应多采用GPRS组网.移动通信网的适用范围:城乡结合部,郊区线路设备,以及动作时间要求不高且不需瞬间动作配合的终端,如无线抄表系统,无功补偿系统,负荷控制系统,等等.2.3配电线载波通信配电线载波通信是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的通信技术.配电线载波通信这种通信方式是利用现有的配电网作为通信信道,无须对现有电网进行任何改造.其主要优点:1)易安装,维护,建设和运行成本低.2)可完全由电力部门控制,便于管理.配电线载波主要缺点:1)在三相电力线间有很大信号损失.配电线路的载波频率越低,线路衰减越小,受50Hz工频的谐波干扰越大;载波频率越高,线路衰减越大,受50Hz工频的谐波干扰越小.一般配电线载波通信选择频率范围为540kHz.2)由于载波通信传输速率低,易受干扰.配电网中的变压器,电容器,分支线等将对高频信号产生较大的损耗,造成失真.不同的用电设备对载波信号的干扰也不同,直接整流环节和高频激励的气体放电灯对载波信号的干扰最大.3)载波通信中存在信号盲区.信号盲区发生在配电线上的反射信号,反射往往发生在线路不连续点,会抵消或大大消弱入射信号.4)载波通信受线路停电影响大.线路停电运行将造成载波通信中断运行,无法正常使用,这是影响载波通信大规模使用的最重要缺点.载波通信适用于:架空网络结构牢固,停电少,通信终端对通信的实时性要求不是很高,或可以接受因线路停电所造成通信中断的场合.如阶(下转第37页)2007年第1期供用电37空间,用于保存EMS所有的参数表,大小规划为512MB,UniformSize大小定义为4MB;创建历史数据表空问,用于保存EMS采集的历史数据,大小规划为400GB,UniformSize大小定义为32MB;采用本地方式管理.2.4.5索引表空间(IndexTablespace)索引表空间用于保存所有索引数据.根据EMS历史数据库的实际部署环境,索引表空间按以下原则部署:创建参数索引表空间,用于保存EMS所有参数表的索引数据,大小规划为256MB,UniformSize大小定义为4MB;创建历史索引表空间,用于保存EMS采集的历史数据的索引数据,大小规划为123GB,UniformSize大小定义为32MB;采用本地方式管理.2.5数据表,索引存储规划与部署数据库的访问,归根结底主要是对数据库中Table和Index的访问.通常,系统中的数据是不断更新和变化的,这样就造成了Table和Index对存储空问的需求也在不断变化.为了减少生产系统对存储空间的动态申请,对其Table和Index的存储规划是非常重要的.3结语电力系统不断发展,EMS的重要性也日益提高.不注重数据存储的规划,容易让高档的配置变成一纸空文,造成资源浪费,使系统运行出现瓶颈.肇庆供电局率先开展了对EMS的数据存储规划,正是这些很细致的考虑和设置,确保了系统软,硬件的良好配合,磁盘容量的高可用率和高可靠性,有力地保证了EMS的高效,优质,安全运行.收稿日期:2006年6月杨志欣硕士,工程师,主要从事电力系统自动化工作(上接第26页)决策系统中的数据设计及分析模块的开发,系统界面美观,方便实用,自成一体,可为规划人员分析地区电网,完成电网规划提供全方位的支持.GIS数据库有效地保证了负荷分布预测,对现状电网分析评估,高中压配电站位置及容量优化,中压配电网网络优化规划,配电网管理自动化等功能的实现.该系统已应用于上海市浦江中心镇10kV电网,青海省海北洲高压配电网等项目中,取得了较好的效果.4结语在分析比较了国内外一些成功的GIS软件!副暑!=s!1l,!鼻(上接第3l页)段性,间隔性进行通信交换的自动化系统.3结语配电网自动化通信方式应该首选光纤通信,特别是中心城区和重要负荷等可靠性要求高的终端,但一次性投资最大;在光纤不易到达的地区,的数据结构模型及研究了配电网空间数据结构自身的特点基础上,开发了本文所介绍的配电网络GIS数据库管理系统,使配电网规划工作和地理信息系统紧密衔接起来,为配电网规划提供了必要的地理空间信息查询