配电网通信全解知识分享

1、配电网通信全解4.1 配电通信网的结构o骨干层骨干层和和接入层接入层 配电通信系统可利用专网或公网， 配电主站与配电子站之间的通信通道为骨干层通信网络， 配电主站（子站）至配电终端的通信通道为接入层通信网络。 其中：1.骨干层通信网络原则上应采用光纤传输网， 在条件不具备的特殊情况下，也可采用其它专网通信方式作为补充。 骨干层网络应具备路由迂回能力和较高的生存性。2. 接入层通信网络应因地制宜， 可综合采用光纤专网、 配电线载波、 无线等多种通信方式。 采用多种通信方式时应实现多种方式的统一接入、 统一接口规范和统一管理， 并支持以太网和标准串行通信接口。 通信系统的骨干网和接入网？4.2 配

2、电通信网骨干层技术1.骨干层设备位置 主干层的组成部分包括通信主站，各220kV、110kV、35kV变电站通信子站。各子站与主站间所交换的信息量大，通信可靠性与实时性要求高。可选的通信方式包括光纤SDH、MSTP，微波接力等。2.骨干层功能需求 高压电网-调度自动化、保护、监控 、SCADA 中低压配电网-配电自动化、用电管理 3.骨干网技术分析： SDH、MSTP，微波接力4.2 配电通信网骨干层技术1.通信与信息体系构架 C PN接 入接 入网网接入接入网网CPN核 心核 心网网应用层应用层业务层业务层传输层传输层支支持持网网水平和垂直的业务分层水平和垂直的业务分层概念、术语：概念、术语

3、：传输媒介/传输极限带宽,宽带/窄带调制/解调差错控制同步/异步接口4.2 配电通信网骨干层技术2.骨干传输网的技术（电力系统常用的） （1）传输介质-（有线、无线）、（电缆、光纤） （2）PDH准同步数字体系：2M（64K/bits），8M,34,139M （3）SDH同步数字系列: 155M,622M,2.5G,10G,40G （4）SDH设备类型 终端复用器终端复用器 TMTM：在线形网的端站，把PDH / SDH 支路信号复用成SDH线路信号，或反之PDH支路信号 SDH支路信号线路信号TMOAMSDH 设备分插复用器分插复用器 ADMADM：设在网络的中间局站设在网络的中间局站，完成

4、直接上、下电，完成直接上、下电路功能。路功能。PDH支路信号 SDH支路信号OAMSTM-NSTM-NADM再生器再生器 REGREG：设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下电路。能上、下电路。 西侧线路信号西侧线路信号OAM东侧线路信号东侧线路信号STM-NSTM-NREGSDH 设备数字交叉连接设备数字交叉连接设备 DXCDXC：兼有同步复用、分插、交叉连接、网络兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能的的自动恢复与保护等多项功能的SDH SDH 设备。设备。PDH支路信号支路信号 STM-NSTM-N SDH支

5、路信号支路信号DXCSDH 网络结构（5）SDH网络结构ADMTMADM/DXCADMTMTMTMTMTMADM/DXCTMTMTMADMADMADMADMADMADMADM/DXCADM/DXCADM/DXCADM/DXC(a)链型(b)星型(c)树型(d)环型(e)网格型4.2 配电通信网骨干层技术- -EMSEMS网管网管市郊局天平变驼凹- -GFGF155155- -0 03 3B B东关泰泰安安局局徐楼变红庙变桃源变东平局宁阳局金阳变汶口变泰山变佛山变肥城局蓄能电站董家庄变夏张变道朗变山口变祝阳变范镇变角峪变西庄变徂徕变邱家店变省庄宅子西郊天平店大河迎胜检修公司肥城中天门泰城北上高腾

6、飞公司东尊山庄黄前变下港变满庄变圣城热电- -GFGF24882488- -0101B B? ?例例- -GFGF622622- -06A06A- -GFGF24882488- -01D01D泉沟变磁窑变南鲍变新泰变新汶变楼德变东都变陈家庄变新泰局高余变石横电厂红庙变玻纤- -GFGF622622- -0606新汶电厂2.5G环环2.5G环环155M环环- -2.5G2.5G线路线路- -622M622M线路线路- -155M155M线路线路 二纤双向通道专用保护环(OCh-DRPing)：采用双发选收工作方式，W1为主纤，P1为备纤。 AC与CA组成双向业务。正常情况下，接收端选择主纤信号。

7、当发生断纤事件时，受影响的业务AC倒换到备纤选择，具有恢复与非恢复两种工作方式。W1P1W1P1DBW1P1W1P1DBACACACCAACCACA ACCA倒换ACSDHSDH环网的自愈环网的自愈 二纤双向复用段共享保护环(OMS-SPRing)：每纤波长数被一分为二，一半用于工作，一半用于保护，两纤互为备份。此种工作方式需要自动保护倒换(APS)协议协调两端进行倒换。相对于前面保护方式，其优势为容量大，尤其适于节点数多的W1/P2W2/P1DBACW1/P2W2/P1W1/P2W2/P1DBACW1/P2W2/P1倒换ACCAACCACA ACCA ACSDHSDH环网的自愈环网的自愈 二

8、纤双向通道共享保护环(OCh-SPRing)：通道共享保护环保护机理与复用段保护环基本相同，区别在于倒换发生在业务受影响的节点而不象光复用段保护环发生在光路中断的相邻节点。优点在于它减少了倒换后的光信号传输距离，减少了光信号的衰减变型和噪声积累，这种方式需要更复杂的倒换协议来支持。W1/P2W2/P1D DB BA AC CW1/P2W2/P1W1/P2W2/P1D DB BA AC CIIW1/P2W2/P1倒换CAACCAACACCAACCASDHSDH环网的自愈环网的自愈4.2 配电通信网骨干层技术（6 6）多业务传送平台多业务传送平台 MSTPMSTP技术技术 MSTP全称Multi-

9、Service Transfer Platform，即（基于SDH 的）多业务传送平台。该平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。 MSTP将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台，实现多业务的统一控制和管理。 MSTP是传送网与业务网的一体化，是未来较有前途的城域传送网。4.1 配电通信网骨干层技术（6 6）多业务传送平台多业务传送平台 MSTPMSTP技术技术4.1 配电通信网骨干层技术（7 7）微波接力微波接力概念：微波通信的

10、主要方式是直线视距通信，超过视距以后需要中继转发。根据地球表面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波进行放大转发。因此称为微波中继通信或微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。组成：传输传输ABAB网？网？4.3 配电通信网接入层技术分析1.以太网以太网/工业以太网工业以太网 局域网：媒体接入方式三种（集中、分散-受控/随机 ） 以太网：IEEE802.3 、随机接入、 CSMA/CD 、结构（星，总线，树，介质） 现场总线,接口RJ45-TCP/IP 工业以太网：光纤，结构-环，线，树2.无源光网络（无源光网络（P

11、ON） PON是一种为了支持“点到多点”应用而发展起来的光接入技术。现已实现的PON技术包括APON/BPON，GPON和EPON/GEPON。其中GPON、GEPON等技术带宽高、造价贵；APON/BPON技术造价相对较低，带宽足以满足电力配电自动化各种终端的业务需求，但是技术不够成熟；EPON是当前技术最为成熟、性价比最高、应用最广泛的PON技术。4.3 配电通信网接入层技术分析3.无源光网络（无源光网络（EPON） 以太网无源光网络（Ethernet PON）由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成。它是一种采用点到多点结构的单纤或双纤双向光接

12、入网络，上、下行应分别使用不同的波长，其中上行应使用12601360nm波长，下行应使用1480-1500nm波长。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式（并实现带宽动态分配）并对各上行数据的发送进行仲裁。EPON技术采用的分光器为无源器件，该器件无法实现对光信号的放大，所以在传输距离上EPON 技术有一定的限制，一般从OLT至ONU 最远不超过20km。此外，分光比需要事先规划好，不能随意接入新的设备，扩展性相对较差。用户侧接口：应支持10/100BASE-T接口或RS232/RS485串口。网络侧接口：应支持GE接口或RS232/RS485串口，可选支持10/

13、100BASE-T 4.3 配电通信网接入层技术分析3.无源光网络（无源光网络（EPON）通常采用树形和手拉手主备冗余环网组网。 手拉手方式可有效防止单手拉手方式可有效防止单POSPOS节点的故障节点的故障 ONU 采用挂灯泡方式接入到光纤链路上，任何一个或多个ONU设备失效对网络中其他设备的工作不会造成任何影响。 4.3 配电通信网接入层技术分析4.电力线载波通信电力线载波通信 PLC高压电力线、用途高压电力线、用途4.3 配电通信网接入层技术分析4.电力线载波通信电力线载波通信 PLC低压电力线载波抄表系统，电力线上网低压电力线载波抄表系统，电力线上网4.3 配电通信网接入层技术分析4.电

14、力线载波通信电力线载波通信 PLC中压电力线载波： 对于架空线路，采用电容耦合方式（包括相-地耦合方式和相-相耦合方式两种）； 对于电力电缆线路，利用电力电缆的屏蔽层传输数字信息，采用电感耦合方式（包括注入式电感耦合和卡接式电感耦合两种）。电感耦合装置不直接与电力线相连，方便安装在地下电缆沟，户外开关箱或配电分接箱内，施工时可不断电。优点： 无需经过FCC的许可 形成电力专网，安全自控 基于网络的配电线载波支持自由拓扑，极大的灵活性 无需架设其他通道，降低系统建设成本缺点： 由于中压配电线路情况复杂，分支线路多，且无法安装阻波器，因此，中压电力线的传输特性时变性强，波动较大，噪声干扰复杂。 4

15、.3 配电通信网接入层技术分析4.电力线载波通信电力线载波通信 PLC应用分析：应用分析： 受技术的局限，基于中压配电线路的载波通信技术只是对光纤和无线通信方式的一个补充，其适用环境如下。1）不具备安装光纤条件的区域、公网无线通信信号没有覆盖的边远地区或者农村地区。2）因为经济因素，不适合铺设光纤区域。3）因信息安全考虑，不适合采用公网通信方式的区域。4）位于边远山区的中小水电站电量信息采集。 4.3 配电通信网接入层技术分析5. 无线公网无线公网 目前可用的无线公网数据传输方式有GPRS、CDMA、3G等几种。 移动通信网络：一、一、 多址联接技术多址联接技术二、二、 话音与信道的编码技术话

16、音与信道的编码技术三、三、 调制与解调技术调制与解调技术4.3 配电通信网接入层技术分析5. 无线公网无线公网- - GSM- GPRS MSC: 移动交换中心BSC: 基站SS7: 信令网PLMN: 陆地公共无线网SMSC: 短消息BILLING :计费SGSN:GPRS服务支持节点 GSM 9.6kbps GPRS: 56115Kbps接入方式：TDMA+FDM4.3 配电通信网接入层技术分析5. 无线公网无线公网- - CDMA（ NCDMA ） 保密性低功耗宽带，大容量153kbits4.3 配电通信网接入层技术分析5. 无线公网无线公网- - CDMA（ NCDMA ） 3G是英文3

17、rd-Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆字节每秒）、384kbps（千字节每秒）以及144kbps的传输速度。 目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。 4.3 配电

18、通信网接入层技术分析5. 无线公网无线公网- - CDMA（ NCDMA ） 3G是英文3rd-Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆字节每秒）、384kbps（千字节每秒）以及144kbps的传输速度。 目前3

19、G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。 4.3 配电通信网接入层技术分析5. 无线公网无线公网- - 3G 3G是第三代通信网络，目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准，分别是中国电信的CDMA2000，中国联通的WCDMA，中国移动的TD-SCDMA，国际电联确定三个无线接口标准，分别是美国CDMA2000，欧洲WCDMA，中国TD-SCDMA。原中国联通的CDMA现在卖给中国电信，中国电信已经将CDMA升级到3G网络，3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务。 目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA,WIMAX。 速率：1

20、00-300kbps 4.3 配电通信网接入层技术分析5. 无线公网无线公网- -三亚线损系统三亚线损系统4.3 配电通信网接入层技术分析5. 无线专网无线专网 微波专网包括WiMAX，McWILL，Mobitex，以及无线自组网等等，配电自动化系统中主要考虑WiMAX和McWILL。专网通信由于与公网分开，安全性、可靠性比较有保障。WiMAX WiMAX ：（World Interoperability for Microwave Access）即全球微波接入互通，是一种基于IEEE 802.16标准（包括802.16d固定WiMAX和802.16e移动WiMAX）的宽带无线接入（BWA）城

21、域网技术。支持语音、图像等多种业务，支持ATM和IP接口，距离5-15km。 IEEE 802.16e在几公里范围内，5M带宽提供最大15Mbit/s的速率。McWillMcWill：SCDMA(窄带)_宽带的McWill_ TD-SCDMA(我国3G标准)McWill R4支持固定无线接入，R5支持高速移动无线接入，120km/h，漫游，切换，市内覆盖半径1-3km， R5版5M带宽提供最大吞吐量达15Mbit/s的速率，终端最大速率5Mbit/s 频段，接入方式、调制方式、编码等有差别，外特性相似。McWill支持频段少，受限制。 WiMAX ：支持MESH组网， McWill只支持宏蜂窝

22、。 WiMAX厂家400多家， McWill系列联盟厂家少，正在试验期。o应用模式TD-SCDMAMcWiLL水表Water Meter照明控制Lighting Controls暖通系统HVAC System负荷控制设备Load Control Device居家显示器In-Home Display气表Gas Meter负荷系统Load System可编程调温器Programmable Communicating ThermostatMesh网状网组网Star/Tree/Mesh混合组网 信息发布信息发布抄表抄表控制命令控制命令用电信息用电信息用电信息用电信息用电信息用电信息4.3 配电通信网接

23、入层技术分析5. 无线专网无线专网- -无线自组织无线自组织 AD HOCAD HOCAd hoc网络是一种特殊的无线移动网络无线移动网络。网络中所有结点的地位平等地位平等，无需设无需设置任何的中心控制结点置任何的中心控制结点。网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。与普通的移动网络和固定网络相比，它具有以下特点： 无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑 。其应用：军事、传感器网络、紧急和临时场合、个人通信、与移动通信相结合。 WSN, 传感器网络、物联网Home Area Network (HAN) and Customer Progr

24、ams家域网家域网 (HAN) 和客户程序和客户程序公共设施公共设施AMI网络网络电表电表能源网能源网关关HVAC系系统统水表水表煤气煤气表表智能智能电器电器家庭自动化系家庭自动化系统统照明控制照明控制Tstat4 4 智能电网电力光纤到户组网图智能电网电力光纤到户组网图Smart Grid PFTTH Network DiagramSmart Grid PFTTH Network Diagram4.4 配电终端层的通信配电终端层通信技术分析配电终端层通信技术分析 配电终端即配电变压器的监测终端TTU。TTU向通信子站或主站传送遥测信息，单个终端通信量少，终端数量多，分布广。可选的通信技术包括

25、现场总线，以太网，双绞线串口，中压配电线载波，拨号电话网，电话专线，无线公网，无线专网。1 1 现场总线现场总线 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线产品有CAN，FF，Profibus，Lonworks等。在配电网自动化系统中，现场总线适合于站内自动化智能模块之间，以及邻近的FTU与TTU之间的通信。4.4 配电终端层的通信配电终端层通信技术分析配电终端层通信技术分析 配电终端即配电变压器的监测终端TTU。TTU向通信子站或主站传送遥测信息，单个终端通信量少，终端数量多，分布广。可选的通信技术包括现场总线，以太网，双绞线串口，中压配电线载波，

26、拨号电话网，电话专线，无线公网，无线专网。1 1 现场总线现场总线 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线产品有CAN，FF，Profibus，Lonworks等。在配电网自动化系统中，现场总线适合于站内自动化智能模块之间，以及邻近的FTU与TTU之间的通信。4.4 配电终端层的通信配电终端层通信技术分析配电终端层通信技术分析2 2 屏蔽双绞线屏蔽双绞线RS-485RS-485串口串口 RS-485是一种改进的串行接口标准，连接屏蔽双绞线。最多可支持64256个发送/接收器，其功能和安全性都能满足基本要求（如输入输出隔离、防静电、防雷击、微功耗等

27、），具有通信效率高、可靠性好等优点，但用于大容量系统时，需铺设专用线路，工程造价较高。3 3 拨号电话拨号电话 拨号电话是利用市电话网组成配网通信系统，其特点是不需要投资建设专用通信网，开通费用低，但运行费用高。4.4 配电终端层的通信配电终端层通信技术分析配电终端层通信技术分析2 2 屏蔽双绞线屏蔽双绞线RS-485RS-485串口串口 RS-485是一种改进的串行接口标准，连接屏蔽双绞线。最多可支持64256个发送/接收器，其功能和安全性都能满足基本要求（如输入输出隔离、防静电、防雷击、微功耗等），具有通信效率高、可靠性好等优点，但用于大容量系统时，需铺设专用线路，工程造价较高。3 3 拨

28、号电话拨号电话 拨号电话是利用市电话网组成配网通信系统，其特点是不需要投资建设专用通信网，开通费用低，但运行费用高。4.4 配电终端层的通信配电终端层通信技术分析配电终端层通信技术分析3 3 专线专线 在专线（以双绞线或音频电缆为介质）方式中，各用户端在与终端设备通信的过程中采用的是polling方式，通过Modem将数字信号转换成模拟信号在专线上传送，可实现不小于1200 bit/s和不低于10 km的通信，传输速率较低，运行维护费用高。 该技术在光纤通信得到大规模应用之前，是一种主要的通信方式。由于带宽低，扩展性差，敷设及运行成本都非常高，该技术逐步被淘汰。4.4 配电终端层的通信配电终端

29、层通信技术分析配电终端层通信技术分析3 3 专线专线 在专线（以双绞线或音频电缆为介质）方式中，各用户端在与终端设备通信的过程中采用的是polling方式，通过Modem将数字信号转换成模拟信号在专线上传送，可实现不小于1200 bit/s和不低于10 km的通信，传输速率较低，运行维护费用高。 该技术在光纤通信得到大规模应用之前，是一种主要的通信方式。由于带宽低，扩展性差，敷设及运行成本都非常高，该技术逐步被淘汰。4.4 配电终端层的通信配电终端层通信技术分析配电终端层通信技术分析3 3 数传电台数传电台 数字电台提供透明RS232接口，传输速率达19.2kbps，收发转换时间小于10ms，

30、具有场强、温度、电压等指示，误码统计、状态告警、网络管理等功能。 数传电台使用350-512MHz或800-900MHz频带。230MHz是国家无线电管理委员于1991年分配给电力专用的无线频点（包括15个双频频点和10个单频频点），相邻频点间隔为50-150kHz，带宽为25kHz。 数传电台具有发射功率大、覆盖范围广、传输时延小等优点。具有建网成本低、建设周期短、维护量小、不占用耕地、无需查线检修、不受人为破坏、数据易传、组网灵活等优点。不足之处在于： 用轮询的方式进行数据交换、调制方式相对落后、无纠错能力和加密功能，无线信号可以被轻易的截获、解析和伪造、抗干扰能力差。受到公用频点数量限制

31、，容易产生同频干扰；且信号易受到建筑物与天气变化的影响。4.4 配电终端层的通信配电终端层通信技术选择用电终端技术4.5 配电自动化对通信的要求 电力配电网业务包括远程抄表、视频监控等，电力系统综合业务包括调度自动化等。由于网络承载的业务种类较多，各种业务对传输的实时性要求、可靠性要求、带宽要求等不尽相同，所以需要对各种业务进行详尽分析，确定其对网络的不同需求，来规划网络的建设方案，为整个系统提供完备、可靠、安全的通信服务。 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的整体规模、自动化系统的功能要求、预期达到的自动化水平、配电网自动化进展等。由于实现配电网自动化的信息点数量大、分布面

32、广，配电网通信的建设和完善需要总体规划、分阶段分区域进行。4.5 配电自动化对通信的要求o通信的靠性通信的靠性 配电网自动化的通信系统实在户外运行的，容易导致材料老化，故要求能经受恶劣气候的考验。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域供电的通信任务。2. 通信的实时性通信的实时性 配电网自动化的重要功能就是能够实时监控网络运行并进行在线分析，实时性对通信传输速率提出了较高的要求。特别是在配电网发生故障时，主站系统和配电网终端之间需要及时交换的数据，快速及时传送故障数据或控制命令。同时，还需考虑今后扩展需要，今后发展可能不仅要传送数据，还要传送现场实时图像等。4.5 配电自动化对通信的要求o通信的靠性通信的靠性 配电网自动化的通信系统实在户外运行的，容易导致材料老化，故要求能经受恶劣气候的考验。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域供电的通信任务。2. 通信的实时性通信的实时性 配电网自动化的重要功能就是能够实时监控网络运行并进行在线分析，实时性对通信传输速率提出了较高的要求。特别是在