無線公網通信技術在配電自動化系統中的應用

摘要：通過分析現今配網自動化系統中主站與自動化終端多種通信方式的優劣，詳細介紹了其中基于無線公網技術的通信方式的廣泛應用性，提出了基于無線公網通信技術的4種組網方案，于實際應用中卓見成效。

關鍵詞：配網自動化系統自動化終端無線公網技術

隨著通信技術的飛速發展，在配電網出現了光纖通信、公網無線通信、配電線載波通信等多種通信方式。而在配網主站與線路上的配網自動化終端之間的通信方式，則是現今配網自動化系統通信的發展的重點之一。由于配電網通信存在點多、面廣、分散的特點，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，以符合經濟適用、安全可靠的原則。

1 配網自動化系統中常見的通信方式

1.1 光纖通信 光纖通信是以光波作為信息載體，以光導纖維作為傳輸介質的通信手段。目前，光纖通信技術已很成熟，并且已在電力系統中廣泛應用。

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

光纖通信方式的主要缺點：①一次性建設投資大。②光纖連接比較困難，一旦發生故障后，修復工藝要求較高。③維護費用高，需專項維護和管理。

在現今的配電自動化系統中，由于造價高昂等原因限制，光纖通信主要應用于：主站與子站（遠程工作站）之間、重要負荷，如配電網自動化的SCADA系統、中心城區的電房、環網柜等。

1.2 無線公網通信 無線公網通信是指使用由電信部門建設、維護和管理，面向社會開放的通信系統和設備所提供的公共通信服務。公共通信網具有地域覆蓋面廣，技術成熟可靠，通信質量高，建設和維護質量高等優點。利用公共通信方式，既可以傳輸電力系統的語音業務，也可以傳輸自動化等數據信息業務。目前無線公網通信主要包括GPRS、CDMA、3G等。GPRS是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。CDMA是在數字技術上的分支——擴頻通信技術上發展起來的一種新的無線通信技術。3G指第三代移動通信技術，主要包括TD-SCDMA，WCDMA和CDMA1x（CDMA2000）等，目前3G在我國商用化進程正在快速推進當中，但在配電網中的應用尚處于萌芽階段。自中國移動的GPRS網絡正式開始商用后，其網絡覆蓋范圍包括了全國所有省會城市和大部分大中城市。作為移動數據業務最主要的承載方式，與其他通訊方式相比，GPRS業務具有實時傳輸、網絡覆蓋范圍廣等優點，因此，基于GPRS數據傳輸業務在配網自動化終端得到了廣泛應用。

1.3 載波通信 配電線載波通信是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行傳輸的通信技術。載波通信主要適用于：通信終端對通信的實時性要求不是很高，或可以接受因線路停電所造成通信中斷的場合。如階段性、間隔性進行通信交換的自動化系統，不適用于自動化終端與主站間的通信。

2 無線公網通信在配網自動化終端的應用

針對現今配網自動化系統中普遍應用的饋線自動化終端、故障指示器、公用環網箱、配電房等裝有自動化終端的線路，特別是鄉鎮、郊區等，光纖通信的昂貴，而對于這些終端，配網自動化主站系統主要采集的是兩遙（遙信、遙測）等信號，不必用到建設費用高昂的光纖通信方式。無線公網通信技術的應用，是指配電網自動化終端通過無線通訊模塊接入到無線公網中，再經由專用光纖網絡接入到主站系統的通信方式，GPRS技術是目前解決移動通信信息服務的一種較為完善、已從應用實驗到正式推廣的業務。在配網自動化系統中，無線公網通信方式有GSM全球移動通信系統和GPRS通用分組無線業務等。公共通信服務，可以作為配電網專用通信系統的補充，對電力部門具有初期投資少，建設周期短、運行維護工作量少的優點；但是也具有非常突出的缺點，即公共通信服務的運行費用（主是線路租用費和通信費）高，安全性有待驗證。

3 基于無線公網通信技術，配網自動化主站與配網終端組網通信方案

主要有如下四種：

方案一：中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP或者公網動態IP+DNS解析服務。

此種方案需向先INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務。①中心公網固定IP：監控點直接向中心發起連接，運行可靠穩定，推薦此種方案。②中心公網動態IP+DNS解析服務：客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，監控點先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

方案二：中心采用主副GPRS-DTU，采用移動內網動態IP+移動DNS解析服務。

此種方案客戶先與移動DNS服務商聯系開通移動動態域名，監控點先采用域名尋址方式連接移動DNS服務器，再由移動DNS服務器找到中心移動動態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定，所以采用主副兩個GPRS-DTU作冗余備份。主中心GPRS-DTU接收端掉線時，所有監控點自動轉到副中心GPRS-DTU接收端。此種方式也可以大大節約固定IP的費用，但并不是所有移動公司都提供DNS解析服務，所以要在有DNS解析服務的省市才能采用此種方案。此種方案適合小規模應用，但它的時效性和穩定性較差，不推薦使用。

方案三：中心采用主副GPRS-DTU，采用移動APN專網固定IP。

此種方案客戶先與移動申請APN專網業務。移動為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監控點及中心分配移動內部固定IP。此種方案中心也像方案二一樣采用主副兩個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，本身具有移動內網固定IP，減少中間環節，穩定性增強；且所有數據都在移動GPRS的APN內網傳輸，無需經過公網，安全性增強。此種方案無需負擔寬度專線月租費用，性價比合理，推薦使用。

方案四：中心采用APN專網，所有點都采用內網固定IP。

公網數采服務器通過移動運營商提供的專線接入GPRS網絡，然后使用運營商提供的GPRS虛擬專用網（VPN）與無線終端進行數據通信。為保證數據傳輸的安全性，向移動運營商申請了APN專網服務，并且所有用于GPRS專網通信的SIM卡僅開通該專用APN服務、分配內部固定IP，限制使用其他APN服務。無線終端數據傳輸過程全部在移動GPRS的APN專網內完成，無需經過公網，與外界完全隔離，充分保證了數據傳輸的安全性。

此種方案無論時時性，安全性和穩定性較前三種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、時時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式，中山供電局配網終端通信方式采用此組網方式。

4 結束語

中山供電局自建立配網自動化主站系統以來，應用上述組網方式，基于GPRS通信技術，主站系統累計接入的饋線自動化終端及故障指示器共2600多個，至今運行良好，兩遙終端在線率達到97%以上。隨著中山配電網的不斷發展，中山供電局在配網自動化系統上的實用化程度亦不斷提高。主站對于終端的管控及維護有明顯的成效，累計了豐富技術及管理經驗，有力地保證了配網自動化系統的高效、優質、安全運行。

參考文獻：

[1]黃漢棠等.地區配電自動化最佳實踐模式研究[M].中國電力出版社.2011.

[2]陳堂等.配電系統及其自動化技術[M].中國電力出版社.2003.