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

【摘 要】通過分析現(xiàn)今配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中主站與自動化終端多種通信方式的優(yōu)劣，詳細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，于實際應(yīng)用中卓見成效。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動化系統(tǒng)；自動化終端無線公網(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)自動化終端之間的通信方式，則是現(xiàn)今配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信的發(fā)展的重點之一。由于配電網(wǎng)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(jīng)濟適用、安全可靠的原則。

1 配網(wǎng)自動化系統(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：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(shè)投資大；②光纖連接比較困難，一旦發(fā)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(xiàn)今的配電自動化系統(tǒng)中，由于造價高昂等原因限制，光纖通信主要應(yīng)用于：主站與子站（遠程工作站）之間、重要負荷，如配電網(wǎng)自動化的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)、維護和管理，面向社會開放的通信系統(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)和維護質(zhì)量高等優(yōu)點。利用公共通信方式，既可以傳輸電力系統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)，也可以傳輸自動化等數(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指第三代移動通信技術(shù)，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(wǎng)中的應(yīng)用尚處于萌芽階段。自中國移動的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所有省會城市和大部分大中城市。作為移動數(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)具有實時傳輸、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣等優(yōu)點，因此，基于GPRS數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)在配網(wǎng)自動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)字信號進行傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。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(tǒng)，不適用于自動化終端與主站間的通信。

2 無線公網(wǎng)通信在配網(wǎng)自動化終端的應(yīng)用

針對現(xiàn)今配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的饋線自動化終端、故障指示器、公用環(huán)網(wǎng)箱、配電房等裝有自動化終端的線路，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、郊區(qū)等，光纖通信的昂貴，而對于這些終端，配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)主要采集的是兩遙（遙信、遙測）等信號，不必用到建設(shè)費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)是目前解決移動通信信息服務(wù)的一種較為完善、已從應(yīng)用實驗到正式推廣的業(yè)務(wù)。在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，無線公網(wǎng)通信方式有GSM全球移動通信系統(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)的補充，對電力部門具有初期投資少，建設(shè)周期短、運行維護工作量少的優(yōu)點；但是也具有非常突出的缺點，即公共通信服務(wù)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(wǎng)通信技術(shù)，配網(wǎng)自動化主站與配網(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)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)。

此種方案需向先INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)。①中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接，運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案；②中心公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)：客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動態(tài)域名，監(jiān)控點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，采用移動內(nèi)網(wǎng)動態(tài)IP+移動DNS解析服務(wù)。

此種方案客戶先與移動DNS服務(wù)商聯(lián)系開通移動動態(tài)域名，監(jiān)控點先采用域名尋址方式連接移動DNS服務(wù)器，再由移動DNS服務(wù)器找到中心移動動態(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GPRS-DTU作冗余備份。主中心GPRS-DTU接收端掉線時，所有監(jiān)控點自動轉(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的費用，但并不是所有移動公司都提供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APN專網(wǎng)固定IP。

此種方案客戶先與移動申請APN專網(wǎng)業(yè)務(wù)。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(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)控點及中心分配移動內(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(nèi)網(wǎng)固定IP，減少中間環(huán)節(jié)，穩(wěn)定性增強；且所有數(shù)據(jù)都在移動GPRS的APN內(nèi)網(wǎng)傳輸，無需經(jīng)過公網(wǎng)，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(wǎng)，所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP。

公網(wǎng)數(shù)采服務(wù)器通過移動運營商提供的專線接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，然后使用運營商提供的GPRS虛擬專用網(wǎng)（VPN）與無線終端進行數(shù)據(jù)通信。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，向移動運營商申請了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>

此種方案無論時時性，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)點比較多、時時性要求較高的應(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

某供電公司自建立配網(wǎng)自動化主站系統(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。隨著某地配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，某供電公司在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)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(shù)及管理經(jīng)驗，有力地保證了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的高效、優(yōu)質(zhì)、安全運行。

【參考文獻】

[1]黃漢棠，等.地區(qū)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(tǒng)及其自動化技術(shù)[M].中國電力出版社，2003.

[責任編輯：曹明明]