配电自动化通信系统典型方案

电力18讯：    
通信是配电自动化系统不可或缺的重要组成部分。目前应用在配电自动化系统的通信方式主要包括光纤以太网、光纤双环自愈，专线、无线蜂窝及GPRS通用分组无线业务等。用户需要因地制宜，选择适合当地配电网状况的一种或几种通信方式组合。本文给出了配电自动化通信系统设计原则和一种典型的配电自动化通信系统设计方案。

1 配电自动化通信系统设计原则

1)配电自动化通信系统应和配电自动化系统应用功能紧密结合，将多种通信方式进行合理搭配，以取得最佳的性能价格比，满足配电自动化系统的整体性能指标要求；

2)配电自动化通信系统的设计应具有先进性、实用性、可靠性、可扩展性；

3)主干通信网的设计应和配电自动化计算机网络系统相结合；拓扑结构应路径最短、涵盖配电终端范围最大，具有较好的扩展性；应具有较高的通信速率和较低的误码率；

4)非主干通信网的设计应和配电自动化站端系统相结合，在满足配电自动化整体性能指标和通信可靠性的基础上适当提高通信速率；

2 配电自动化通信系统组网方案

整个配电自动化系统可以根据功能需求分为四个层次，即配电主站层、配电子站层、馈线终端（FTU）层、配电终端（TTU）层。各层之间的通信如下图所示：


1)配电主站和配电子站层之间的通信：采用同步数字通信网络（SDH）。SDH是一种基于时分复用的同步数字技术。对于上层的各种网络，SDH相当于一个透明的物理通道，在这个透明的通道上，只要带宽允许，用户可以开展各种业务，如电话、数据、数字视频等，而业务的质量将得到严格的保障。目前供电局与各个变电站之间一般建设了强大的SDH通信网络，SDH通信设备一般可提供2M或10M的数字通信接口，可将配电主站、配电子站置于SDH光环链路上，形成高速数据传输网。

采用这种通信方式，如果SDH系统提供的是2M的数字通道，需要在配电主站及各个配电子站配置E1/10&100Base-T网桥或直接配置路由器，利用E1通信线路，在配电主站与配电子站之间建立带宽为2M的数据传输通道。如果SDH直接提供10&100M网络接口，则可以直接接入配电子站网卡和配电主站局域网。通信网络如下图所示：


2)配电子站与FTU之间的通信：目前大多数城区配电自动系统采用了以光纤为介质的双环自愈或网络通信方式。光纤通信方式具有通信速率高、容量大、可靠性好、通信距离远、组网灵活和易于网管等特点。采用这种通信方式，一般选用ADSS电力专用通信光缆，沿着城区10KV配电线路进行敷设，在配电子站与馈线终端FTU之间形成物理上的环形或链形结构。分别为配电子站和馈线终端FTU配置一套光通信设备（光modem）。通信网络如下图所示：


3)配变终端TTU的通信方式：配变TTU的数量较多，分布范围大，运行环境复杂，TTU对通信实时性的要求相对FTU较低。从经济性实用性上考虑，可以利用FTU的汇集功能将其附近的TTU数据通过485专线方式进行汇集，然后通过FTU将TTU数据上传到主站。或采用GPRS通信方式，利用移动公司成熟的无线通信网络实现TTU直接和配电主站通信。

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新型的高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS采用TDMA 方式传输语音，采用分组的方式传输数据。GPRS网络是一个传输承载平台，提供的是端到端分组传输模式下数据的发送和接收。随着移动通信技术的迅猛发展，GPRS通信业务已经具备了承载专业数据通信的能力。

GPRS无线接入系统组网形式的选择主要由业务数据量、可靠性要求、数据保密性、网络状况决定。考虑到电力公司对数据安全性和网络安全性的要求，一般采用专用APN接入方式。为每个TTU终端配置一个GPRS通信模块，电力公司通过专线和移动公司GPRS网的GGSN（网关服务支持节点）服务器相连，在移动GGSN服务器上为电力公司设置一个专用APN接点，在GPRS（TTU）终端和电力公司配电主站网络之间构建一条无线虚拟专网（VPN）通道。专用的APN在GGSN上体现为专用的网络地址段。GPRS（TTU）终端在进行GPRS附着时，SGSN（短信服务支持节点）首先查询GPRS（TTU）终端所允许使用的APN，通过DNS将APN解析成相应的IP地址，然后通过GGSN服务器向电力公司的数据采集服务器发送数据。由于电力公司通过GGSN专线和移动公司连接，GPRS（TTU）终端通过此连接，在GPRS网络的基础上，与配电主站建立了专用的数据传输通道。组网图示如下：


（曲毅 硕士，多年从事配电自动化通信系统设计工作）<