226、用电信息采集系统远程通信的技术选型与建设方案分析--电力自动化学术研讨会.doc

用电信息采集系统远程通信的技术选型与建设方案分析姜海（国网电力科学研究院， 江苏 南京 210003）摘要：针对用电信息采集系统的远程通信需求，文章分析了光纤专网、无线专网和无线公网等多种适用于用电信息采集系统的远程通信技术，给出了进行技术方案选型的依据同时，针对用电信息采集系统的远程通信必将采取多种通信技术的情况，提出了构建“用电信息采集一体化通信平台”的建设方案关键词：用电信息采集系统；远程通信；光纤；无线1、引言建设用电信息采集系统符合国际电网技术发展的方向，是建设智能电网的重要组成部分在用电信息采集系统中，稳定可靠的通信系统是至关重要的环节，采集终端（对于专变用户）或集中器（对于公变用户）和系统主站之间的远程通信必须保证其可靠性、实时性和安全性，否则将对整个系统的有效、安全、稳定运行和运营管理产生很大的影响目前用户用电网络具有节点分散、环境复杂等特点，光纤专网、无线专网、无线公网等多种通信方式在用户用电信息采集系统中共存的局面是不可避免的如何合理地选用相应的远程通信技术和实现各种通信技术的统一接入与管理是非常重要的本文将首先分析各种适用于用电信息采集系统的远程通信技术，并对其进行比较，然后给出各种远程通信技术的技术选型方案，提出了构建“用电信息采集一体化通信平台”的建设方案。

2、各种远程通信技术及其比较目前可用于用电信息采集系统的远程通信网络主要以光纤专网、无线专网、和GPRS/CDMA/3G无线公网等通信技术为主， PSTN、总线等通信技术为辅2.1 光纤专网光纤专网是指依据电力用户用电信息采集系统建设总体规划而建设的以光纤为信道介质的一种电力公司内部通信网络，覆盖全网的配电线路光纤专网以可靠性高、保密性和抗干扰能力强(适用于强电磁干扰的场合)、高带宽及传输距离远等优点而成为用电信息采集系统通信方式的首选目前，应用于用电信息采集系统的光纤专网通信技术主要包括EPON和工业以太网、光Modem等技术1）EPON技术EPON 技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的 OLT（光线路终端）、用户侧的 ONU（光网络单元）以及 ODN（光分配网络）组成可以灵活组成树型、星型、总线型等拓扑结构所谓“无源”指ODN中不含有任何有源电子器件EPON技术应用于用电信息采集系统远程通信，具有天然的技术优势该技术可以在多叉树型拓扑结构下的纯光纤网络中实现高速的光纤通信，这种结构与配电网的拓扑结构十分吻合，在辐射性组网方式下的优势非常明显，具有最强的适应性和灵活性、建网速度快、设备安全性高、光缆资源和机房投资节省、信道维护成本低等优点。

2）工业以太网技术工业以太网一般是指在技术上与商业以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能够满足工业控制现场的需要，也就是满足实时性、可靠性、安全性以及安装方便等要求的以太网，工业以太网需要能在极端条件下，如电磁干扰、高温和机械负载等，正常工作工业以太网技术的优势主要体现在能适应特殊环境，稳定性强，并且环状组网可靠性高，但因很多设备都采用私有协议，所以存在不同厂家设备之间的互联互通问题总的来说，EPON、工业以太环网等这些技术各有优缺点在不同场所可以选择不同的技术，甚至可以综合组网2.2 无线专网目前用电信息采集系统中使用的无线专网主要是230MHz 无线专网230MHz 无线专网基于国家无线电管理委员会分配的专用频段，采用230MHz 的专用频段用于电力系统数据传输，目前常用的有15 对双工频点和10个半双工频点230MHz无线专网采用点对点通信方式，响应速度快，通信延时短，适于突发的数据传输业务；具有良好的安全性，便于电力系统对其进行管理和维护；技术十分成熟，在进行建设实施的过程中有较为丰富的经验但是230MHz无线专网在相对集中地域内进行大规模组网的时候往往比较复杂，容易受到同频信号干扰或者交调干扰的影响，同频组网时网络通信能力不足，并且由于采用主从式轮询机制使得网络效率较为低下，全网容量较小。

2.3 无线公网无线公网通信主要包括CDMA，GPRS，EDGE以及3G等方式目前，配网终端的数据流量少，实时性要求不高，采用无线公网通信方式的数据刷新速度在秒级左右，能满足用电信息采集系统的运行需求无线公网通信方式投资小，基本不存在投资失败的问题应用无线公网通信方式后，用电信息采集系统的设计、建设、调试和维护工作将得到较大的简化公网无线通信同时具有施工速度快、能快速建立通信的优点，但考虑到系统安全性，不适宜应用于需要执行远程控制的业务应用2.4 各种远程通信技术比较光纤专网、无线专网和无线公网三种主要远程通信技术的比较见表所列表1 三种主要远程通信技术的比较通信方式光纤专网无线专网无线公网工业以太网交换机EPON230M技术成熟度很成熟很成熟很成熟很成熟建设成本很高，主要在于光纤铺设较高，主要在于光纤铺设和EPON设备但远低于有源光网络虽然无线信道不需要建设成本，但存在组网建设的成本，成本中等无线信道不需要建设成本，通信终端设备成本不高，总体建设成本很低运行维护维护工作量低维护工作量低于有源光网络需要一定的维护工作量，具有较低的运行维护费用维护工作量低，具有较高的运行费用系统容量通信速率很高，系统容量很大通信速率高，系统容量很大通信速率较低，系统容量较小通信速率较高，系统容量较大可靠性通信可靠性特别高通信可靠性很高通信可靠性较高通信可靠性较高通信实时性实时性很高实时性很高主从式轮询，通信实时性和网络节点数目有关，受速率和协议限制，实时性较低传输延时较大，实时性较低。

容易受公网运行的影响，实时性有时不能保证信息安全专网运行，安全性好专网运行，安全性好专网运行，安全性好公网运行，安全性较低影响因素不容易受到影响不容易受到影响容易受天气状况、地理环境等因素的影响容易受地理环境、公网运行状况等因素的影响适用场合对于具有一定的光纤资源，并且铺设光纤成本较低的地区,适用于对抗电磁干扰能力要求高的业务应用对于具有一定的光纤资源，并且铺设光纤成本较低的地区, 适用于配电终端数目很多而集中的情况适用于地势相对平坦的地区，对于丘陵地区及山区，可采用中继组网方式，主要应用于负荷管理系统中适合在无线公共网络覆盖完整且无线信号优良的城市采用，适用于实时性要求高的业务3、远程通信技术选型方案在用电信息采集系统中，可以根据不同的情况选择不同的通信方式1）在地区城市和县级城市，人口居住密集区，高层建筑、企业集中地，已经形成了较为完善的城市配电网络，尤其应该注意结合现代化城市改造，动力电缆下地，大力推进光缆网络建设，积累光缆网络丰富资源，推行以光纤通信为主的用电信息采集通信网络技术，可以根据地域特点，选择EPON、工业以太网交换机或者光Modem技术l 对于采集终端或集中器数目很少的情况，如城镇供电区域，企业较少，用户变简单，例如少数几个采集终端或集中器需要和主站进行通信，光Modem是一种低成本的方案，应为首选的技术。

l 对于采集终端或集中器数目比较多的情况，可以采用EPON的方式实现IP业务的光纤传输EPON的方式比较节约光纤资源，同时也能够提供较高的数据数量EPON具有动态带宽分配的能力，最大的传输速率可以达到100Mbpsl 由于EPON的覆盖范围和分光比例有关，对于大范围的覆盖需要组织多个EPON的网络，会带来成本的增加此时，也可以使用工业以太网交换机实现远程通信但是，每个采集终端或集中器都需要一根单独的光纤连接到工业以太网交换机上，对光纤资源的消耗比较大，而且由于采集终端或集中器一般没有光纤以太网口，还需要在采集终端或集中器处一个光电转换的设备总之，在城市用电信息采集系统通信中，优选EPON、工业以太网交换机等光纤专网通信技术对于施工方便的区域，总线技术也可以作为一种选择2）在一些郊区、山区、城镇、厂矿，虽然属于城市电网的调度范围，但是由于进行光缆投资的成本过于高昂，不宜采用光纤专网通信技术，而应该选择无线公网、无线专网、PSTN等通信方式，充分考虑经济性的同时，因地制宜地选择最合理的通信方式l 对于城市郊区、山区城镇、乡村，由于光纤铺设的成本过高，光纤通信的经济性不足，则应该采用以租用无线公网的方式为主，以节约投资。

如果有无线专网也可以建设使用， PSTN也可以考虑l 对于幅员辽阔的平原地区，光缆敷设成本高昂，有线的通信方式较难实现，也应该借助无线公网的方式来实现远程通信，同时也可以考虑进行无线专网的建设l 对于无线信号都无法覆盖的山区，例如小水电等场合、厂矿企业等，由于其分布情况比较分散，有线通信和无线通信的建设成本均很高，应该优先考虑租用无线公网，也可以考虑PSTNl 对于缺少光纤，但是线路覆盖到的区域，可以采用PSTN的方式实现主站和采集终端的通信PSTN应该仅作为一种补充方式，有条件的话应逐渐过度到选择无线公网和无线专网等方式4、用电信息采集一体化通信平台针对用电信息采集系统的远程通信必将采取多种通信技术的情况，为了实现各种通信方式统一接入和统一管理的目标，可以构建如图1所示的“用电信息采集一体化通信平台” 图1 用电信息采集一体化通信平台用电信息采集一体化通信平台主要包括通信服务器集群、网管服务器和维护工作站，其中通信服务器集群负责统一调度和接入用电信息采集系统的各种通信子系统，可以实现通信负载均衡和多机热备份，满足大数据量处理和可靠性要求；网管服务器负责监控和管理各种通信通道的运行情况；维护工作站完成通信平台自身的配置和管理。

用电信息采集一体化通信平台主站系统和子站之间采用现有的MSTP/SDH光纤自愈环网实现EPON、工业以太网交换机、无线专网以及无线公网等通信系统的统一接入和管理对于采用无线公网（GPRS/CDMA等）通信技术的通信系统，用电信息采集一体化通信平台可以通过移动运营商的专线实现统一接入和管理5、结束语随着智能电网建设工作的开展，作为智能用电重要组成部分的用电信息采集系统也将开展设计规划与试点建设工作由于通信网络的建设一直是决定用电信息采集系统成败的关键环节，做好用电信息采集系统的通信规划与建设尤为重要本文给出各种远程通信技术的技术选型方案，提出了构建“用电信息采集一体化通信平台”的建设方案，可以为用电信息采集系统的通信系统建设提供参考参考文献[1]李文伟，邱利斌.《配网自动化及通信系统的规划建设》[J].电力系统通信2009,30(196):5-7[2]刘东，丁振华，滕乐天．配电自动化实用化关键技术及其进展IJJ．电力系统自动化，2004，28(7)：16-195。