用电信息采集系统通信网的建设

用电信息采集系统通信网的建设

李良冀虎生

国家电网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012

摘要：近年来由于电子科技和网络技术的迅速发展智能电网的建设已成为必然趋势它融合了传感技术、通信技术、自动化技术、计算机技术等现代科学技术以及先进的管理服务理念形成了与用户实时互动的新型供用电关系实现电力资源的最佳配置保障供电的安全性、可靠性和用电的便捷性电力通信网作为智能电网的重要组成部分是电网智能化、互动化的有力保证用电信息采集系统是智能电网的重要体现利用电力通信网实现对用户负荷、电量、电压等重要信息的实时采集和在线监测。本文分析了用电信息采集系统通信网的建设措施。

关键词：用电信息采集；电力通信网；远程通信；本地通信

1用电采集系统的通信网络

1.1远程通信组网方式

1.1.1光纤通信

光纤通信可分为有源光网络通信和无源光网络通信。有源光网络是指在局端设备和远端设备之间通过有源光传输设备连接节点之间，需要经过光-电-光的转换。无源光网络是一种新兴的宽带接入光纤技术，在光分支点不需要节电设备，只需安装光分路器即可。具有安全性高、速度快、成本低的特点。随着PON技术的不断发展，由最初的以ATM为承载协议的APON发展为上下行速率均为１Gb/s的基于以太网的EPON和上下行速率均为２.５Gb/s的GPON。EPON是一种基于以太网的ＰＯＮ技术采用点到多点结构的无源光纤接入技术，国际标准是IEEE802.3ah，利用ＰＯＮ的拓扑结构实现以太网接入。由光线路终端OLT、用户端的光网络单元ONU和光分配网ODN组成。信息传输下行方向，从OLT到ONU，OLT采用广播方式发送信号，发出的以太网数据报经过一个1:N的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU，Ｎ最大为64，并可以通过多芯片方式扩展用户数量。ONU根据其前导码中的逻辑链路标志LLID选择性的接收信号；上行方向，从ONU到OLT采用TDMA时分多址接入方式，ONU在OLT分配的时隙中发送信号，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。增加了网络的安全性。ODN用来连接OLT和ONU，提供光传输通道，分发下行数据并集中上行数据，完成信号的双向传输。GPON是基于ITU－TG.984.ｘ标准的最新一代宽带无源光综合接入标准系统，采用与EPON系统相同的点到多点，无源光纤传输方式的网络拓扑结构，通信模式采用时分复用的模式。随着收发模块的发展GPON的分路比达到1:128。在技术上可以说GPON更高级，有更高的传输速率，可带更多的用户。

经过对比GPON在性能指标上存在一定的优势，但作为一种新技术，目前只有少量厂家提供相关产品，而且成本比EPON要高。目前在应用上EPON技术更成熟一些，成本低，应用更为广泛。综合两种技术的性能及应用来看，在未来的发展中，随着GPON技术的不断成熟，会弥补EPON的不足，面向不同要求的客户，二者发挥各自的优势，从而形成互补共存的形式。EPON技术在电力通信系统中应用已经比较成熟，利用点到多点、无源光纤传输、组网灵活的特点已成为智能电网接入网建设的最佳技术选择。

1.1.2电力线载波通信

电力线载波通信是电力系统特有的通信方式，利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的通信技术。按照电压等级的不同可分为高压电力线载波通信、中压电力线载波通信和低压电力线载波通信。中压电力线载波通信方式适用于远程通信信道，而低压电力线载波适用于本地通信网。具有投资小、易维护、网络建设灵活的优点，缺点是易受电网影响，信号衰减大、噪声干扰强。但是作为特有的通信资源，它发挥的独特作用是不可替代的，不易受到人力和自然灾害的破坏。适用于信息调度需求量小的环境，也可作为备用通信手段。

1.1.3GPRS无线通信

基于GPRS网络的用电管理系统，数据通信可靠，质量高，网络稳定，覆盖范围广，不易受环境影响?但与专网相比其安全系数低，容易受到攻击。适用于简短的、突发性的、频繁的、少量的数据传输。随着通信技术的更新换代，目前已出现“4G”LTE无线专网通信方式，利用OFDM和MIMO传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，系统结构更简单。TLE技术不仅具有GPRS的优点，还弥补了GPRS在传输速率、保密性、安全性上的不足，更能满足电力通信网建设的技术要求。

1.2本地通信组网方式

1.2.1RS-485通信

目前，RS-485口已经成为计量电能表的标准配置接口，标准驱动节点数为32个，最大传输距离可达1200ｍ。在实际通信使用中，通过加入中继模块可以增加通讯距离和节点数，RS-485网络中节点数最大为2048个。缺点是施工布线的工作量大，网线易受破坏，且故障点不易查找，适用于电能表已集中安装、用电负载特性变化较大的台区，如城市居民小区、较密集的商住楼、农村配电变压器台区、别墅区等

1.2.2微功率无线通信

微功率无线通信采用WSN无线传感器网络技术无线通信式。通过对各类集成化的微型传感器节点进行配置和管理，实时监测、采集用电数据或监测、传输对象信息。它的特点是功耗低、组网灵活、经济性好、适合嵌入式安装，可方便地嵌入到抄表设备及电能表中，单表抄表成功率高，速率快且实时性好。缺点是传输距离短，受制约因素多，信号易受障碍物阻挡。微功率无线适用于电能表位集中、用电负荷特性变化较大的台区，如城市居民小区、电能表集中的农村等。

1.2.3电力线载波通信

低压电力线载波通信分为窄带低压电力线载波通信和宽带低压电力线载波通信。窄带载波通信技术是指载波信号频率在40-500kHz范围内的低压电力线载波通信。主要采用移频键控、扩频、正交频分复用等调制技术，信号衰减相对小，传输范围能覆盖几百米内的低压供电台区，无需另设通信线路，便可实现对用户电表的数据采集和控制。但电力谐波噪声大且干扰强，而且易受负载特性影响，稳定性差。一般适用于城乡公变供电区域、城市公寓小区等电表安装位置较分散、布线较困难、用电负载特性变化较小的台区。宽带电力线载波通信工作在1-40MHz频率范围内，采用正交频分复用技术，较好地避开了千赫兹频段的低频噪声和干扰，占用频带宽，数据传输速率高，数据容量大，且线路阻抗稳定。缺点是由于载波频率高，信号传输衰减很大，使用频率处于短波无线电频带，需要很高的发射功率，因此通信距离受限，适用于用户电表集中的台区。

2结语

电力通信网建设是用电信息采集系统组成的必要条件，是推动电力市场化的基础。系统建设方案也随着经济的发展及电子科技的发展不断优化。通过对各种通信方式在电力通信网建设中的应用进行分析比较，希望对通信方式的选择具有一定的借鉴意义。

参考文献:

[1]吴蕾.配电网智能电能量采集系统的设计研究[J].中国电业(技术版).2014.

[2]张晶,徐新华,崔仁涛.用电信息采集系统技术与应用[M].北京:中国电力出版社.2012.