2 配电网自动化通信方式
随着科技的发展，通信手段的日新月异，目前能 应用于配电网的通信方式越来越多。配电网自动化 通 信 系 统 包 括 主 站 之 间 的 通 信 、主 站 与 配 电 终 端 （FTU、DTU、TTU）之间的通信及终端各设备间的通 信。目前配电网自动化系统典型的体系结构见图 1。不同的通信系统应采用不同的通信方式。按照 传统的分类方法，通信方式可以分为有线和无线两 大类。
光纤通信接入从技术上可分为 2 类：有源光网 络（AON，Active Optical Network）和 无 源 光 网 络 （PON，Passive Optical Network）。PON 是一种纯介 质网络，由于消除了局端与客户端之间的有源设备，
图 2 自愈双环路光纤通信配置方式
2.1.2 电力线载波通信
1 配电网自动化对通信的要求
配电网自动化对通信的要求取决于配电系统的 规模、复杂程度和预期达到的自动化水平。总体上 讲，配电网自动化对通信系统的要求主要表现在以 下几个方面[1-4]：
1）组网能力要求高，后期扩展灵活。由于配电 网直接面对的是用电个体，配电网的扩展能力是衡 量网络灵活、可靠性的一个重要指标，根据实际的应
分类
通信 模式 专线
网络形式 双绞线或音频电缆
传播速率 bit/s ≥1 200
传播距离/km ≤10
有线
市话网 配电线
载波 光纤通信
市电话网 电力线
专用光纤
300~4 800 ＜1 200，易受干扰，
可靠性较低 ＜2 M
较长 较短 ＜50
现场总线 Lonworks、CAN
9 600
＜1.2
无线
无线公网、GPRS/CDMA、3G 通
5）满足目前和将来数据传输的速率要求。任何 通信系统的带宽都是有限的，带宽越窄通信速率越 低。在建设通信系统时，不仅要满足眼前的通信速 率的要求，还要考虑到今后发展的需要。
收稿日期：2011-03-04；修回日期：2011-07-14
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图 1 配电网自动化系统典型结构
2.1 有线通信方式
有线通信方式多样，重点介绍目前在配电网自 动化工程中用得最多的 2 种有线通信方式：光纤通 信和配电线载波通信。
2.1.1 光纤通信
光纤通信是以光波作为信息载体，以光导纤维 作为传输介质的通信方式。目前光纤通信技术已经 成熟，常用光纤环网和光纤以太网方式，主要特点是 速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、组网方 式灵活，可以实现综合数据传输，但投资大。随着光 缆技术的进步、光缆性价比的提高，光纤通信在配电 网自动化系统中将被广泛采用[5]。
高压载波通信网络在很长一段时期内都是我国 电力通信网的基础网络。近年来，由于光纤通信的 发展，载波通信的发展已从主导的电力通信方式转 变为辅助通信方式。低压载波通信技术的研究则主 要集中在互联网高速接入、智能家庭等商用领域。
电力线载波通信在配电网中的通信接入方式见 图 3。就配电网而言，由于 10 kV 配电网运行方式灵 活、用户负荷投切存在随机性等造成线路阻抗不稳 定；此外，配电网分支、“T”型结构过多，信号在接入 同一条母线的线路上会严重衰减。基于以上原因， 中压载波通信技术的研发与应用一直以来都受到传 输衰减、噪声干扰及复杂时变特性等诸多关键技术 难题的困扰，目前无法在区域性配电网中实现大规
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配电网自动化通信方式分析与选择
Analysis and Choice of Distribution Automation Communication Mode
李克文，高立克，吴丽芳，俞小勇
LI Ke-wen，GAO Li-ke，WU Li-fang，YU Xiao-yong
（广西电网公司电力科学研究院，南宁 530023）
摘要：可靠的通信系统是配电网自动化建设的关键部分，通信技术选择正确与否决定着整个配电自动化项目建设的成
败。阐述了配电自动化系统对通信的要求，并对配电网自动化系统中可选择的多种通信方式进行了分析和比较。结合它们的
特点，对其在配电自动化系统中的应用进行探讨，为配电自动化通信系统建设提供基本参照。
2.2.2 3G 通信
3G 通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的 移动媒体业务，对于静止状态数据，其传输速率可以 达到 2 Mbps，能满足省级和地调数据网主要生产业 务数据的传输需要。但除主要生产业务数据外，电 力系统更大量的数据业务是管理信息，随着管理向 现代化和信息化方向快速发展，这类信息还会大量 增加，故 3G 仍不能取代电力通信专网，更适合作为 一种备用通信方式。
图 4 无线通信方式
3 配电网自动化系统通信方式比较及建议
2.2.1 GPRS/CDMA 通信
GPRS 是通过在现有 GSM（全球移动通信）网络 中增加 GGSN（网关支持节点）和 SGSN（服务支持节 点）来实现的，是 GSM 网络的演变形式，是在演变进 程中推出的一项高速数据服务业务，将移动通信技 术与 IP 技术有机结合，组成了移动 IP 网络。GPRS 具有一下特点：①分组交换技术，适合突发、频繁、间
关键词：配电自动化；通信方式；通信系统
中图分类号：TM732；TP315
文献标志码：B
文章编号：1671-自动化是对配电网中的各类设备的运行 工况进行实时检测、监控的集成系统，将配电网的检 测计量、故障探测定位、自动控制、规划、数据统计管 理集为一体的综合系统。
根据各种通信方式的原理及特点，为了合理选 择适合复杂配电网自动化系统的通信方式，现就各 类通信方式在传输速率、传输距离、维护等方面的特 点做比较，如表 1 所示。
各种通信方式均有其优缺点，根据不同通信方 式的特点，结合具体配电网自动化系统结构和现实 条件，合理选择，最大限度地利用各种有利条件，是
表 1 常用的几种通信方式特点
建设配电网自动化必须具备以下 3 个条件：相 对完善的智能化配电网络、性能稳定的配网主站和 可靠的配电通信系统。可靠的通信系统是配电网自 动化建设的关键部分，通信技术选择正确与否决定 着整个配电自动化项目建设的成败。
目前配电网自动化系统在国内尚处于探索阶 段，还没有相当成熟的经验和产品，其主要的一个原 因就是配电网设备分布广泛、数量众多、系统复杂、 且工作环境恶劣，通信问题难以解决。本文将综合分 析和比较多种可能应用于配电网自动化系统的通信 方式，分析其不同的应用场合，并提出相关注意事项。
能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路 和外部设备的故障率，提高系统可靠性；同时可减少 维护成本，是通信维护部门期待的技术。基于以太 无源光网络技术的配电自动化通信系统，采用光纤 作为传输介质，特别适合配电设备密集的城域配电 网的通信接入。
光纤通信也存在一些缺点，如一次性建设投资 大，架设比较困难，一旦发生故障，修复工艺要求高， 维护费用高。经过复用和复接的主干线光纤通信系 统的单位通道和架设费用较低。通常需要几百芯的 电缆才能在主干线上传输 10×108Bit／s 的容量，而 采用光纤通信时，只需要 1 根光纤便可。对于配电 通信系统的分支通道（如 FTU 与附近区域工作站之 间的通信），通信速率通常要求很低，不便于复接和 复用，这时光纤通信系统便失去其经济优势，因此光 纤通信主要适用于主站与子站之间，及中心城区的 重要负荷区域，常见的组网方式见图 2。
2.2.3 WIMAX 通信
WIMAX 技术采用在城域网范围内一点对多点 进行无线接入方式，可以提高距离最远至 50 km 的 无线信号传输，最大带宽为 75 Mbit/s，具备 QoS 保证 能力，在不同距离上可调节带宽分配，满足多种不同 带宽的应用要求。但其技术与设备的成熟度还难以 与现有无线公网技术相比。如果这项技术将来发展 成熟，将成为配电网通信最佳的通信方式。
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6）具有双向通信能力。配电网自动化的大多数 功能要求双向通信。虽然最简单的负荷控制仅需要 单向通信即可满足要求，但为了更好地实现负荷管 理功能，满足实时检测负荷控制设备是否正常的需 要，要求使用具有双向通信功能的终端。
7）操作可靠，维护方便。配电网自动化的通信 系统规模较大，而且通常采用多种通信方式相结合， 通信终端众多，设计时要充分考虑简化通信系统的 结构、使用和维护，选择标准的通信设备和通信协 议，以减少工作量。
无线专网
信网络
＜180 K
GPRS 等覆盖区域
维护费用 高
开通费用低，维护费用高 低 高 低
低
适用范围
FTU/TTU 与子站 FTU/TTU 与子站
农电及远距离 10 kV 传输
城市中心，市区 子站，内部通信 不宜应用于城市中心、城区等
干扰大地区
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电力线载波通信原理是在发送端将信息调制为 高频信号，并通过耦合器耦合至输电线路，利用输电 线路作为传输媒介传送到接收端，接收端通过耦合 器将载波从强电电流中分离出来，然后解调出信息 并传送到计算机或其他终端上，以实现信息传输[6]。 按照输电线路的电压等级，主要分为高压（35 kV 及 以上）、中压（10 kV）和低压（380 V／220 V）。
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建设优良配电网自动化系统的前提条件。混合通信 方式是较好的选择，能以比较经济的方式满足配电 网的具体要求，不同层次采用不同的通信方式。建 议如下：
1）根据配电网自动化通信网所采用的分层架 构，即主干通道与分支通道的通信网络结构，主干道 宜采用光纤、无线扩频、数字微波等方式与主站通 信；分支则选用有线、配电线载波、现场总线、无线、 电话线等方式通信。
图 3 电力线载波通信方式