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配电管理系统及配电自动化DistributionAutomationSystem华北电力大学电气与电子工程学院刘文霞2011年2月Email:liuwenxia001@163.com第4讲配电自动化通信系统4.1配电通信网结构4.2通信骨干层技术4.3配电通信接入层技术4.4配电终端层的通信4.5配电自动化对通信的要求4.6配电通信网的设计4.1配电通信网的结构骨干层和接入层配电通信系统可利用专网或公网，配电主站与配电子站之间的通信通道为骨干层通信网络，配电主站（子站）至配电终端的通信通道为接入层通信网络。其中：1.骨干层通信网络原则上应采用光纤传输网，在条件不具备的特殊情况下，也可采用其它专网通信方式作为补充。骨干层网络应具备路由迂回能力和较高的生存性。2.接入层通信网络应因地制宜，可综合采用光纤专网、配电线载波、无线等多种通信方式。采用多种通信方式时应实现多种方式的统一接入、统一接口规范和统一管理，并支持以太网和标准串行通信接口。通信系统的骨干网和接入网？4.2配电通信网骨干层技术1.骨干层设备位置主干层的组成部分包括通信主站，各220kV、110kV、35kV变电站通信子站。各子站与主站间所交换的信息量大，通信可靠性与实时性要求高。可选的通信方式包括光纤SDH、MSTP，微波接力等。2.骨干层功能需求高压电网--调度自动化、保护、监控、SCADA中低压配电网-配电自动化、用电管理3.骨干网技术分析：SDH、MSTP，微波接力4.2配电通信网骨干层技术1.通信与信息体系构架CPN接入网接入网CPN核心网应用层业务层传输层支持网水平和垂直的业务分层概念、术语：传输媒介/传输极限带宽,宽带/窄带调制/解调差错控制同步/异步接口4.2配电通信网骨干层技术2.骨干传输网的技术（电力系统常用的）（1）传输介质-（有线、无线）、（电缆、光纤）（2）PDH准同步数字体系：2M（64K/bits），8M,34,139M（3）SDH同步数字系列:155M,622M,2.5G,10G,40G（4）SDH设备类型•终端复用器TM：在线形网的端站，把PDH/SDH支路信号复用成SDH线路信号，或反之PDH支路信号SDH支路信号线路信号TMOAMSDH设备•分插复用器ADM：设在网络的中间局站，完成直接上、下电路功能。PDH支路信号SDH支路信号OAMSTM-NSTM-NADM•再生器REG：设在网络的中间局站，目的是延长传输距离，但不能上、下电路。西侧线路信号OAM东侧线路信号STM-NSTM-NREGSDH设备•数字交叉连接设备DXC：兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动恢复与保护等多项功能的SDH设备。PDH支路信号STM-NSTM-NSDH支路信号DXCSDH网络结构•（5）SDH网络结构ADMTMADM/DXCADMTMTMTMTMTMADM/DXCTMTMTMADMADMADMADMADMADMADM/DXCADM/DXCADM/DXCADM/DXC(a)链型(b)星型(c)树型(d)环型(e)网格型4.2配电通信网骨干层技术--EMSEMS网管网管市郊局天平变驼凹--GFGF155155--0033BB东关泰安局徐楼变红庙变桃源变东平局宁阳局金阳变汶口变泰山变佛山变肥城局蓄能电站董家庄变夏张变道朗变山口变祝阳变范镇变角峪变西庄变徂徕变邱家店变省庄宅子西郊天平店大河迎胜检修公司肥城中天门泰城北上高腾飞公司东尊山庄黄前变下港变满庄变圣城热电--GFGF24882488--0101BB??例例--GFGF622622--06A06A--GFGF24882488--01D01D泉沟变磁窑变南鲍变新泰变新汶变楼德变东都变陈家庄变新泰局高余变石横电厂红庙变玻纤--GFGF622622--0606新汶电厂2.5G环2.5G环155M环--2.5G2.5G线路线路--622M622M线路线路--155M155M线路线路二纤双向通道专用保护环(OCh-DRPing)：采用双发选收工作方式，W1为主纤，P1为备纤。AC与CA组成双向业务。正常情况下，接收端选择主纤信号。当发生断纤事件时，受影响的业务AC倒换到备纤选择，具有恢复与非恢复两种工作方式。W1P1W1P1DBW1P1W1P1DBACACACCAACCACAACCA倒换ACSDH环网的自愈二纤双向复用段共享保护环(OMS-SPRing)：每纤波长数被一分为二，一半用于工作，一半用于保护，两纤互为备份。此种工作方式需要自动保护倒换(APS)协议协调两端进行倒换。相对于前面保护方式，其优势为容量大，尤其适于节点数多的W1/P2W2/P1DBACW1/P2W2/P1W1/P2W2/P1DBACW1/P2W2/P1倒换ACCAACCACAACCAACSDH环网的自愈二纤双向通道共享保护环(OCh-SPRing)：通道共享保护环保护机理与复用段保护环基本相同，区别在于倒换发生在业务受影响的节点而不象光复用段保护环发生在光路中断的相邻节点。优点在于它减少了倒换后的光信号传输距离，减少了光信号的衰减变型和噪声积累，这种方式需要更复杂的倒换协议来支持。W1/P2W2/P1DBACW1/P2W2/P1W1/P2W2/P1DBACIIW1/P2W2/P1倒换CAACCAACACCAACCASDH环网的自愈4.2配电通信网骨干层技术•（6）多业务传送平台MSTP技术MSTP全称Multi-ServiceTransferPlatform，即（基于SDH的）多业务传送平台。该平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。MSTP将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台，实现多业务的统一控制和管理。MSTP是传送网与业务网的一体化，是未来较有前途的城域传送网。4.1配电通信网骨干层技术•（6）多业务传送平台MSTP技术4.1配电通信网骨干层技术•（7）微波接力概念：微波通信的主要方式是直线视距通信，超过视距以后需要中继转发。根据地球表面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波进行放大转发。因此称为微波中继通信或微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。组成：传输A\B网？4.3配电通信网接入层技术分析1.以太网/工业以太网局域网：媒体接入方式三种（集中、分散-受控/随机）以太网：IEEE802.3、随机接入、CSMA/CD、结构（星，总线，树，介质）现场总线,接口RJ45-TCP/IP工业以太网：光纤，结构-环，线，树2.无源光网络（PON）PON是一种为了支持“点到多点”应用而发展起来的光接入技术。现已实现的PON技术包括APON/BPON，GPON和EPON/GEPON。其中GPON、GEPON等技术带宽高、造价贵；APON/BPON技术造价相对较低，带宽足以满足电力配电自动化各种终端的业务需求，但是技术不够成熟；EPON是当前技术最为成熟、性价比最高、应用最广泛的PON技术。4.3配电通信网接入层技术分析3.无源光网络（EPON）以太网无源光网络（EthernetPON）由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成。它是一种采用点到多点结构的单纤或双纤双向光接入网络，上、下行应分别使用不同的波长，其中上行应使用1260~1360nm波长，下行应使用1480-1500nm波长。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式（并实现带宽动态分配）并对各上行数据的发送进行仲裁。EPON技术采用的分光器为无源器件，该器件无法实现对光信号的放大，所以在传输距离上EPON技术有一定的限制，一般从OLT至ONU最远不超过20km。此外，分光比需要事先规划好，不能随意接入新的设备，扩展性相对较差。用户侧接口：应支持10/100BASE-T接口或RS232/RS485串口。网络侧接口：应支持GE接口或RS232/RS485串口，可选支持10/100BASE-T4.3配电通信网接入层技术分析3.无源光网络（EPON）通常采用树形和手拉手主备冗余环网组网。手拉手方式可有效防止单POS节点的故障ONU采用挂灯泡方式接入到光纤链路上，任何一个或多个ONU设备失效对网络中其他设备的工作不会造成任何影响。4.3配电通信网接入层技术分析4.电力线载波通信PLC高压电力线、用途4.3配电通信网接入层技术分析4.电力线载波通信PLC低压电力线载波抄表系统，电力线上网4.3配电通信网接入层技术分析4.电力线载波通信PLC中压电力线载波：对于架空线路，采用电容耦合方式（包括相-地耦合方式和相-相耦合方式两种）；对于电力电缆线路，利用电力电缆的屏蔽层传输数字信息，采用电感耦合方式（包括注入式电感耦合和卡接式电感耦合两种）。电感耦合装置不直接与电力线相连，方便安装在地下电缆沟，户外开关箱或配电分接箱内，施工时可不断电。优点：·无需经过FCC的许可·形成电力专网，安全自控·基于网络的配电线载波支持自由拓扑，极大的灵活性·无需架设其他通道，降低系统建设成本缺点：由于中压配电线路情况复杂，分支线路多，且无法安装阻波器，因此，中压电力线的传输特性时变性强，波动较大，噪声干扰复杂。4.3配电通信网接入层技术分析4.电力线载波通信PLC应用分析：受技术的局限，基于中压配电线路的载波通信技术只是对光纤和无线通信方式的一个补充，其适用环境如下。1）不具备安装光纤条件的区域、公网无线通信信号没有覆盖的边远地区或者农村地区。2）因为经济因素，不适合铺设光纤区域。3）因信息安全考虑，不适合采用公网通信方式的区域。4）位于边远山区的中小水电站电量信息采集。变电所开闭所开闭所开闭所从载波机从载波机从载波机主载波机载波站载波站从载波机从载波机主载波机RJ45光纤站变电所ONU光缆OLT4.3配电通信网接入层技术分析5.无线公网目前可用的无线公网数据传输方式有GPRS、CDMA、3G等几种。移动通信网络：一、多址联接技术二、话音与信道的编码技术三、调制与解调技术4.3配电通信网接入层技术分析5.无线公网-GSM-GPRSMSC:移动交换中心BSC:基站SS7:信令网PLMN:陆地公共无线网SMSC:短消息BILLING:计费SGSN:GPRS服务支持节点GSM9.6kbpsGPRS:56~115Kbps接入方式：TDMA+FDM4.3配电通信网接入层技术分析5.无线公网-CDMA（N―CDMA）保密性低功耗宽带，大容量153kbits4.3配电通信网接入层技术分析5.无线公网-CDMA（N―CDMA）3G是英文3rd-Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆字节／每秒）、384kbps（千字节／每秒）以及144kbps的传输速度。目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。4.3配电通信网接入层技术分析5.无线公网-CDMA（N―CDMA）3G是英文3rd-Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2