电力系统无线通信技术对比分析

配电网通信技术的应用分析摘要：为配合配电自动化业务需求，对配电网的通信技术要求越来越高，本文介绍了现有的配电网自动化的几种通信方式及应用对比分析，以适应配电自动化业务各种需求。

关键词：光纤通信；中低压载波；无线专网；无线公网配电自动化系统通信方式有很多种，但其主要分为有线通信方式与无线通信方式。

有线通信方式主要有：光纤通信、配电网载波等；无线通信方式有：GPRS、CDMA、LTE等。

有线通信方式具有较强的防干扰性和传输速度快的特点。

无线通信架设方便、易于扩展、价格也比较便宜。

按照建设方投资方式又可分为租用、自建及租建结合的通信方式。

自建通信方式主要是光缆通信、电力载波通信、电力无线专网等；租用方式最为广泛是采用中国移动和中国联通的GPRS（EDGE）、CDMA或4G公网，在没条件自建的情况下采用租用方式，也可以采用租建相结合的方式。

下面对配网通信可采用的几种主流成熟技术分布进行简要阐述。

1.光纤通信技术光纤通信技术主要特点是传输容量大、高速率、传输距离长、抗干扰性强、绝缘性能好等，是目前电力系统通信中广泛应用的通信方式，除此之外，光纤成本不断下降，经济效益越来越显著。

作为配电自动化通信网络，工业以太网和EPON是两种主流的通信技术，是配电自动化等的主要通信方式。

1.1光端机光纤通信环路可以链接多个通信节点，为了防止因光缆光端设备或光接头等因素引起的光纤环路通信故障而造成整个光纤通信系统通信中断，可以采用光纤双环路通信和具有双环自愈功能的光端机设备，以提高光纤通信环路的可靠性。

1.2商用以太网交换机商用光纤以太网方式是在充分调研的基础上，借鉴了以太网络的通信模式，结合配电网终端的现状与未来发展趋势所提出的一种站端通信方式。

以太网络技术的使用，使配电自动化系统在许多方面发生质的变化，可大大提高系统的信息交换速度，保障系统通信的高可靠性和高实时性。

主要表现在：通信速度大幅度提高；信息路由简单易行。

1.3工业以太网交换机针对目前国内配电自动化通信现状，尝试使用新型工业光纤以太网代替光纤收发器和光端机，组建真正意义上的光纤以太环网。

配电自动化系统中的通信系统分析文章以配电自动化系统中的通信系统分析为题展开论述。

首先，阐述了配电自动化对通信系统的可靠性、经济性、实时性等要求。

然后，对比了几种常见的配电自动化通信方式。

最后，基于以上讨论，提出选择通信方式的几点建设性意见。

希望作为研究配电自动化系统的参考资料。

标签：配电；自动化；系统；通信；分析；研究配电自动化系统在运行的过程中，利用控制中心传送命令，并将其传送到远方终端。

同时，将远方设备传来的数据反馈到控制中心当中。

区别于输电网自动化，配电网可以与点多、面广的远方终端进行信息交换。

所以，为了满足系统的要求，必须降低系统工程造价。

当前，这一问题引起了设计人员的广泛关注。

1 配电自动化对通信系统的要求配电自动化系统具有规模大、终端数量多的特点。

基于此，对通信网的安全性、可靠性要求很高。

通常情况下，配电网的规模与实际水平不同，也会使配电网自动化系统在通信系统中存在不同的要求。

首先，提高通信系统的可靠性。

配电网自动化通信系统一般被安装在户外，导致配电网采集的收据容易受到天气、环境的影响。

同时，由于设备、人为因素等原因，系统经常会发生故障或者停电的状况。

针对以上现象，要求通信系统具有良好的安全性。

其次，配电网自动化必须操作简单，维护方便。

配电自动化通信系统结构复杂、规模大。

针对以上特点，如果采用单一的信息系统，显然不能满足所有功能的发挥。

因此在系统设计上，应该尽可能简化通信系统的使用与维护。

实践证明，选择标准化的通信协议后，有效的提高了系统的兼容性。

最后，通信系统还要求有一定的实时性。

通信系统应该对各个监测点的数据进行实时采集，然后按照要求发送统计报表。

同时，为了避免系统出现运营方面的故障，需要及时对故障方面的数据进行记录，只有这样才能提高对配电网的监控力度，从而提高供电的质量。

2 配电自动化中通信方式的比较随着科学技术的不断发展，通信技术的方式越来越多。

下面根据自动化系统的具体情况，分析每一种通信方面的应用特点，并对其进行比较。

一、数据采集方式介绍近几年数据信息采集系统的快速发展和广泛应用，得益于通讯技术的不断进步，目前已形成有线通讯和无线通讯齐头并进的发展模式，根据各自特点分别在不同领域的信息采集系统建设中得到了广泛应用，主要有RS485方式、CAN总线方式、网络宽带、电力载波方式、远程无线方式（GPRS、3G）、短距离无线方式（2.4Gzigbee、433小无线、wifi、蓝牙）等，各种通讯方式均有特点的应用环境，1.1 485方式RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构，传输距离一般在1~2km以下为最佳，如果超过距离加"中继"可以保证信号不丢失，而且结点数有限制，结点越多调试起来稍复杂，是目前使用最多的一种抄表方式，后期维护比较简单。

常见用于串行方式，经济实用。

1.2 MBus方式2线制抄表方式（通过窃电方式可以从总线取电），传输距离在4km以下，带结点数不超过300，易于排错，可以拓扑结构布线，对外提供电源，通讯稳定。

传输速率：300Bps—9600Bps；1.3 CAN方式最高速度可达1Mbps，在传输速率50Kbps时，传输距离可以达到1公里。

在10Kbps速率时，传输距离可以达到5公里。

一般常用在汽车总线上，可靠性高。

1.4 ADSL方式基于TCP/IP 或UDP协议，将抄表数据发送到固定ip，利用电信/网通现有的布线方式，速度快，性能比较可以，缺点是不适合在野外，设备费用投入较大，对仪表通讯要求高。

1.5电力载波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高速传输的技术。

由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠，路由合理、可同时复用远动信号等特点，不需要线路投资的有线通信方式，但是开发费用高，调试难度大，易受用电环境影响，通讯状况用户的用电质量关系紧密。

一、有线通信与无线通信有线通信即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。

无线通信是指仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。

在网络通信效果、网络安全性等方面，有线通信优于无线通信方式。

在施工难度方面，有线通信除需要安装、调试设备外，还需要沿路敷设线缆，施工难度相比无线通信方式较高。

在国家政策影响方面，有线通信方式较少涉及国家政策问题，而无线网络建设需要向国家或地方无线电管理委员会申请专用的频率，同时在技术体制选择上需要符合相关频率的使用规定。

随着无线应用的迅速发展，频谱资源的供需矛盾进一步扩大。

二、1G-5G发展史4G、5G等数字背后的G代表的是英文单词“Generation”，也就是“代”，5G就是第五代通信技术。

从第一代到第五代，是人为划分的代别。

它的定义主要取决于在速率、业务类型、传输时延以及各种切换成功率等方面具体实现的不同技术。

1.沟通的起源：1G（盛行年代：1980年后）1986年，第一代移动通信系统（1G）在美国芝加哥诞生，采用模拟信号传输。

即将电磁波进行频率调制后，将语音信号转换到载波电磁波上，载有信息的电磁波发布到空间后，由接收设备接收，并从载波电磁波上还原语音信息，完成一次通话。

但各个国家的1G通信标准并不一致，使得第一代移动通信并不能“全球漫游”，这大大阻碍了1G的发展。

同时，由于1G采用模拟讯号传输，所以其容量非常有限，一般只能传输语音信号，且存在语音品质低、讯号不稳定、涵盖范围不够全面，安全性差和易受干扰等问题。

最能代表1G时代特征的，是美国摩托罗拉公司在上世纪90年代推出并风靡全球的大哥大，即移动手提式电话。

大哥大的推出，依赖于第一代移动通信系统（1G）技术的成熟和应用。

在中国80年代初期，移动通信产业还只是一片空白，直到1987年，为了迎接全运会的到来，在广东省建立了中国首个移动通信网络，这也标志着1G在中国的正式开始。

2.网络的开始：2G（盛行年代：1995年后）由于1G有很多缺陷，在1999年1G网络被正式关闭，2G也随之而来。

电力通信中无线通信技术的有效应用摘要：在电力通信技术发展的过程中，无线通信技术的应用使其在智能化电网之中占据的地位越加重要。

因此，为了更好的促进电力通信技术的创新与发展，对无线通信技术的可靠性以及可维护性的功能研究已经成为当前电力通信领域研究的重要课题之一。

本文正是基于此种事实的角度进行出发，对无线通信技术的有效应用进行了系统的分析，并提出了相关建议。

关键词：电力通信；无线通信技术；应用一、引言随着电力通信技术的全面普及和应用，我国的智能电网建设工作得到了很大的发展。

而作为电力通信中核心技术的无线通信技术，其是实现信息双向交互性的重要基础，也是智能电网管理过程中数据传输的主要方式之一。

在电力通信技术的实际发展过程中，虽然有线通信技术已经相当普及，但是其还存在一些无法解决的死角，尤其是在有线通信技术发生故障的时候，直接对使用者造成一定的影响。

但是随着无线通信技术的发展，其能够有效的解决有线通信技术的漏洞，对智能化电网的建设具有重要的现实意义。

二、电力通信的现状分析在电力通信中，光纤通信占据着主导地位。

作为承载电力通信自动化以及数据网络和继电保护等诸多业务的光纤通信其有力的促进了电力通信技术的发展。

光纤通信的主干通信网络基本实现110kV以上的覆盖，其基本能够满足社会的需求。

但是在外部环境复杂的情况下，其对于35kV以下中低压配售网络就无法满足其基本需求，而无线通信技术的发展恰恰弥补了这一缺点。

随着无线通信技术的可靠性与高适应性以及高可维护性特点的初显，其逐渐成为当前电力通信系统中的主要支撑力量。

从电力无线通信技术的制式来看，其主要有230M电台专网、Mobitex专网、GPRS公网（租用）以及CDMA公网以及LTE230。

三、电力无线通信系统业务需求分析电力无线通信技术作为当前光纤通信的辅助技术，其能够有效的解决35kV以下中低压配售网络所出现的传输问题。

因此，我们可以将电力无线通信业务定位为承载农配网自动化以及智能电能量采集和应急抢修管理等。

无线通信技术应用于变电站自动化的思考摘要：本文首先简要介绍了通信技术在变电站自动化系统中的应用演变，并对比了无线和有线通信技术的优缺点，最后得出，在确保可靠安全的基础上，无线通信技术在变电站自动化系统中有很大的应用前景。

关键词：无线通信技术变电站自动化可靠性安全性变电站自动化系统具有很多优点，比如说可扩展性强、简单可靠以及兼容性较好等，也已经成功应用到了大型的监控项目中，并受到国内很多用户的好评。

变电站自动化系统对各个控制保护部分通过手动操作进行紧急的跳、合闸，其他的监控和报警等功能一般利用计算机系统来进行。

变电站没有必要另外增设远动设备，计算机监控系统就能实现遥测、遥调、遥信、遥控以及无人值班。

变电站自动化系统的核心是数据通信网络，我国常用的是现场总线网、RS-422和RS-485的串口传输、CAN和Lonworks等。

现场总线网和采样串口都需要通过有线的介质进行传输，从而受制于布线，比如说较大的布线工作量、线路易损等问题，尤其是当需要连接的节点相距较远时，较大的布线施工量及高昂的费用都限制了通信网络的升级扩展。

因此，为了避免以上劣势，采用新型的数据传输方式刻不容缓。

1 应用于变电站自动化的通信技术的发展演变从上个世纪末开始，先后把多个通信技术方案（点对点、RS485和现场总线等技术）应用于变电站自动化系统之中。

变电站自动化系统最初使用的是点对点的星型通信系统，其核心是位于控制室的计算机，利用通信介质和各个监控及保护设备相连，达到一对多的连接模式。

但是，由于星型网络不平等，使得网络通信的灵活性和速率非常低。

变电站自动化系统为了克服星型通信系统的不足，开始应用现场总线或者RS485总线的通信系统，其通信方式表现为一个主站对应于多个从站。

但是，后一种网络通信模式也存在实时性较差及抵抗干扰性能较低等缺点。

现场总线技术在应用于变电站自动化系统中时表现出抗干扰性强和方便组网的优势，其中比较常见的是CAN总线和Lonworks网络。

1202023年 第 12 期121张晓静 包红凯：无线专网在新能源发电场站中的应用或数据请求，接续到不同的网络上；网管是对移动网络中的终端、基站、核心网设备进行运维、管理的设备，网管可通过无线网络实现对终端的管理，一般不直接管理通信终端设备。

2.2 无线专网分类无线专网主要通过蜂窝移动网络进行通信，根据通信制式的不同分为2G 专网、3G 专网、4G 专网、5G 专网，随着通信技术的发展，目前较为通用的为4G 专网和5G 专网。

另外，业主单位依据具体应用场景的不同，结合网络安全性、传输时延、成本等的要求，选择虚拟专网、混合专网或独立专网[4,5]的不同组网类型，组网类型的不同主要是依据专网通信设备由业主还是运营商管理。

虚拟专网是指公网运营商向行业用户提供的满足其业务及安全需求的高质量专用虚拟网络[6]，包括租用VPN 通道、租用5G 切片等方式[7]。

虚拟专网复用公网成熟的网络基础设施与频段，根据实际业务需求向运营商提出定制化要求，硬件设备的管理与维护主要由运营商完成。

虚拟专网网络架构图如图2所示。

公网专网公网终端业务终端通信终端业务网络互联网终端基站核心网数据网络公网切片公网切片专网切片专网切片图2 虚拟专网网络架构图Fig.2 The network structure of virtual private network混合专网是指无线通信网络的控制面设备使用公网基础设施、用户面设备由业主单位独享的移动通信网络，其控制面管理与维护由运营商完成，用户面设备放置在业主侧，可由场站业主自主管理与维护。

该组网模式可保证电力生产数据本地卸载，保证电力数据安全；同时避免公共网络拥堵对用户生产业务的影响。

混合专网网络架构图如图3所示。

公网专网公网终端业务终端通信终端业务网络互联网终端基站核心网数据网络公网切片AMF/SMF 等专网切片UPF/MEC 等公用独用图3 混合专网网络架构图Fig.3 The network structure of hybrid private network独立专网是指由业主独立建设物理独享的无线通信系统，包含：终端、基站、核心网、网管等整套通信系统。

配电自动化新阶段通信系统方案的对比及应用设计摘要：通信是实现配电自动化的关键之一。

当前，通信问题已经成为制约配电自动化发展的瓶颈，在新阶段下多种新技术的通信方式正在研究。

本文针对配电自动化系统的特点，对各种通信方式的优缺点进行对比，提出了以光纤为骨干层通信网络，配合中压电力线宽带，3GCDMA等混合式的通信实现方式。

关键词：配电自动化通信光纤中压电力线宽带1 配电自动化对通信系统的要求配电自动化通信系统应根据自动化的实际需求，结合配电网改造工程较多、网架变动频繁的现状，兼顾其它应用系统的建设，统一规划设计，提高通信基础设施利用率，主要体现在以下几个方面：1.1通信的可靠性。

配电自动化通信系统是在户外运行的，容易导致材料老化，要求能经受起恶劣气候的考验。

另外，通信系统还要经受噪音、电磁、雷电等干扰，并能保持稳定运行。

1.2 通信的实时性配电自动化的重要功能就是能够实时监控网络运行、进行在线分析，实时性对通信传输速率提出了较高的要求。

除了考虑正常运行时主站对FTU/TTU 的刷新速度外，还要考虑故障时能快速及时传送大量故障数据的问题。

1.3通信的双向性配电自动化系统中的各项功能要求双向通信，对主站来说，不仅向终端下发控制命令，也需接受终端上传的数据。

因此，配电自动化系统各层次之间的通信时双向的，通信系统必须具有双向，通信系统必须具有双向通信的能力。

1.4通信的灵活性配电自动化系统中的通信系统点多面广，规模庞大，这就要求通信设备具有较强的灵活性，选择标准的通信设备，便于安装、调试、运行和维护。

2、各种通信方式比较随着通信技术的发展，目前可选用的通信手段很多，主要分为有线和无线两大类。

有线的通信方式有光纤通信、现场总线、电力宽带载波等；无线的通信方式有无线扩频通信、3G CDMA通信及卫星通信方式等。

下面就几种最主要的通信方式加以比较说明：2.1光纤通信光纤通信时以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质的通信手段。

LTE230与对比分析一、技术对比1、优势：（1）电力频点是电力专用频点，不用申请，带宽和时延等指标能满足电力基本应用要求；（2）相对于频段，230M低频段具有天然覆盖远的优势，能够大大降低组网成本，特别针对于广覆盖低成本系统，低频段是宝贵的频率资源。

2、劣势：（1）没有标准体系，产业链单一，没有成熟的产业链支撑；（2）可用频谱资源先天性不足，网络的容量不足，不能支撑电力多种业务的需求。

特别是在与数传电台同区域部署时，由于LTE230系统的自动规避技术，其整个系统性能可能会大幅度下降。

系统的优劣势主要体现在以下几个方面：1、优势：（1）已具备从终端，系统，核心网端到端，完善的商用产业链布局，全球已经开始规模商用部署，发展迅速；（2）大容量、低时延、高并发、上下行时隙比配置灵活，支撑电力视频监控、集抄、配网等多种业务，实现一张网络多种业务并存，节省投资；维护方便，不容易受到市政施工等影响；建设周期短，节约时间。

2、劣势：需要单独申请频点由上述分析可见，LTE230MHz系统的优势主要体现在其频率资源为专用频谱，目前发展逐渐受到限制，特别是其载波聚合芯片方面不成熟，工作期间严重影响离散的电力专用频谱点之间当前其他行业专用频点，如军用频点，其余技术性能方面也均劣于系统，其发展前景很有可能步入Mc-Will 后尘。

无线专网通信在未来电力终端通信接入网建设中将成为一种重要组成部分，在技术体制选择方面需考虑可靠性、实时性、技术成熟度、产业链成熟度等多方面因素，3GPP 组织引导的LTE（）标准是未来无线通信技术发展的方向。

二、可用频段分析公司无线专网接入系统可用频段为230MHz （223-235MHz之间的40个离散频点）、1800MHz （1785-1805MHz）两个频段，分析如下。

我国无线电频率资源由工业和信息化部无线电管理局进行管理，根据《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》（国无管〔1991〕5号）文件规定，230MHz频段的40个离散频点共计1M带宽授权给电力系统传输负荷监控业务，该频段需5年续申备案一次。