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配电自动化业务特性分析
配电自动化业务为生产控制类业务,可概括为“三遥”(遥信、遥测、遥控)。遥信业务主要采集并传送各种保护和开关量信息;遥测业务采集并传送运行参数,包括各种电气量和负荷潮流等;遥控业务为主站对终端下达远程控制指令。
配电自动化业务传输带宽不高但对通信系统可靠、实时性要求较高,对数据传输时延与完整性有严格要求;对通信故障率及修复时间有严格要求,对运维管理要求较高;对信息安全要求较高。
在可靠性方面,由于配电及其配属通信设备大多运行在户外,因此需保障能在恶劣天气下正常工作,并能抵抗噪声、高电压、大电流、雷电等强电磁干扰,保持稳定运行。此外由于配电网变化频繁,故障较多,通信系统监测应不受线路故障和网络结构变化的影响,单点故障不应引起系统功能丧失和数据丢失。在可扩展性方面,通信系统需要实现新增业务时原有业务可靠运行;扩充或改造网络时不影响业务运行;同时适应配网改造或网架变动。
配电自动化系统是调度实时监控中低压配电网的重要系统,应防止通过串接方式、公共网络等对子站、终端进行攻击,造成用户供电中断;防止通过公共网络和配电终端入侵主站,造成更大范围的安全风险;保障重要数据的机密性、完整性;并针对系统进行安全审计,开展相关信息安全的运维与管理工作。
通信技术特点对比及选择
目前,适合配电自动化通信系统建设的技术体制包括光纤通信、电力线通信、无线专网通信、无线公网通信等。现有通信技术在传输带宽方面均能满足配电自动化基本业务需求。光纤专网通信方式包括无源光网络和工业以太网技术。EPON(以太网无源光网络)、GPON(吉比特无源光网络)是目前无源光网络技术的主流方式。EPON 技术成熟,已实现设备芯片级和系统级互通,民用网络已大规模部署。GPON 虽具有更好的TDM 支持和电信级管理能力,但芯片和设备成本较高,本文主要针对EPON作为技术比较。无线专网技术根据其采用不同的通信技术,主要包括TD-LTE、McWill 等。实时性方面:EPON、工业以太网技术采用光纤专线,实时性最高;中压载波由于信道可靠性以及受电力负荷影响较大,实时性较差;无线专网及无线公网选用的技术都较为成熟,无线专网实时性可以保障,无线公网服务质量与多种因素有关,实时性难以保障。
可靠性方面:EPON、工业以太网交换机都采用光纤专线,参照电力行业标准,采用工业级标准进行设计,满足电力行业电磁兼容性要求,组网可靠性高;中压载波由于信道可靠性以及受电力负荷影响较大,可靠性较差;无线专网标准不完善,在电力系统中还处于试点应用阶段,可靠性有待验证;无线公网技术成熟,但由于为租用网络,网络服务质量不受控。
安全性方面:EPON 和工业以太网交换机的安全性可以满足配电自动化业务要求;TD-LTE 技术安全性优于McWill,实现了对主站和终端的保护,由于缺少两种技术在电力行业的技术规范,需开展进一步研究。3G、GPRS 系统作为广泛覆盖的公共网络资源,但安全防护能力较弱,在业务层增加有效安全措施情况下,才能满足配电自动化业务安全需求。
经济性方面:EPON 和工业以太网系统光缆建设成本高、无线专网基站建设成本高,因此EPON、工业以太网、无线专网整体建设成本较高;载波技术因为采用中压配电线路作为载体,建设成本低于EPON、工业以太网、无线专网系统;无线公网为租用网络,无需建设成本。EPON、工业以太网、无线专网系统运维成本均较高,且随光缆线路、通信终端数量、基站数量增多运维成本也会相应增加;载波系统运维频度较高,有时需要断电作业,运维成本偏高;无线公网为租用网络,运维工作主要由电信运营商完成,无需网络运维成本,仅需对无线通信终端进行维护,运维成本最低。
通信网络覆盖范围方面:EPON、工业以太网交换机系统采用光纤作为传输通道,适宜于有光纤资源或可铺设光纤的区域;中压载波受电网负载、电网运行方式影响较大,适宜于电力线路干扰较小区域;无线专网组网灵活,适宜进行区域性覆盖,但存在频点申请、基站选址等问题;无线公网覆盖范围较广,无需建设专用通道,适宜进行区域性覆盖。
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