以太網復用技術在電力通信數據采集中的應用

文/邵淦 任赟 俞佳捷

在配電網中，涉及到的業(yè)務類型更多，所需要采集和傳輸的業(yè)務也較多。以太網復用技術能夠兼容傳輸多種不同類型的業(yè)務數據，在電力通信數據采集方面能夠發(fā)揮重要的作用。通過采用以太網復用技術構建的無線通信數據網絡，能夠作為電網有線通信網絡的補充和延伸，可以根據實際的應用需求加以采用。

1 電力通信中常采用的技術

1.1 載波通信

在電網早期的通信網絡中，廣泛采用的是載波通信技術，這種通信方式的系統(tǒng)成本較低，并且較為實用。隨著通信技術的發(fā)展，目前在電力行業(yè)中，已經廣泛采用光纖網絡通信的方式，提高了網絡通信系統(tǒng)的可靠性，也為提高電力生產的效率發(fā)揮了重要的作用。載波通信技術可以用在家居智能控制、家庭安防等方面，在電力行業(yè)中已經很少使用。從技術上講，PLC是將數據信號調制到一定的載波頻率上，信號再經過電力線實現傳輸。載波通信技術的缺點也十分明顯，如碰到下雨打雷等惡劣天氣時，則通信系統(tǒng)面臨著較大的挑戰(zhàn)，常會出現數據中斷的情況，傳輸不穩(wěn)定。

1.2 以太網通信

以太網通信應用十分廣泛，目前以太網通信在電力行業(yè)中可以實現用電信息的采集及傳輸，在配電自動化系統(tǒng)中也采用了以太網通信技術。230MHz電力無線通信系統(tǒng)是電力通信數據網的重要組成，對實現電網在用電側的信息業(yè)務采集方面發(fā)揮了重要的作用。以太網通信技術在進行數據傳輸和交換的過程中，一般是將數據組成幀的格式，以數據幀作為傳輸單位在網絡中進行傳輸，這樣也能夠提高數據傳輸的可靠性。以太網通信技術的傳輸速率較高，并具有便捷及抗干擾強等優(yōu)點，已經成為最主流的通訊方式。

1.3 常用的通信協(xié)議

圖1：以太網復用技術的組網方式

通信網絡中不同的業(yè)務之間要實現數據信息的傳輸和互通，需要使用相應的通信協(xié)議，如101、102、104等通信規(guī)約，不同的通信規(guī)約可以運用在不同的通信場合中。101通信規(guī)約主要是以專用的方式進行遠動通信，102通信規(guī)約是用于電能量信息采集的通信規(guī)約，104通信規(guī)約是基于網絡通信的方式進行網絡通信。在以太網復用通信技術中，也需要采用相對應的通信協(xié)議，保證正常的通信功能。

2 以太網復用技術

2.1 以太網復用技術概述

以太網復用技術可以采用230MHz頻段構建電力無線通信數據網絡，該網絡能夠覆蓋的范圍較廣，運行的可靠性也較高，并且所采用的無線數據傳輸終端也符合國網的規(guī)定要求。通過以太網復用技術構建的無線網絡是一個通信整體，在構建網絡的時候應該整體考慮，不同層級的通信數據網絡在規(guī)劃的思路和所采用的技術方面應該保持一致，并具有較好的兼容性，滿足多種不同業(yè)務類型的終端接入，這樣在對網絡進行管理的時候也較為方便。測試峰值速率滿足設計指標，在實際的電網應用中也符合相關的要求。

以太網復用技術在網絡構架中，主要是通過以下部分組成：

（1）無線終端，LTE230系統(tǒng)的無線終端模塊需要與電網中所采用的終端進行互聯(lián)，這樣才能實現通信，應具備較好的互操作性。

（2）無線基站，由于電力系統(tǒng)中的變電站的地理位置相差很大，有的站之間的距離相隔很遠，各個不同的變電站需要通過網絡通信實現數據的傳輸和共享，LTE230系統(tǒng)的無線基站應能夠滿足多路不同的業(yè)務用戶接入，每個基站都應盡可能大地容納電力用戶數據的接入。

（3）無線核心網，該網絡可以與主站網絡系統(tǒng)進行通信，是網絡數據傳輸的主干道，各類數據都可以進行傳輸。

（4）網管系統(tǒng)，LTE230系統(tǒng)的網絡管理單元，負責對網絡設備進行集中統(tǒng)一監(jiān)控，當設備出現問題時，可以及時解決故障，起到智能化設備運維的作用。網絡設備接入到網絡管理系統(tǒng)，前提是要求該網絡設備能夠實現管理，具備遠程管理的功能。

2.2 以太網復用技術的實現原理

2.3 以太網復用技術的組網方式

LTE 230系統(tǒng)工作頻段為230MHz，頻率低，傳播損耗小，覆蓋距離遠；在樹木遮擋、樓宇遮擋、室內、雨天、霧天等復雜環(huán)境下，TD-LTE 230系統(tǒng)都具有良好的覆蓋能力。在吞吐量的性能方面，具有以下特點：

（1）具有高頻譜效率，充分利用帶寬；

（2）峰值2.44bps/Hz，較傳統(tǒng)數傳電臺提高3.18倍；

（3）這種通信網絡的傳輸速率較高，可以滿足配用電網業(yè)務需求；

（4）理論峰值速率達1.76Mbps，實驗室

網絡要實現通信，需要按照一定的通信協(xié)議要求，將各個網絡設備進行組網，以太網復用技術可實現一種基于LTE 230M的無線接入終端，該終端具有多業(yè)務接入功能，并可以實現WLAN無線局域網的二級無線覆蓋，其中以太網復用技術的組網方式如圖1所示。

從圖1中的以太網復用技術的組網方式可知，該網絡涵蓋一級無線覆蓋和二級無線覆蓋。在一級無線覆蓋中，基站控制器的核心網單元通過基站天線將數據轉發(fā)到二級無線覆蓋中。在二級無線覆蓋中，通過LTE230M無線終端將數據轉發(fā)到RTU終端上。在無線專網的實際運行中，可以注意避免與其他行業(yè)中的信號產生干擾，實現網絡的專用功能。在電網建設的時期，應該考慮到各類通信資源的整合，優(yōu)化通信網絡系統(tǒng)的整體結構，提高通信網運行效率。

3 以太網復用技術在電力通信數據采集中的應用

根據電網的運用需求和電網通信今后的發(fā)展方向，無線接入主要運用于智能電表臺區(qū)集中點的數據采集，以及設備運行狀態(tài)監(jiān)測節(jié)點的數據采集和控制數據的發(fā)送。在這些數據采集場合中，涉及的接入接口種類有以太網（含有線和無線）、RS232、RS485等，其中在電能量數據采集中一般采用的是RS485線進行采集。

3.1 智能電表臺區(qū)數據采集

目前在電力系統(tǒng)中已經廣泛采用智能電表，實現用電數據信息的采集，并且通過無線數據網進行傳輸。

LTE通信模塊能夠實現用電信息數據的可靠采集和傳輸，并具備遠程通信和遠程登錄管理的功能。在構建無線通信網絡的時候采用以太網復用技術，具有考慮到網絡布局靈活、安裝簡單、運營和維護成本低等特點，故在智能電表臺區(qū)數據采集中能夠得到廣泛的應用。

3.2 設備運行狀態(tài)數據采集

電網在運行過程中的電氣設備運行狀態(tài)，需要進行管控，當發(fā)現電氣設備存在異常運行的情況時，可以及時掌握，并采用措施加以解決，可以通過無線終端實現信息的采集。電力行業(yè)和其他行業(yè)相比，具有一定的特點，在無線通信終端的設計和選擇使用方面，應該與行業(yè)特點進行結合，實現業(yè)務數據的可靠采集。通過采集電氣設備的運行狀態(tài)數據，能夠為電網設備的安全可靠運行提供相應的保證。

3.3 控制數據的發(fā)送

電網設備在運行的過程中，需要對電網設備進行控制，控制數據的下發(fā)及上傳是通過數據網進行傳輸。通過以太網復用技術構建的無線通信數據網，可以實現電網中控制數據的發(fā)送，在硬件中也應具有相應的控制模塊，實現相應的控制功能。當主站發(fā)送出控制數據之后，也需要無線通信終端加以執(zhí)行，并能夠可靠返回相應的執(zhí)行結果，從而完成整個控制的過程。

4 小結

電力通信是電力企業(yè)重要的業(yè)務，在電力運行數據采集中廣泛采用。本文主要對以太網復用技術在電力數據的采集中的應用情況進行了分析，并對以太網的組網方式進行了分析，對于提高以太網復用技術在電力企業(yè)中的應用具有一定的價值。