电力需求侧通信系统分析

摘 要 分析电力需求侧的业务特点和电力需求侧业务对通信系统提出的要求,阐述无线电台的缺陷和不足,指出对其应同时从网络结构、接入方式、资源管理和竞争机制四个方面按照需求侧业务进行优化适配。

关键词 电力需求侧;电力通信;电力系统

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)091-0149-01

电力需求侧管理是通过有效的激励措施来引导电力用户优化用电方式,并提高终端用电效率,优化资源配置,改善和保护环境,最终实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动,它是综合资源规划方法在电力资源规划上的运用,是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的一项至关重要的工程。

“十一五”期间,电力企业中电网建设的重点将是着力解决特高压电网和城市电网两头薄弱的问题,电力需求侧即10千伏以下配电网的通信和通信终端将是发展重点。由于目前电台通信系统采用透明传输模式,并且采用大区轮询的方式进行数据交换,这些特点使该系统的网络容量非常有限,传输效率极其低下,而且缺乏解决随机事件的灵活性。所以,要根据电力需求侧通信的共体特点,在矛盾中找到平衡点,设计一套适用的介质访问控制方法,并以此来改湃与提高电力需求侧通信系统的通信性能,是十分必要的。

1 电力需求侧通信系统分析

1.1 电力需求侧通信的业务分析

1)业务数据特点。间断通信与突发通信并存;非实时性业务与实时性业务并存;重载负荷与轻载负荷并存。

2)对通信系统的要求。①可靠性要求。电力需求侧所采集数据和管理对象所处环境复杂,运行温度因素、电磁干扰因素,外力破坏因素多存在,因此要求通信系统必须能够满足业务数据的通信可靠性,外界干扰产生的数据包平均丢失率应控制在低水平。②安全性要求。电力需求侧通信系统要求能够保证数据在通信网路中传输的安全性,应该能够抵抗恶意攻击导致的数据包丢失,保证电力需求侧通信数据的正常传输顺利进行;比如保证采集数据不被恶意篡改以致影响电力系统经济效益,保证控制数据为被篡改以致形响电力系统运行安全等。③及时性要求。电力需求侧管理中既包括实时业务,也包括非实时业务,但即使是非实时业务,也有时间上的要求,即通信的及时性要求;比如自动抄表和台区变压器数据采集等领域,通信数据需要在特定的时间内到达,整点时刻上传的采集数据理论上需要在下一个抄表时刻(或周期)前到达,否则该数据将自动失效;居民电表的抄表周期比较长,一般规定每天抄一次,而台区考核表和台区变压器数据则一般要求每五分钟采集一次;因此及时性也是电力需求侧业务对通信系统提出的要求。

1.2 无线电台对电力需求侧业务的适配

1)从网络结构上进行适配。为了科学合理的利用电力系统有限的频率资源,同时降低RTU和主站的发射功率,使得设备成本得以降低,可以采用蜂窝组网的方式。传统的数传电台通信系统组网多采用大区覆盖,随着RTU数量的增加这种方式己远远不能满足需求,因而用蜂窝小区、频率复用的组网方式能够从一方面解决频率资源有限和用户容量的问题。

2)从接入方式上进行适配。传统的数传电台通信系统采用轮询接入,通信时数据在无线信道上透明传输,被叫的RTU独占上行信道,如果被叫RTU的通信时间过长,就会对RTU告警信息的上传造成形响,造成中心站管理员无法及时发现问题和解决问题。同时,由于从站RTU不能主动发起通信,通信只能由主站发起,这必将会影响告警信息的及时上传。并且,在一个具有上行频率和下行频率二个信道的系统中只能实现单工通信,极大的浪费了信道无线资源和降低了通信效率。

因此在对230M通信系统进行业务适配时,可以变轮询的、透明传输接入为一定公平性的分组接入,采用分组交换的方法,各站RTU将要上传的数据封装成固定类型和长度的分组,在同一条无线信道中采用动态复用的技术,以分组为单位进行传输,同I讨传送多个数据分组保证RTU对信道的使用尽可能公平。

3)从资源管理上进行适配。无线频率资源是珍贵的,如何既尽可能消除同频干扰,又充分利用频率资源传统的无线电台采用异步透明传输,一个频率下只有一个信道。而要提高频率利用效率,通过时分复用将物理信道分出不同的逻辑信道,是一个不错的选择。

4)从竞争机制上进行适配。要提高信道的利用率就要共享信道,要实现共享,就必须引入竞争机制。竟争机制体现网络的随机访问能力以及数据交换能力等等性能指标,而这些问题本身却又是相互矛后的,比如一个非常适合解决突发的、小数据量通信的竞争机制却不一定适合固定的、中等数据量通信的场合。

所以,要根据电力需求侧通信的间歇通信与突发通信并存、非实时业务与实时业务并存、重载负荷与轻载负荷并存特点,在矛盾中找到平衡点,设计一套适用的竞争机制,并以此来改善与提高电力需求侧通信系统的通信性能,是十分必要的。

1.3 电力需求侧信道分配问题分析

频率资源的使用对任何一个无线系统来说都是最重要的内容。为了满足电力系统需求侧管理以及负荷管理的需要,国家有关部门明确的将223MHz~231MHz频段共15个双工频点和10个单工频点分配给电力专用。

另一方面,电力需求侧通信系统有别于公众移动电话通信网,具有非常鲜明的行业特点,具体表现在两个方面:

1)终端应用特点。①负荷控制终端位置相对固定,无须提供终端的移动性能;②终端部署数量多,范围广,但分布大休均匀;③各终端之间并不需要具有通信功能,终端作为整个网络设备的最边沿部分仅需要与处于网络核心的主站服务器进行通信。

2)业务需求特点。①以数据业务为主,对语音业务需求不大;②既有适合于广播的集团控制类业务,又有适合于随机访问的告警类业务,也有适合于控制访问的定时上报类业务;③集团控制类业务和告警类业务属于轻载信息,定时上报类业务属于重载信息。

230MHz无线电台通信系统虽然拥有40个可用的频点,但仍然显得十分缺乏,存在电力需求侧信道分配问题。

一个无线通信系统,在地域上相隔一定距离的地区可重复使用同一频点这个距离称为同频保护距离。如果终端数量快速增长,则需增加频点和中继站,中继站无空闲频点可用时,可以采用倒频中继技术。

230MHz无线电台通信系统的这种大区制、中继制的组网方式,势必造成同频保护距离过大,从而造成同频干扰严重、频率资源浪费等等问题。只在对其进行小区化、蜂窝化、网络化,才有可能从根本上解决频率资源的问题。

再有,频率资源要进行统筹规划,最好由省一级电力公司进行统筹安排和预分配,然后进行预分配频率的测试,最后到现场进行信号传输特性测试后方能实施。

2 结束语

电力通信网,与电力系统安全稳定控制系统、调度自动化系统被合称为电力系统安全稳定运行的二大支柱。目前电力通信网已成为电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础。随着电力工业自动化向网络与信息化发展,电力通信网建设,尤其是电力需求侧即10千伏以下配电网的通信网建设,日益向多元化、数字化、网络化和大信息量化发展,为电力需求侧通信专网提出了新的要求和挑战。

参考文献

[1]电力需求侧管理工作指南.国家发展和改革委员会(国家电网公司编).北京,中国电力出版社,2007.

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