電力通信發(fā)展的回顧與展望

1、 論文 電力通信發(fā)展的回顧與展望電力通信發(fā)展的回顧與展望山東省沂南縣供電公司 滕曉輝摘 要:闡述了電力通信的概念，回顧了電力通信的發(fā)展簡史，提供了電力通信裝備的主要統(tǒng)計數(shù)字，分析了20世紀(jì)末電力通信發(fā)展的主要特征和驅(qū)動因素，研究探討了新世紀(jì)初電力通信的兩個主要任務(wù)（發(fā)展專用通信和開拓外部市場）以及電力專用通信的技術(shù)發(fā)展問題。1 電力通信的概念、內(nèi)涵及發(fā)展沿革1.1 概念探討電力通信的內(nèi)涵問題，必然涉及電力通信的一些基本概念，如電力系統(tǒng)通信、電力專用通信、系統(tǒng)通信、廠站通信等。電力系統(tǒng)通信的一般定義是：利用有線電、無線電、光或其他電磁系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)運行、經(jīng)營和管理等活動中需要的各種符號、信號、

2、文字、圖像、聲音或任何性質(zhì)的信息進(jìn)行傳輸與交換，滿足電力系統(tǒng)要求的專用通信。按照上述定義，電力系統(tǒng)通信即為“電力專用通信”。電力專用通信按通信區(qū)域范圍不同，分為“系統(tǒng)通信”和“廠站通信”兩大類。系統(tǒng)通信也稱站間通信（ ），主要提供發(fā)電廠、變電所、調(diào)度所、公司本部等單位相互之間的通信連接，滿足生產(chǎn)和管理等方面的通信要求。廠站通信又稱站內(nèi)通信（ ），其范圍為發(fā)電廠或變電站內(nèi)，與系統(tǒng)通信之間有互連接口，主要任務(wù)是滿足廠（站）內(nèi)部生產(chǎn)活動的各種通信需要，對抗干擾能力、通信覆蓋能力、通信系統(tǒng)可靠性等也有一些特殊的要求。狹義的電力系統(tǒng)通信僅指系統(tǒng)通信，不包括廠站通信。廣義的電力系統(tǒng)通信則包括系統(tǒng)通信和廠站

3、通信。為避免混淆，通常把廣義的電力系統(tǒng)通信稱為“電力通信”，其含義不僅包括系統(tǒng)通信和廠站通信這兩類專用通信，也泛指利用電力系統(tǒng)的通信資源提供的各種通信。如果不涉及社會公眾電信市場，電力通信與電力系統(tǒng)通信、電力專用通信同義。1.2 發(fā)展沿革在我國，電力系統(tǒng)通信已有近60年的歷史。早期的電力系統(tǒng)規(guī)模不大，采用電力線載波、架空明線或電纜等通信方式，即可滿足調(diào)度指揮和事故處理的需要。隨著電力負(fù)荷的不斷增長，小的分散的電力系統(tǒng)逐步連接成較大的電力系統(tǒng)，單靠電話指揮運行已不能滿足安全供電的要求。20世紀(jì)60年代，電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動技術(shù)有了新的發(fā)展并開始大規(guī)模應(yīng)用，對通信的通道容量、傳輸質(zhì)量和可靠性提出了更高的要

4、求，因此開始采用微波、特高頻、同軸電纜多路載波等多種通信方式，連同原有的電力線載波和其他有線通信，組成了適應(yīng)電力系統(tǒng)范圍和要求的專用通信網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和通道容量均有了很大發(fā)展。20世紀(jì)80年代，我國電力系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，調(diào)度管理更加復(fù)雜，迫切要求實現(xiàn)以電子計算機為基礎(chǔ)的調(diào)度自動化，對通信提出了新的要求。與此同時，通信技術(shù)的發(fā)展也開始突飛猛進(jìn)，數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信、程控交換等現(xiàn)代通信技術(shù)相繼引入并得到廣泛采用。1980年北京至武漢數(shù)字微波電路建成投運，1982年衛(wèi)星通信開始在我國電力系統(tǒng)應(yīng)用，1985年我國電力系統(tǒng)第一臺數(shù)字程控交換機投運，當(dāng)時在國內(nèi)都處于領(lǐng)先地位。到1993年，我國電力通信網(wǎng)

5、已形成了連接北京至各省、自治區(qū)和直轄市的覆蓋范圍和較強的通信能力。20世紀(jì)90年代中后期，架空地線復(fù)合光纜（）、全介質(zhì)自承式光纜（）等電力通信特種光纜技術(shù)趨于成熟并得到廣泛應(yīng)用，電話交換、分組交換、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（）、異步轉(zhuǎn)移模式（）、會議電話、會議電視等通信業(yè)務(wù)網(wǎng)也有了很大的發(fā)展。從世界范圍看，各國電力系統(tǒng)通信的發(fā)展過程基本相似，傳輸技術(shù)的發(fā)展大致都經(jīng)歷了電力線載波、微波、光纖等幾個階段。電力線載波通信的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)20年代初期，從20世紀(jì)50年代開始逐步采用微波中繼通信，到20世紀(jì)80年代電力系統(tǒng)特有的架空地線復(fù)合光纜等光纖通信技術(shù)開始出現(xiàn)，20世紀(jì)末已在世界上許多國家的電力系統(tǒng)中得

6、到普遍應(yīng)用。通信方式也從點對點專線發(fā)展到了交換式網(wǎng)絡(luò)。1.3 最近10年中的變化在20世紀(jì)的最后10年中，世界上許多國家的電力公司都目睹了電力通信的飛速發(fā)展和巨大變化，電力通信得到史無前例的大發(fā)展，成為這10年中的一個普遍現(xiàn)象。這一普遍現(xiàn)象呈現(xiàn)兩大特征：一是電力專用通信裝備水平和服務(wù)質(zhì)量大幅度提高，為電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行提供了更加可靠的保障；二是充分利用電力系統(tǒng)資源優(yōu)勢和電力通信富余能力，參與社會電信市場競爭，已經(jīng)成為國際上電力公司的普遍趨勢。中國電力通信作為世界電力通信大家庭中的一員，同樣經(jīng)歷了前所未有的迅速發(fā)展和巨大變化，尤其是在裝備水平和服務(wù)質(zhì)量方面。截止到1999 年年底，電力

7、通信網(wǎng)內(nèi)數(shù)字微波電路總長度約為73 000 ，微波站總數(shù)3 200多個；220 及以上電力線載波機總數(shù)8 300余臺，話路公里數(shù)約為340 000 ；110 及以下電力線載波機總數(shù)10 000多臺，話路公里數(shù)約為224 000 ；光纜總長16 000多，其中約4 100 ，約2 000 ，纏繞光纜約600 ；交換機總?cè)萘考s200萬門；衛(wèi)星地球站42座；在10多個城市建成了800 集群移動通信系統(tǒng)，此外還有一些150 和450 頻段的常規(guī)無線通信系統(tǒng)及電纜載波、明線載波、音頻電纜、普通光纜等。除上述已建成通信設(shè)施外，1999年年底以來，電力通信網(wǎng)內(nèi)已開工建設(shè)了數(shù)字微波電路約10 000，光纜線路

8、約20 000 （其中和各占約50）。電力通信發(fā)展規(guī)劃也正在制訂中。從總體上看，我國電力通信的發(fā)展，正在朝著既能體現(xiàn)出中國特色又不隔絕于世界潮流的方向前進(jìn)。2 新時期電力通信的主要任務(wù)20世紀(jì)的經(jīng)驗告訴我們：技術(shù)進(jìn)步、體制改革和市場需求是決定電力通信發(fā)展的3個根本因素。在新世紀(jì)初，通信技術(shù)仍在不斷進(jìn)步，電力和電信體制改革仍在逐步深化，市場需求仍在繼續(xù)增長，因此，電力通信的發(fā)展是歷史的必然，關(guān)鍵在于我們?nèi)绾稳グ盐遮厔荩プC遇，克服困難，迎接挑戰(zhàn)。從發(fā)展的眼光來看，20世紀(jì)最后10年中電力通信發(fā)展變化的兩大特征，實際上也反映了新時期電力通信的兩個主要任務(wù)：一方面要繼續(xù)完善和提高電力專用通信，為電

9、力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行提供更加可靠的保障；另一方面要更加充分地利用電力設(shè)施資源優(yōu)勢和電力通信富余能力，形成和擴(kuò)大新的價值增長點，以保持電力通信發(fā)展后勁和提高電力主業(yè)競爭能力。 2.1 發(fā)展專用通信20世紀(jì)后期的歷史經(jīng)驗告訴我們：隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力市場的逐步建立以及用戶對供電質(zhì)量要求的提高，電力系統(tǒng)對信息通信的要求越來越高，依賴性越來越強。盡管由于電信業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電力通信內(nèi)部市場中的部分業(yè)務(wù)將面臨外部競爭，但是，電力專用通信的核心業(yè)務(wù)在相當(dāng)長的時間內(nèi)仍將只能由電力通信機構(gòu)來提供，公眾電信和專用通信兩者差別的完全消失還遠(yuǎn)非事實。因此，在21世紀(jì)初和今后一段時間內(nèi)，電力通信的內(nèi)部專

10、用通信，只能加強，不能削弱。隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，電力專用通信的發(fā)展面臨巨大的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。這種風(fēng)險和挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在兩個方面。首先，電力專用通信的主要特點是對通信質(zhì)量尤其是穩(wěn)定可靠（可用性）方面的要求很高，但業(yè)務(wù)量相對較小，如果單純從業(yè)務(wù)量需求來考慮，傳輸容量為2.5 的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)足以應(yīng)付，而現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢則是容量超大規(guī)模化，單纖容量即可高達(dá)級，兩者的差距帶來了一系列的矛盾和問題。為了保證可靠，應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)技術(shù)，但是先進(jìn)的裝備多數(shù)都是大容量的，用于專用通信時富余容量沉積很大，形成電力通信風(fēng)險分析與管理中所謂“過投入”（）問題。反之，如果想不跟潮流、容量及性能夠用即可，也會遇到一系列新

11、問題，如中小容量的通用設(shè)備供應(yīng)者寥寥，專用產(chǎn)品因為生產(chǎn)批量小而價格極高，產(chǎn)品很快被淘汰后技術(shù)支持和備品備件采購困難等，反過來又會影響通信可靠性、實用性和投資效益，造成所謂“欠投入”（）問題和風(fēng)險。相比之下，后者的危害和風(fēng)險更大，因為前者的主要問題是經(jīng)濟(jì)性差，而后者則是可用性和安全性的問題。為了保證滿足電力系統(tǒng)特殊需要，電力公司不得不對電力專用通信進(jìn)行持續(xù)不斷的、高額的“過投入”。第二，隨著電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和管理體制改革的不斷深入，電力企業(yè)重組后規(guī)模和職能發(fā)生變化，控制成本、降低電價的壓力越來越大，一些功能單一、規(guī)模較小的電力公司可能不再具有以往“垂直一體化”（）大公司那樣對電力專用通信持續(xù)高額

12、投入的能力，對心有余而力不足，但是減少對通信的投入又將面臨的巨大風(fēng)險，影響其主業(yè)的生產(chǎn)安全和市場競爭與生存能力，由此而陷入進(jìn)退兩難的境地。從以上分析可以得出兩點結(jié)論：第一，電力工業(yè)離不開電力通信，電力通信為電力工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)可靠的專用通信，責(zé)無旁貸，應(yīng)當(dāng)作為電力通信發(fā)展的首要目標(biāo)。第二，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已經(jīng)并將繼續(xù)給傳統(tǒng)的電力通信生存方式帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，尋找新的出路既是電力通信發(fā)展的需要，也是電力公司主業(yè)的需要，在更廣泛的意義上講，也是國家利益的需要。 2.2 開拓外部市場電力通信要積極開拓外部市場，不僅是必要的，也是可能的。必要性方面，走出去不僅僅是通信專業(yè)發(fā)展的需要，也是電力工業(yè)發(fā)展的整體

13、需要；不僅僅是受外部市場利益的拉動，更多的是受內(nèi)部環(huán)境和矛盾發(fā)展變化的推動。電力通信要健康發(fā)展，必須尋找新的出路和支點，傳統(tǒng)的閉門發(fā)展模式遲早將走入死胡同?？赡苄苑矫?，電信體制改革和市場逐步開放，為電力通信的發(fā)展創(chuàng)造了必要的外部條件。從內(nèi)部的主、客觀條件看，國家電力公司高度重視電力工業(yè)信息化的發(fā)展（包括生產(chǎn)控制自動化和企業(yè)管理現(xiàn)代化），高度重視電力通信在電力工業(yè)信息化進(jìn)程中的基礎(chǔ)和主導(dǎo)作用，高度重視利用電力系統(tǒng)特殊優(yōu)勢為國家現(xiàn)代化與信息化貢獻(xiàn)力量。電力系統(tǒng)除了有部分富余容量可直接用于對外服務(wù)，還有將特殊資源潛力挖掘出來用于發(fā)展通信的優(yōu)勢。在長途網(wǎng)方面，全國有220及以上的輸電線路近15萬，20

14、05年預(yù)計達(dá)到21萬，運用電力特種光纜的設(shè)計、施工和維護(hù)技術(shù)，可將其復(fù)用為光纜路由資源。在本地網(wǎng)方面，電力系統(tǒng)擁有大量的電力管道（溝道、隧道）、桿塔以及光纖等直接或間接的電信基礎(chǔ)元素，有較好的機房等基礎(chǔ)設(shè)施和可靠的電源。在接入網(wǎng)方面，低壓配電線路遍布城鄉(xiāng)各個角落，利用電力線傳送高速數(shù)據(jù)的技術(shù)正在試驗并逐步走向成熟。總之，開拓外部市場，是電力通信發(fā)展中的一個重大問題，不僅關(guān)系到電力專用通信能否健康地發(fā)展和生存，也關(guān)系到電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定能否得到效的保證。因此，為電力通信發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境和條件，促進(jìn)電力通信健康發(fā)展，保障電網(wǎng)供電優(yōu)質(zhì)安全，同時充分利用好電力系統(tǒng)的潛在資源，不僅是電力部門義不容辭的責(zé)

15、任，也是國家的責(zé)任。作為電力通信部門，更應(yīng)積極努力，銳意改革，在國家有關(guān)主管部門和國家電力公司的支持、指導(dǎo)和幫助下，解決好中國電力通信作為電信經(jīng)營企業(yè)所必須解決的資本結(jié)構(gòu)、組織體系、經(jīng)營實力三大問題和市場準(zhǔn)入問題，發(fā)揮長期從事高可靠專用通信運行管理經(jīng)驗優(yōu)勢和電力系統(tǒng)可用資源優(yōu)勢，塑造“電通”品牌。在企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方面，可按富余能力消化、邊際成本運營、全面商業(yè)運營等方式，視政策環(huán)境和外部條件情況，分步前進(jìn)或一步到位。 3 電力專用通信的技術(shù)發(fā)展問題 3.1 總體思路從計算機與通信技術(shù)的融合以及專用通信的特點可以看出，專用通信網(wǎng)的最終發(fā)展目標(biāo)將是廣義的信息系統(tǒng)。將“演進(jìn)環(huán)境中的電信體系結(jié)構(gòu)”（）修改

16、為“信息通信體系結(jié)構(gòu)”（），以及在過去相對獨立的信息技術(shù)（）和通信兩個領(lǐng)域，現(xiàn)在越來越頻繁地共同使用“”（信息通信技術(shù)）等，也從某個側(cè)面反映了上述趨勢。筆者在不同場合多次提出，電力專用通信網(wǎng)的最終發(fā)展目標(biāo)是國家電力信息基礎(chǔ)設(shè)施（），更準(zhǔn)確地說，是的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺。這是實現(xiàn)電力工業(yè)信息化（包括生產(chǎn)控制自動化和企業(yè)管理現(xiàn)代化）的物質(zhì)基礎(chǔ)。參照國家權(quán)威機構(gòu)和信息通信業(yè)界的基本共識，主要應(yīng)由三大部分組成：信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺、各種計算機應(yīng)用系統(tǒng)和各種信息資源。信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺不僅僅只是傳輸，而是可以進(jìn)一步縱向分層、橫向切塊、包含信息傳遞多種功能的綜合體。計算機應(yīng)用系統(tǒng)既可以是單點設(shè)置的，也可以是建立在網(wǎng)

17、絡(luò)平臺基礎(chǔ)上的，局域、城域或廣域范圍互連的、多點分布的邏輯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。信息資源既有某個應(yīng)用系統(tǒng)專用的，也有多個應(yīng)用系統(tǒng)甚至所有應(yīng)用系統(tǒng)公用的。發(fā)展中需要解決的重大問題主要有3個：帶寬瓶頸、網(wǎng)絡(luò)安全和信息應(yīng)用。在電力工業(yè)信息化進(jìn)程中，電力通信的主要任務(wù)將是：建立信息通信網(wǎng)絡(luò)，為各專業(yè)、各部門提供公共平臺和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其中對不同性質(zhì)的計算機應(yīng)用系統(tǒng)可以有不同的服務(wù)質(zhì)量和優(yōu)先等級；建立與電力通信業(yè)務(wù)管理有關(guān)的計算機應(yīng)用系統(tǒng)，如通信監(jiān)控與網(wǎng)管系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與通信企業(yè)管理信息系統(tǒng)、資費管理系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)等；開發(fā)和維護(hù)與電力通信相關(guān)的信息資源，如號簿資源、客戶信息資源等。電力通信在電力工業(yè)信息化中擔(dān)當(dāng)基礎(chǔ)

18、和主導(dǎo)作用是技術(shù)和歷史發(fā)展的必然結(jié)果，這并不意味電力通信要包攬一切，恰恰相反，信息時代的電力通信更要順應(yīng)時代潮流，滿足各方需求，尤其是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)等主要應(yīng)用系統(tǒng)的需求，擺正自己在信息通信生產(chǎn)價值鏈上的位置，追求雙贏甚至多贏，實現(xiàn)整體利益最大化。 3.2 網(wǎng)絡(luò)平臺在平臺技術(shù)的選擇方面，主要的制約因素是遠(yuǎn)方保護(hù)、遠(yuǎn)動中的遙控遙調(diào)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)，另外，最近幾年中，遠(yuǎn)動方面的局域網(wǎng)遠(yuǎn)程延伸，安全自動裝置的多點聯(lián)動分布式網(wǎng)絡(luò)，電力市場支持系統(tǒng)中保密和非保密、 和 等各種子系統(tǒng)的投入等，都對電力通信技術(shù)演進(jìn)方向產(chǎn)生了影響。由于電力通信業(yè)務(wù)的多樣性和技術(shù)要求特點的差異性，有些特殊業(yè)務(wù)需要通過

19、網(wǎng)絡(luò)底層直接承載，有些業(yè)務(wù)可以集中到上層的，而另外一些業(yè)務(wù)則需要利用中間的某一層（或），因此，那種認(rèn)為電力通信網(wǎng)也應(yīng)該像公網(wǎng)一樣直接 ，實現(xiàn)“扁平化”的觀點，是不符合電力系統(tǒng)的實際的。國際上電力通信界目前占主導(dǎo)地位的趨向是在某個局部采用最適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，組成子網(wǎng)，然后通過網(wǎng)絡(luò)互連（）技術(shù)形成整體網(wǎng)絡(luò)平臺。問題是怎樣確定這些局部區(qū)域的劃分才能使整個網(wǎng)絡(luò)平臺既具有最大的靈活性和局部優(yōu)化的性能，又能保證最大的有效性和互連性能。根據(jù)電力通信發(fā)展的總趨勢和資源優(yōu)勢的分布，寬帶城域網(wǎng)的發(fā)展將會成為繼長途光纜干線和高速廣域網(wǎng)建設(shè)之后的一個新的熱點，其中，直接架構(gòu)于光通信網(wǎng)上的千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)正在成為寬帶城

20、域網(wǎng)的主流。以太網(wǎng)技術(shù)由局域網(wǎng)向城域網(wǎng)延伸的趨勢，值得引起特別注意，電力通信企業(yè)應(yīng)當(dāng)大力加強對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的培訓(xùn)和研究，以適應(yīng)形勢和事業(yè)發(fā)展的需要。 3.3 傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)方面，電力特殊光纜技術(shù)將越來越成熟，應(yīng)用將越來越普及。主要應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問題如下。1）工程設(shè)計和光纜選型問題。電力特殊光纜工程設(shè)計，概括起來是要解決好4個方面的問題：電氣、機械（包括力學(xué)）、纖芯和電子設(shè)備問題，具體到每一種光纜，這些問題的特征也多少有些差別。需要特別指出的是，應(yīng)當(dāng)加強對于纖芯制造和成纜工藝的研究和了解，纖芯種類的選擇是成本、性能、市場等諸多因素的綜合權(quán)衡，但是，選定的種類（如652或655）中，不同廠家的不

21、同制造工藝（制棒、拉絲、分色、阻水措施等）將直接或間接地影響光纜的壽命，因此，決不可簡單地認(rèn)為只要符合國際標(biāo)準(zhǔn)選哪個都一樣。當(dāng)然，科學(xué)的選擇需要科學(xué)的組織和科學(xué)的手段。此外，應(yīng)當(dāng)關(guān)注和研究金屬鎧裝自承式光纜（）的應(yīng)用問題，的結(jié)構(gòu)與類似，但由于不需要承載短路電流，設(shè)計問題比較簡單，與相比也有不少優(yōu)點，如果電能損耗和安全距離等問題解決得好，有可能成為一種值得推廣的新方式。2）特殊光纜施工新技術(shù)。例如將地線更換為的帶電施工技術(shù)，的施工防護(hù)和監(jiān)視技術(shù)等。掌握更全面的施工技術(shù)可以增強通信發(fā)展的靈活性，減少相互制約。3）特殊光纜維護(hù)和搶修技術(shù)。由于網(wǎng)架完善需要投資和時間，特殊光纜一般都承擔(dān)重任，一旦出現(xiàn)問

22、題，可能會造成通信大動脈中斷，而且也難以停電檢修，因此其安全性問題應(yīng)當(dāng)引起高度重視。主要的預(yù)防措施可包括：加強產(chǎn)品質(zhì)量檢測和進(jìn)網(wǎng)管理；加強工程設(shè)計與施工質(zhì)量管理；加強工程驗收和技術(shù)檔案管理；加強預(yù)防性維護(hù)（實時監(jiān)測、定期巡視及對照原始檔案分析比較）；加強光纜糾正性維護(hù)（事故搶修的策略、技術(shù)、材料、工具等方面）的研究和落實。目前，國際上已經(jīng)有了電力特種光纜的維護(hù)和搶修技術(shù)導(dǎo)則，加上高壓線路相對來說安全系數(shù)很高，因此，關(guān)注這一問題的現(xiàn)實意義是如何更好地滿足電力系統(tǒng)非常嚴(yán)格的可靠性要求，對于一般工業(yè)用途和民用通信來講，是完全不成問題的。3.4 接入技術(shù)接入網(wǎng)在現(xiàn)代通信網(wǎng)中占有越來越重要的地位。在電力

23、系統(tǒng)，過去主要集中精力于解決發(fā)電、輸電、變電所需的通信問題，由于用戶面較窄，接入問題不突出。現(xiàn)在，隨著城市電網(wǎng)改造和用戶要求的提高，解決配電網(wǎng)的通信問題已經(jīng)成為電力通信建設(shè)的重點之一。除了采用光纜外，電力通信接入網(wǎng)方面目前世界各國電力公司和相關(guān)設(shè)備制造廠商都在積極探索研究利用已有電力線路作為傳輸媒介，實現(xiàn)高速信息通信。其中包含兩個大的分支，一個是面向配電網(wǎng)自動化的，國外一般稱為（配電線路載波）；另一個是面向進(jìn)戶線路和戶內(nèi)線路的，在美國稱為（電力線路通信）。這兩者的差別不僅在于使用對象不同，技術(shù)特征也有所不同，如速率要求、線路條件、線路共享方式和用戶密度等。由于涉及面廣，受到很多人的關(guān)注。它是2

24、20380線路上的高速通信，包括作為接入網(wǎng)末段（配電變壓器至責(zé)任分界點）和作為用戶住地網(wǎng)（，也叫家庭網(wǎng)）兩個應(yīng)用領(lǐng)域。基于的，主要可用于戶內(nèi)多臺計算機聯(lián)網(wǎng)、智能家用電器控制、電力增值服務(wù)、終端設(shè)備靈活接入等。目前，國際上有多個機構(gòu)（行業(yè)協(xié)會、標(biāo)準(zhǔn)組織、專業(yè)論壇等）在開展這方面的研究和推廣工作，許多國際知名的通信及計算機設(shè)備制造企業(yè)都積極參與。據(jù)報道，國外已有多家公司實際演示或宣布推出了2 及以上速率的室內(nèi)電力線通信產(chǎn)品，如加拿大公司（25 420 ）、美國公司（14 3.516.5 ）、以色列公司（12 420 ）、美國公司（10 ）、美國公司（2 ）、瑞士公司（2 ）等。一些電力公司也正在進(jìn)

25、行一定規(guī)模的現(xiàn)場試驗。在我國，低速率和（接入網(wǎng)末段及）產(chǎn)品早已出現(xiàn)，也有一些應(yīng)用。國家電力公司目前正在組織進(jìn)行高速產(chǎn)品的研究和開發(fā)，主要包括3個方面：一是針對我國電網(wǎng)具體情況進(jìn)行傳輸特性測試與建模；二是有關(guān)適合電力線路通信特點的新型調(diào)制方式、編碼方式等抗干擾措施的基礎(chǔ)研究；三是自行研制開發(fā)，或?qū)鈱I(yè)廠商生產(chǎn)的器件特性進(jìn)行研究和測試，選擇性能價格比最佳者進(jìn)行系統(tǒng)集成和國內(nèi)配套，形成實用化產(chǎn)品。 4 結(jié)束語本文參考資料來源主要有4類：一是國家電力公司總經(jīng)理高嚴(yán)同志在國家電力公司2001年工作會議上的報告，二是中國電力百科全書（第一版和第二版），三是相關(guān)網(wǎng)站及媒體，四是本人過去發(fā)表的學(xué)術(shù)論文。由

26、于水平有限，無論對領(lǐng)導(dǎo)講話和文獻(xiàn)資料的理解，還是作為個人意見發(fā)表的觀點，都不可避免存在局限性甚至錯誤，歡迎批評指正。撰寫此文的目的只是參與討論，拋磚引玉，共同推進(jìn)21世紀(jì)專用通信特別是電力通信的發(fā)展。摘 要：針對目前電網(wǎng)自動化系統(tǒng)領(lǐng)域廣泛使用的遠(yuǎn)動串口通信模式，分析了遠(yuǎn)動信息網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋匾约捌湟嫣?，研究了遠(yuǎn)動信息的網(wǎng)絡(luò)通信模式和技術(shù)方案，并討論了通信模式中的技術(shù)問題，如以太網(wǎng)技術(shù)、TCP/IP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)通信中的技術(shù)問題。最后指出了網(wǎng)絡(luò)傳輸必將成為遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展方向。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)動通信； TCP/IP協(xié)議 ；IEC60870協(xié)議1 引言目前我國電力自動化系統(tǒng)中普遍采用基于電路交換方式、獨立占

27、用64kbit/s的低速通道進(jìn)行串口通信。但這種通信方式還不是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須具備對等方式，即各個通信端都是平等的，不存在主從關(guān)系。隨著全國電網(wǎng)的連通，迫切需要遠(yuǎn)動信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸以及建立基于廣域網(wǎng)的大電網(wǎng)系統(tǒng)，解決遠(yuǎn)動信息一發(fā)多收和信息轉(zhuǎn)發(fā)過程中造成的延時問題，使各相關(guān)主站同時共享廠站的實時信息，達(dá)到實時信息全電網(wǎng)共享，為電網(wǎng)安全分析系統(tǒng)和配調(diào)系統(tǒng)提供基于同一時刻的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，進(jìn)而實現(xiàn)電網(wǎng)高效、安全、經(jīng)濟(jì)運行。通過遠(yuǎn)動信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸，可徹底改變主站和廠站之間的主從關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)路由器將取代傳統(tǒng)的通信前置機，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可雙向傳輸，真正實現(xiàn)各個通信終端的網(wǎng)絡(luò)平等。主站可直接同各種配電智能終端單

28、元交換數(shù)據(jù)，并可直接下發(fā)命令控制終端設(shè)備，消除了傳統(tǒng)的通信前置機在通信中的“瓶頸”現(xiàn)象。另外大大節(jié)省了投資，減少了現(xiàn)場的維護(hù)工作量，使實時數(shù)據(jù)傳輸能力有很大提高。 2 遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信模式2.1 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議實現(xiàn)遠(yuǎn)動信息網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)年P(guān)鍵是解決RTU和IED的網(wǎng)絡(luò)接入問題。目前我國變電站自動化系統(tǒng)中RTU采用的串口通信協(xié)議趨向為IEC60870-5-101協(xié)議，協(xié)議基本上遵循基于ISO參考模型的增強性能結(jié)構(gòu)（EPA），僅用了OSI參考模型7層中的3層（即物理層、鏈路層和應(yīng)用層）實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-104是把IEC60870-5-101的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ASDU）用網(wǎng)絡(luò)

29、協(xié)議TCP/IP進(jìn)行傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)為遠(yuǎn)動信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了通信協(xié)議依據(jù)。本文僅以IEC101協(xié)議為主，介紹網(wǎng)絡(luò)接入模式，該模式同樣適用于其他協(xié)議。2.2 網(wǎng)絡(luò)接入模式2.2.1 直接以太網(wǎng)接入模式。該模式適用于新建的廠站。它要求RTU具有以太網(wǎng)接口和相應(yīng)協(xié)議IEC104的支持。系統(tǒng)分配給該RTU 1個IP地址，即可通過網(wǎng)絡(luò)訪問該RTU，進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。該模式中RTU的微處理器的處理能力要求較強，并具有必要的嵌入式操作系統(tǒng)，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。2.2.2 通過網(wǎng)關(guān)（GateWay）的接入模式。該模式適用于已投運的廠站?？山档蛷S站設(shè)備的二次投資，只需在原有RTU的基礎(chǔ)上加入網(wǎng)關(guān)即可接入網(wǎng)絡(luò)。這種

30、模式的關(guān)鍵在于網(wǎng)關(guān)。RTU的串口和網(wǎng)關(guān)一端的串口相連，通過網(wǎng)關(guān)另一端的以太網(wǎng)接口接入網(wǎng)絡(luò)。2.2.3 對于RTU通過RS485總線連接的IED， 485總線上所有的IED用1個網(wǎng)關(guān)通過RTU接入網(wǎng)絡(luò)?？偩€上的IED共享一IP地址，系統(tǒng)通過IP地址加設(shè)備號ID識別IED，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。 網(wǎng)關(guān)是連接RTU和網(wǎng)絡(luò)的橋梁。它能實時多線程監(jiān)聽端口的狀態(tài)，接受用戶端的請求和收集串口數(shù)據(jù)，并能實時響應(yīng)用戶和RTU的請求。它要求具有實時和多任務(wù)特性，所以網(wǎng)關(guān)的硬件采用高性能嵌入式微處理器（至少16bit），通信接口為一可切換的RS232和RS485串行接口以及一RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。軟件采用嵌入式實時多任務(wù)

31、操作系統(tǒng)，并支持TCP/IP等常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。3 遠(yuǎn)動信息網(wǎng)絡(luò)通信中的技術(shù)問題 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對于遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的實時性、可靠性、正確性和準(zhǔn)確性的要求很高，所以對于上述的通信模式，有必要研究其是否能滿足要求及受影響的主要因素。2.3.1 以太網(wǎng)技術(shù)選擇以太網(wǎng)作為物理層和鏈路層，是因為以太網(wǎng)是在辦公和工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此選用以太網(wǎng)能保證多種開發(fā)環(huán)境和可供選擇的工具，而且成本低廉，通信速度可由10Mb/s發(fā)展到100Mb/s和1000Mb/s，且正在朝著1Gb/s和10Gb/s發(fā)展，這樣可保證系統(tǒng)的可升級性。但傳統(tǒng)共享式10Mb/s以太網(wǎng)的碰撞檢測機制（CDMA/CD）可能會引起信息

32、傳輸時間的隨機性，這樣會影響遠(yuǎn)動信息對傳輸時間的要求，如遙測時間小于4s等。為此，美國電力研究院（EPRI）作了試驗，結(jié)果表明10Mb/s或100Mb/s的以太網(wǎng)在最壞的情況下（如連接許多RTU），也能保證網(wǎng)絡(luò)通信時間為4s。研究還表明，只要以太網(wǎng)的負(fù)荷量小于25%，以太網(wǎng)便可以得到最好的系統(tǒng)響應(yīng)4。而且采用交換方式的100BaseT快速以太網(wǎng)的出現(xiàn)，在大大拓展帶寬的同時，還縮短了以太網(wǎng)的碰撞域，使傳輸效率大為提高。 2.3.2 TCP/IP協(xié)議 TCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。許多廠商和系統(tǒng)都支持該協(xié)議，而且已經(jīng)被人們所認(rèn)可。但TCP/IP協(xié)議畢竟是面向Internet的大眾化

33、協(xié)議，在用于遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的傳輸時，傳輸?shù)膶崟r性有一定要求，因此應(yīng)注意以下幾個方面問題。1）TCP是向上層提供面向連接的服務(wù)。在遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)目蛻?服務(wù)器模型中，RTU充當(dāng)服務(wù)器的角色，連接著多個客戶端（如當(dāng)?shù)乇O(jiān)控站、調(diào)度端遠(yuǎn)動操作站等）。在這種方式下，RTU可以同時接受多個客戶端的連接請求和數(shù)據(jù)詢問。但是TCP是面向連接方式的傳輸數(shù)據(jù)，每次成功的接入，只要服務(wù)器端和客戶端沒有執(zhí)行過關(guān)閉操作，就一直是接通的。然而RTU網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器程序限制了程序在同一時刻可連接的客戶端數(shù)目，當(dāng)使用Socket時一般不超過5個客戶端，所以這種情況下1個RTU同一時刻可連接的客戶端數(shù)目是有限的，當(dāng)達(dá)到極限時即使有連接要求的用戶也無法建立連接，這會引起線程阻塞，導(dǎo)致重要數(shù)據(jù)無法及時傳輸。對此，Socket采用了一套機制來加以避免，通過超時處理方法使RTU可檢測用戶的連接狀態(tài)，若在規(guī)定時間（可以通過程序設(shè)置）內(nèi)沒有響應(yīng)，則自動關(guān)閉連接，并向其他需要連接的用