电力用户用电信息采集系统方案3buqf.docx
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1、第1章 通信信道道及接口口通信网络络链接主主站、采采集传输输终端、电电能表,是是信息交交互的承承载体。通通信网络络的主要要方式有有光纤通通信、2230MMHz无无线通信信、公网网无线通通信、载载波通信信等。图 1. 远程、本本地通信信说明图图远程通信信是指采采集终端端和系统统主站之之间的数数据通信信。可分分为专网网通信及及公网通通信。本地通信信是指采采集终端端和用户户电能计计量装置置之间的的数据通通信,在在本系统统中主要要集中器器和采集集器、集集中器和和电能表表、采集集器和电电能表之之间的通通信。1.1 通信信道道建设原原则通信通道道的建设设以满足足系统需需求为出出发点,综综合考虑虑技术成成熟
2、、实实时性、通信安全、分布范围、系统可维护、工程建设简易、造价经济以及面向企业发展等因素,根据各网省公司的现实情况选择组件通信网络平台,为低压集抄系统提供稳定可靠的数据交互通道。1) 易于安装装指通信网网络中相相关的设设备在初初次安装装、故障障或周期期轮换时时,安装装和参数数配置的的难易程程度。主主要表现现在各种种设备的的即插即即拔特性性和网络络系统自自适应能能力上。2) 易于维护护指当系统统应用需需求发生生变更时时,计量量仪表和和系统维维护的难难易程度度。如因因价格体体系或结结算周期期发生变变更时,造造成的费费率结构构和冻结结时间在在线或离离线调整整。3) 系统兼容容性指对采集集系统中中各种
3、采采集和传传输终端端通信方方式的兼兼容性,以以及能够够适应未未来通信信技术的的不断发发展。4) 标准化的的接口通信网络络系统各各个设备备之间的的互联接接口应采采用标准准接插件件或者是是事实上上的标准准接插件件。5) 一体化通通信通信网络络系统是是采集主主站、采采集终端端、计量量表计之之间通信信的载体体,由于于管理需需求和用用户性质质的不同同,三者者之间能能够采用用的通信信信道媒媒介差别别很大,为为保持主主站系统统的数据据采集功功能的专专一性,建建立一体体化的通通信机制制,保证证采集主主站可以以通过标标准的统统一的方方式透明明地和采采集终端端和计量量表计通通信。6) 经济性通信网络络系统在在满足
4、系系统需求求和立足足长远发发展的基基础上,所所选用的的网络系系统应该该具有相相对好的的经济性性。为适应各各种通信信方式的的需要在在主站数数据采集集服务器器和集中中器之间间建立一一个通信信平台。通通信平台台以网桥桥的形式式存在,综综合处理理转换采采集服务务器和远远程通信信网络之之间的信信息交换换。通信平台台和主站站采集服服务器之之间以IIP网络络方式相相连接,通通信平台台经过处处理转换换之后根根据远程程网络情情况采用用适应的的方式和和集中器器通信。实实现采集集服务器器和集中中器之间间的透明明通信,屏屏蔽远程程通信的的通信方方式差异异。采集服务务器对集集中器的的寻址方方式:在在IP链链路建立立之后
5、,以以此为物物理链路路,按照照集中器器逻辑地地址为目目的地址址进行寻寻址,通通信平台台根据集集中器逻逻辑地址址选择对对应的远远程通信信方式转转发信息息。图 2. 通信信平台示示意图1.2 远程通信信远程通信信可分为为专网信信道通信信和公网网信道通通信。专网信道道是电力力系统为为满足自自身通信信需要建建设维护护的专用用信道,可可分为2230MMHz无无线专网网及光纤纤专网两两大类。230MMHz无无线专网网使用国国家无委委会批准准的电力力负荷管管理系统统专用频频点,其其中有115组双双工频点点和100组单工工频点。光纤专网网是指依依据电力力通信规规划而建建设的以以光纤为为信道的的一种电电力系统统
6、内部通通信网络络。公网信道道是相对对于电力力系统自自身建设设的专用用信道而而言的,它它指的是是使用或或租用通通信运营营商建设设的公共共通信资资源。根据公网网的分布布特点和和本系统统的数据据通信特特点公网网信道设设计使用用无线公公网通道道。1.2.1 远程信道道接口设设计远程信道道软件接接口是指指通信平平台中的的对远程程通信的的通信转转换的软软件接口口。硬件接口口是指远远程通信信中各种种通信方方式的集集中器中中的通信信终端的的接口。图 3. 硬件件接口示示意图主要原则则:模块化:通信软软硬件接接口应该该按照模模块化的的方式进进行设计计,终端端硬件通通信模块块具有标标准的通通信接口口;适应性:软件
7、通通信接口口应能适适应通信信方式,并并具有很很好的扩扩展性,能能够适应应系统规规模的不不断扩大大,能够够适应新新通信方方式的接接入;标准化:采用现现有的工工业标准准化如标标准如RRJ455、RJJ11、RRS2332、UUSB等等即插即用用:硬件件接口应应能够满满足即插插即用的的功能。互换性:硬件接接口应该该是通用用的,具具有很好好的互换换性。1.2.2 典型远程程信道组组网方案案1.2.2.1 光纤专网网1.2.2.1.1 基本条件件与建设设范围目前355KV、666KVV、1110KVV及以上上变电站站基本具具备骨干干光纤通通信,具具备至11*2MM或10MM以太网网接口,在在此基础础上具
8、备备向下延延伸的网网络基础础。光纤纤专网旨旨在电力力通信网网的基础础上,向向配网延延伸,覆覆盖全部部10KKV线路路,将高高速以太太网延伸伸至每个个台区,形形成光纤纤通信专专网。业务流流向为将将低压侧侧业务,如如居民用用电信息息和商业业用户统统一接入入,由上上级变电电站通信信节点上上传至供供电公司司数据中中心。图 4. 光纤组网网示意图图1.2.2.1.2 光缆建设设方案1对于于架空线线路,同同杆塔敷敷设自承承式或复复合式特特种光缆缆;2对于于具备电电力管道道路径情情况,同同路由敷敷设电力力非金属属阻燃光光缆;3光缆缆芯数与与模式选选择,根根据线路路台区数数量可选选择122-244芯光缆缆,但
9、不不得少于于12芯芯,光纤纤类型优优先选用用单模。1.2.2.1.3 光纤组网网方案分为以太太无源光光网络(EEPONN),传传统SDDH/PPDH混混合组网网和光调调制解调调器组网网三种类类型。1以太太无源光光网络(EEPONN):EPOON是一一种新型型的光纤纤接入网网技术,它它采用点点到多点点结构、无无源光纤纤传输,在在以太网网之上提提供多种种业务。它它在物理理层采用用了POON(无无源光网网络)技技术,光光线路终终端(OOLT)与与光网络络单元(OONU)之之间仅有有光纤、光光分路器器等光无无源器件件,无需需租用机机房、无无需配备备电源、无无需有源源设备维维护人员员,因此此,可有有效节
10、省省建设和和运营维维护成本本,尤其适适应于110KVV线路配配网结构构,具备备通信保保护能力力。EPPON在在链路层层使用以以太网协协议,使使用标准准以太网网(I)利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本;高带宽;扩展性强,灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理等等。基于EPPON技技术的两两种组网网方式的的无源光光网络系系统示意意图如下下:图 5. 以太无源源光网络络组网方方式一多级分光光方式。此此种方式式采用单单纤波分分复用技技术(下下行14490nnm,上上行13310nnm),仅仅需一根根主干光光纤和一一个OLLT(光线路
11、路终端),传输输距离可可达200公里。在在ONUU(光网络络单元)侧通过过多级光分分路分送送给最多多64个用用户,因因此可大大大降低低OLTT(光线路路终端)和主干干光纤的的成本压压力成本本较低。此此方案适适合呈带带状或链链状分布布的100KV线线路。图 6. 无源光光网络组组网方式式二在OLTT(光线线路终端端)侧配配置多路路分光器器,直接接输出至至多路终终端进行行通信。此此种方式式组网方方式灵活活,覆盖盖半径大大,布放放多芯光光缆时仅仅需放置置分纤器器而不使使用分光光器,传传输距离离较远。此此方案适适合业务务需求密密集的城城镇地区区。2SDDH/PPDH混混合组网网方式是是电力通通信专网网
12、比较传传统的通通信方式式,在骨骨干网络络上应用用广泛,即即需要在在每个站站点配置置光端机机,技术术成熟,运运行稳定定,但对对运行环环境要求求较高。成成本较无无源光网网络亦高高。图 7. SDH/PDHH网络组组网方式式此种组网网方式每每一级都都需要进进行一次次光电转转换,通通信网节节点较多多,维护护量大。但但在已建建成的网网络中扩扩展非常常方便,只只需布放放较短距距离的光光缆即可可对网络络进行延延伸,适适用于对对通信速速度要求求不高的的场合。3光调调制解调调器方式式组网,在简单点对点通信中应用较广,技术成熟。但对于大数量台区组网,会大量占用光纤资源,增加建设成本。图 8. 光调制解解调器组组网
13、方式式在变电站站内放置置光收发发池,点点对点和和业务点点进行通通信。此此种方式式应用较较为广泛泛,覆盖盖半径大大,设备备升级扩扩展方便便,但在在原有网网络上增增加通信信节点可可能需要要重新布布放光缆缆和添置置局端设设备,成成本较高高,适合合业务数数据量较较大的城城镇地区区选用。4推荐荐使用方方案综合以上上组网技技术和电电力网络络的实际际情况,推推荐采用用EPOON技术术进行组组网。目目前的电电力骨干干网络已已满足向向10KKV线路路延伸的的基本条条件,EEPONN技术非非常适合合于呈带带状或链链状分布布的100KV线线路,系系统建设设成本低低,易于于维护,标标准100/1000BAASE-T
14、RRJ-445以太太网接口口输出至至终端,方方便应用用和扩展展,也方方便原有有业务终终端的接接入。1.2.2.2 GPRSS/CDDMA1.2.2.2.1 主要特点点表 1. 公网信道道分类及及特点分类信道类型型特点无线公网网信道GPRSSGPRSS是一种种基于GGSM系系统的无无线分组组交换技技术,提提供端到到端的、广广域的无无线IPP连接。特特点如下下:1. 传传输速率率高,理理论最高高值1771.22kbpss,实际际应用接接近566KMoodemm的速度度;2. 支支持永久久在线;3. 与与话音业业务共用用信道,通信链路饱和时数据通信会受话音业务干扰;4. 资资源相对对丰富,覆覆盖地域
15、域广;5. 适适合大规规模应用用。CDMAACDMAA是一种种基于扩扩频技术术的码分分多址通通信业务务,面向向用户可可提供移移动分组组的IPP连接。特特点如下下:1. 传传输速率率高,理理论最高高值3007.22kbpps,实实际应用用峰值速速率高达达1533.6kkbpss,传输输速度优优于GPPRS。2. 支支持远方方唤醒;3. 专专用载频频和信道道,不与与话音共共用信道道,网络络稳定,不不易受干干扰;4. 资资源相对对较少,覆覆盖地域域逊于GGPRSS;5. 适适合较大大规模应应用。SMSSMS是是最早的的短消息息服务标标准。特特点如下下:1. 必必须经过过短信中中心转发发,当短短信中心
16、心繁忙时时,通信信延时明明显,实实时性弱弱于GPPRS/CDMMA。短短信中心心能判断断接收端端是否开开机,当当接收端端关机时时短信中中心会暂暂时保存存信息;2. 短短信的长长度有限限制,纯纯文本为为1600字节,二二进制非非文本为为1400字节。公网信道道的适用用范围如如下表:表 2. 公网信道道适用范范围分类信道类型型适用业务务地理环境境使用建议议无线公网网信道GPRSS实时性要要求高的的业务,如如:控制制、实时时采集等等无线公共共网络覆覆盖完整整且无线线信号优优良的城城市、乡乡镇等主信道优优选CDMAA同上同上主信道优优选SMS1. 实实时性要要求稍低低的业务务,如:定时采采集;2. 文
17、文本通知知、提示示、告警警等业务务;同上备用信道道建议主站站使用短短信专线线1.2.2.2.2 GPRSS/CDDMA组组网方式式图 9. GGPRSS/CDDMA无无线公网网组网方方式说明:采集终端端接口方方式:集中器以以无线MMODEEM的方方式和GGSM/CDMMA基站站进行数数据信号号的调制制通信,遵遵循GPPRS/CDMMA无线线传输标标准。GPRSS/CDDMA核核心网和和系统接接入设备备之间组组建独立立的APPN/VVPN私私有虚拟拟专网,公公网和采采集系统统之间以以专线形形式连接接。终端和通通信平台台之间建建立建立立TCPP/IPP协议链链接,并并一次作作为用电电信息采采集系统
18、统通信的的物理链链接。终端地址址分配:静态分分配方式式MS号码码与IPP地址进进行绑定定。终端端保持GGPRSS永远在在线状态态。1.2.2.2.3 要求1.2.2.2.3.1 安全性要要求必须组建建独立的的APNN/VPPN私有有虚拟专专网,从从IP层层予以隔隔离,隧隧道外的的公网IIP无法法访问隧隧道内的的IP,隧隧道内的的IP不不能访问问隧道外外的IPP,隧道道内的IIP互访访也仅限限于授权权的资源源。通信运运营商需需采用IIPSeec、AACL、信信息加密密等技术术保障公公网的通通信安全全。与通信运运营商对对接的通通信设备备必须放放置在隔隔离区,通通过防火火墙予以以隔离。必须设置置完善
19、的的身份认认证体系系,拦截截非授权权设备接接入。应建立终终端IPP绑定机机制,身身份唯一一识别。应建立终终端SIIM/UUIM卡卡号认证证体系,拦拦截非法法SIMM/UIIM登录录。应建立终终端主叫叫识别机机制,拦拦截非法法指令。1.2.2.2.3.2 可靠性要要求通信网关关必须可可靠,硬硬件设备备可采用用集群机机制保障障可靠性性,单点点设备故故障不影影响整个个通信网网关的正正常通信信。通信信网关软软硬件应应具备自自诊断、自自守护、自自恢复功功能。1.2.2.2.3.3 实时性要要求信道接入入应尽量量缩短通通信延时时。正常常情况下下,采用用ADSSL、GGPRSS、CDDMA信信道遥控控响应时
20、时间5s,SMMS信道道召测响响应时间间30s。1.2.2.2.3.4 可扩展性性要求当接入终终端规模模不断扩扩大时,公公网信道道应具备备很强的的可扩展展性,通通过增加加通信设设备或增增加通信信进程(线程)满足不不断增大大的系统统通信需需求。1.2.2.2.3.5 经济性要要求在使用公公网信道道时,应应充分考考虑使用用成本,优优先选择择性价比比高的信信道。公网信道道中移动动通信网网络(GGPRSS/CDDMA/SMSS)覆盖盖面广、可可靠性高高、实时时性好(GGPRSS/CDDMA)、资资费低,应应优先采采用。移移动通信信网络(GGPRSS/CDDMA/SMSS)建议议使用GGPRSS/CDD
21、MA为为主信道道,SMMS作为为备用信信道。使用移动动通信网网络需支支付每台台终端的的月通信信费用,一一般采用用包月套套餐,包包月资费费含:主主信道(GPRRS/CCDMAA)流量量不低于于xMBBytee,外加加短信不不低于yy条,包包月资费费不高于于z元/月(xx,y,z值依依赖于系系统的规规模及商商务谈判判)。采采用省公公司(直直辖市)统统一与通通信服务务商协商商可以获获取较低低的通信信费用,也也便于维维护。对对于短信信部分,可可以采取取捆绑一一定数量量短信的的策略,即即采用全全省(直直辖市)捆捆绑使用用,一年年结算一一次的方方式,以以降低短短信总资资费。在使用过过程中,应应建立通通信费
22、用用监控、预预警与评评估机制制,及时时发现通通信异常常,杜绝绝终端费费用超标标现象发发生。1.2.2.3 230MMHz1.2.2.3.1 单信道无无线组网网拥有一组组双工频频点的单单信道无无线组网网技术,采采用一点点多址的的应答式式通信方式式,是无无线电力力负荷管管理系统统最常见见的组网网方式之之一。一一般主站站电台采采用双机机双天馈馈热备模模式,并并能自动动及手动动切换。主主站电台台直接与与各终端端通信,如下图所示:图 10. 单信信道双机机双天馈馈热备组组网方式式示意图图1.2.2.3.2 双信道或或多信道道无线电电组网系统规模模达到一一定数量量时需要要采用双双信道或或多信道道同时工工作
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