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电力通信发展的回顾与展望
电力通信发展的回顾与展望
山东省沂南县供电公司 滕晓辉
摘 要:阐述了电力通信的概念，回顾了电力通信的发展简史，提供了电力通信装备的主要统计数字，分析了20世纪末电力通信发展的主要特征和驱动因素，研究探讨了新世纪初电力通信的两个主要任务（发展专用通信和开拓外部市场）以及电力专用通信的技术发展问题。1 电力通信的概念、内涵及发展沿革 1.1 概念
探讨电力通信的内涵问题，必然涉及电力通信的一些基本概念，如电力系统通信、电力专用通信、系统通信、厂站通信等。
电力系统通信的一般定义是：利用有线电、无线电、光或其他电磁系统，对电力系统运行、经营和管理等活动中需要的各种符号、信号、文字、图像、声音或任何性质的信息进行传输与交换，满足电力系统要求的专用通信。
按照上述定义，电力系统通信即为“电力专用通信”。电力专用通信按通信区域范围不同，分为“系统通信”和“厂站通信”两大类。系统通信也称站间通信（ｉｎｔｅｒ－ｓｔａｔｉｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），主要提供发电厂、变电所、调度所、公司本部等单位相互之间的通信连接，满足生产和管理等方面的通信要求。厂站通信又称站内通信（ｉｎｔｒａ－ｓｔａｔｉｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），其范围为发电厂或变电站内，与系统通信之间有互连接口，主要任务是满足厂（站）内部生产活动的各种通信需要，对抗干扰能力、通信覆盖能力、通信系统可靠性等也有一些特殊的要求。
狭义的电力系统通信仅指系统通信，不包括厂站通信。广义的电力系统通信则包括系统通信和厂站通信。为避免混淆，通常把广义的电力系统通信称为“电力通信”，其含义不仅包括系统通信和厂站通信这两类专用通信，也泛指利用电力系统的通信资源提供的各种通信。如果不涉及社会公众电信市场，电力通信与电力系统通信、电力专用通信同义。1.2 发展沿革
在我国，电力系统通信已有近60年的历史。早期的电力系统规模不大，采用电力线载波、架空明线或电缆等通信方式，即可满足调度指挥和事故处理的需要。随着电力负荷的不断增长，小的分散的电力系统逐步连接成较大的电力系统，单靠电话指挥运行已不能满足安全供电的要求。20世纪60年代，电力系统远动技术有了新的发展并开始大规模应用，对通信的通道容量、传输质量和可靠性提出了更高的要求，因此开始采用微波、特高频、同轴电缆多路载波等多种通信方式，连同原有的电力线载波和其他有线通信，组成了适应电力系统范围和要求的专用通信网，网络规模和通道容量均有了很大发展。20世纪80年代，我国电力系统不断扩大，调度管理更加复杂，迫切要求实现以电子计算机为基础的调度自动化，对通信提出了新的要求。与此同时，通信技术的发展也开始突飞猛进，数字微波、卫星通信、光纤通信、程控交换等现代通信技术相继引入并得到广泛采用。1980年北京至武汉数字微波电路建成投运，1982年卫星通信开始在我国电力系统应用，1985年我国电力系统第一台数字程控交换机投运，当时在国内都处于领先地位。到1993年，我国电力通信网已形成了连接北京至各省、自治区和直辖市的覆盖范围和较强的通信能力。20世纪90年代中后期，架空地线复合光缆（ＯＰＧＷ）、全介质自承式光缆（ＡＤＳＳ）等电力通信特种光缆技术趋于成熟并得到广泛应用，电话交换、分组交换、数字数据网（ＤＤＮ）、异步转移模式（ＡＴＭ）、会议电话、会议电视等通信业务网也有了很大的发展。
从世界范围看，各国电力系统通信的发展过程基本相似，传输技术的发展大致都经历了电力线载波、微波、光纤等几个阶段。电力线载波通信的研究和应用始于20世纪20年代初期，从20世纪50年代开始逐步采用微波中继通信，到20世纪80年代电力系统特有的架空地线复合光缆等光纤通信技术开始出现，20世纪
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电力通信发展的回顾与展望 第二，随着电力工业结构调整和管理体制改革的不断深入，电力企业重组后规模和职能发生变化，控制成本、降低电价的压力越来越大，一些功能单
一、规模较小的电力公司可能不再具有以往“垂直一体化”（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ－ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）大公司那样对电力专用通信持续高额投入的能力，对ｏｖｅｒ－ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ心有余而力不足，但是减少对通信的投入又将面临ｕｎｄｅｒ－ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ的巨大风险，影响其主业的生产安全和市场竞争与生存能力，由此而陷入进退两难的境地。从以上分析可以得出两点结论：
第一，电力工业离不开电力通信，电力通信为电力工业提供优质可靠的专用通信，责无旁贷，应当作为电力通信发展的首要目标。
第二，技术和经济的发展，已经并将继续给传统的电力通信生存方式带来严峻的挑战，寻找新的出路既是电力通信发展的需要，也是电力公司主业的需要，在更广泛的意义上讲，也是国家利益的需要。2.2 开拓外部市场
电力通信要积极开拓外部市场，不仅是必要的，也是可能的。
必要性方面，走出去不仅仅是通信专业发展的需要，也是电力工业发展的整体需要；不仅仅是受外部市场利益的拉动，更多的是受内部环境和矛盾发展变化的推动。电力通信要健康发展，必须寻找新的出路和支点，传统的闭门发展模式迟早将走入死胡同。
可能性方面，电信体制改革和市场逐步开放，为电力通信的发展创造了必要的外部条件。从内部的主、客观条件看，国家电力公司高度重视电力工业信息化的发展（包括生产控制自动化和企业管理现代化），高度重视电力通信在电力工业信息化进程中的基础和主导作用，高度重视利用电力系统特殊优势为国家现代化与信息化贡献力量。
电力系统除了有部分富余容量可直接用于对外服务，还有将特殊资源潜力挖掘出来用于发展通信的优势。在长途网方面，全国有220ｋＶ及以上的输电线路近15万ｋｍ，2005年预计达到21万ｋｍ，运用电力特种光缆的设计、施工和维护技术，可将其复用为光缆路由资源。在本地网方面，电力系统拥有大量的电力管道（沟道、隧道）、杆塔以及光纤等直接或间接的电信基础元素，有较好的机房等基础设施和可靠的电源。在接入网方面，低压配电线路遍布城乡各个角落，利用电力线传送高速数据的技术正在试验并逐步走向成熟。
总之，开拓外部市场，是电力通信发展中的一个重大问题，不仅关系到电力专用通信能否健康地发展和生存，也关系到电网的安全与稳定能否得到效的保证。因此，为电力通信发展创造良好的环境和条件，促进电力通信健康发展，保障电网供电优质安全，同时充分利用好电力系统的潜在资源，不仅是电力部门义不容辞的责任，也是国家的责任。
作为电力通信部门，更应积极努力，锐意改革，在国家有关主管部门和国家电力公司的支持、指导和帮助下，解决好中国电力通信作为电信经营企业所必须解决的资本结构、组织体系、经营实力三大问题和市场准入问题，发挥长期从事高可靠专用通信运行管理经验优势和电力系统可用资源优势，塑造“电通”品牌。在企业发展战略方面，可按富余能力消化、边际成本运营、全面商业运营等方式，视政策环境和外部条件情况，分步前进或一步到位。3 电力专用通信的技术发展问题 3.1 总体思路
从计算机与通信技术的融合以及专用通信的特点可以看出，专用通信网的最终发展目标将是广义的信息系统。ＩＴＵ将“演进环境中的电信体系结构”（ＴＡＥＥ）修改为“信息通信体系结构”（ＩＣＡ），以及在过去相对独立的信息技术（ＩＴ）和通信两个领域，现在越来越频繁地共同使用“ＩＣＴ”（信息通信技术）等，也从某个侧面反映了上述趋势。笔者在不同场合多次提出，电力专用通信网的最终发展目标是国家电力信息基础设施（ＳＰＩＩ），更准确地说，是ＳＰＩＩ的信息通信网络平台。这是实现电力工业信息化（包括生产控制自动化和企业管理现代化）的物质基础。参照国家权威机构和信息通信业界的基本共识，ＳＰＩＩ主要应由三大部分组成：信息通信网络平台、各种计算机应用系统和各种信息资源。信息通信网络平台不仅仅只是传输，而是可以进一步纵向分层、横向切块、包含信息传递多种功能的综合体。
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电力通信发展的回顾与展望 常严格的可靠性要求，对于一般工业用途和民用通信来讲，是完全不成问题的。3.4 接入技术
接入网在现代通信网中占有越来越重要的地位。在电力系统，过去主要集中精力于解决发电、输电、变电所需的通信问题，由于用户面较窄，接入问题不突出。现在，随着城市电网改造和用户要求的提高，解决配电网的通信问题已经成为电力通信建设的重点之一。
除了采用光缆外，电力通信接入网方面目前世界各国电力公司和相关设备制造厂商都在积极探索研究利用已有电力线路作为传输媒介，实现高速信息通信。其中包含两个大的分支，一个是面向配电网自动化的，国外一般称为ＤＬＣ（配电线路载波）；另一个是面向进户线路和户内线路的，在美国称为ＰＬＴ（电力线路通信）。这两者的差别不仅在于使用对象不同，技术特征也有所不同，如速率要求、线路条件、线路共享方式和用户密度等。
ＰＬＴ由于涉及面广，受到很多人的关注。它是220／380Ｖ线路上的高速通信，包括作为接入网末段（配电变压器至责任分界点）和作为用户住地网（ＣＰＮ，也叫家庭网ＨＮ）两个应用领域。基于ＰＬＴ的ＣＰＮ，主要可用于户内多台计算机联网、智能家用电器控制、电力增值服务、终端设备灵活接入等。目前，国际上有多个机构（行业协会、标准组织、专业论坛等）在开展这方面的研究和推广工作，许多国际知名的通信及计算机设备制造企业都积极参与。据报道，国外已有多家公司实际演示或宣布推出了2 Ｍｂｉｔ／ｓ及以上速率的室内电力线通信产品，如加拿大Ｃｏｇｅｎｃｙ公司（25 Ｍｂｉｔ／ｓ ＠ 4～20 ＭＨｚ）、美国Ｉｎｔｅｌｌｏｎ公司（14 Ｍｂｉｔ／ｓ ＠ 3.5～16.5 ＭＨｚ）、以色列Ｉｔｒａｎ公司（12 Ｍｂｉｔ／ｓ ＠ 4～20 ＭＨｚ）、美国Ｅｎｉｋｉａ公司（10 Ｍｂｉｔ／ｓ）、美国Ｉｎａｒｉ公司（2 Ｍｂｉｔ／ｓ）、瑞士Ａｓｃｏｍ公司（2 Ｍｂｉｔ／ｓ）等。一些电力公司也正在进行一定规模的现场试验。在我国，低速率ＤＬＣ和ＰＬＴ（接入网末段及ＣＰＮ）产品早已出现，也有一些应用。国家电力公司目前正在组织进行高速产品的研究和开发，主要包括3个方面：一是针对我国电网具体情况进行传输特性测试与建模；二是有关适合电力线路通信特点的新型调制方式、编码方式等抗干扰措施的基础研究；三是自行研制开发，或对国外专业厂商生产的器件特性进行研究和测试，选择性能价格比最佳者进行系统集成和国内配套，形成实用化产品。4 结束语
本文参考资料来源主要有4类：一是国家电力公司总经理高严同志在国家电力公司2001年工作会议上的报告，二是《中国电力百科全书》（第一版和第二版），三是相关网站及媒体，四是本人过去发表的学术论文。由于水平有限，无论对领导讲话和文献资料的理解，还是作为个人意见发表的观点，都不可避免存在局限性甚至错误，欢迎批评指正。撰写此文的目的只是参与讨论，抛砖引玉，共同推进21世纪专用通信特别是电力通信的发展。
摘 要：针对目前电网自动化系统领域广泛使用的远动串口通信模式，分析了远动信息网络传输的必要性及其益处，研究了远动信息的网络通信模式和技术方案，并讨论了通信模式中的技术问题，如以太网技术、TCP/IP协议和网络通信中的技术问题。最后指出了网络传输必将成为远动数据传输的发展方向。
关键词：远动通信； TCP/IP协议 ；IEC60870协议引言
目前我国电力自动化系统中普遍采用基于电路交换方式、独立占用64kbit/s
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网关是连接RTU和网络的桥梁。它能实时多线程监听端口的状态，接受用户端的请求和收集串口数据，并能实时响应用户和RTU的请求。它要求具有实时和多任务特性，所以网关的硬件采用高性能嵌入式微处理器（至少16bit），通信接口为一可切换的RS232和RS485串行接口以及一RJ45网络接口。软件采用嵌入式实时多任务操作系统，并支持TCP/IP等常用网络协议。远动信息网络通信中的技术问题
电网调度自动化系统对于远动数据的实时性、可靠性、正确性和准确性的要求很高，所以对于上述的通信模式，有必要研究其是否能满足要求及受影响的主要因素。
2.3.1 以太网技术
选择以太网作为物理层和链路层，是因为以太网是在办公和工业中应用最广泛的计算机网络技术，因此选用以太网能保证多种开发环境和可供选择的工具，而且成本低廉，通信速度可由10Mb/s发展到100Mb/s和1000Mb/s，且正在朝着1Gb/s和10Gb/s发展，这样可保证系统的可升级性。
但传统共享式10Mb/s以太网的碰撞检测机制（CDMA/CD）可能会引起信息传输时间的随机性，这样会影响远动信息对传输时间的要求，如遥测时间小于4s等。为此，美国电力研究院（EPRI）作了试验，结果表明10Mb/s或100Mb/s的以太网在最坏的情况下（如连接许多RTU），也能保证网络通信时间为4s。研究还表明，只要以太网的负荷量小于25%，以太网便可以得到最好的系统响应[4]。而且采用交换方式的100Base—T快速以太网的出现，在大大拓展带宽的同时，还缩短了以太网的碰撞域，使传输效率大为提高。
2.3.2 TCP/IP协议
TCP/IP协议已经成为互联网的标准通信协议。许多厂商和系统都支持该协议，而且已经被人们所认可。但TCP/IP协议毕竟是面向Internet的大众化协议，在用于远动数据的传输时，传输的实时性有一定要求，因此应注意以下几个方面问题。
1）TCP是向上层提供面向连接的服务。在远动信息传输的客户/服务器模型中，RTU充当服务器的角色，连接着多个客户端（如当地监控站、调度端远动操作站等）。在这种方式下，RTU可以同时接受多个客户端的连接请求和数据询问。但是TCP是面向连接方式的传输数据，每次成功的接入，只要服务器端和客户端没有执行过关闭操作，就一直是接通的。然而RTU网络服务器程序限制了程序在同一时刻可连接的客户端数目，当使用Socket时一般不超过5个客户端，所以这种情况下1个RTU同一时刻可连接的客户端数目是有限的，当达到极限时即使有连接要求的用户也无法建立连接，这会引起线程阻塞，导致重要数据无法及时传输。对此，Socket采用了一套机制来加以避免，通过超时处理方法
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参考文献
[1] 任雁铭．IEC61850通信协议体系介绍和分析．电力系统自动化，2000，24(8)：62-64．
[2] 谭文恕．远动的无缝通信系统体系结构．电网技术，2001，25(8)：8-1０
