作者：西门子公司Jens Buerger，Guenter Kling，Sirgurd Schlattmann
翻译：西门子(中国)有限公司陈小兵
编者注：感谢西门子公司陈小兵供稿
与以往相比，目前配电网络的有效运行更多地依赖于功能强大的通信手段作支持，这是在高度自动化的电力网络中加速故障判断和故障清除的唯一途径，另外，大量的表计数据传输量持续增长，负荷控制亦要求自身的通信通道。为适应配电网络的要求，西门子公司开发了全新的数据通信系统DCS 3000，从而为所有上述通信需求提供一个完美的解决方案。
人们经常将电力线通信与“电力线上网”相提并论，当我们仍然在等待通过电力网链接互联网技术的同时，DCS 3000已经成功地投放市常其数据传输速率适合与电力相关的服务，例如：遥控等，DCS 3000满足配电网络特定传输距离内的数据传输，并免除干扰。DCS 3000 主要设计为与电力系统相关的通信工作，但仍可应用于处理监视系统的增值服务、售后及安全保障等无需高速传输速率的场合。
ODFM(正交频分复接)保证可靠的数据传输
DCS 3000系统采用OFDM(正交频分复接)传输处理原理，即电力通信专家所推崇的数据可靠传输不可或缺的技术。西门子作为全球第一个生产厂家率先将这一复杂传输技术集成到ASIC应用型专用集成电路，从而为硬件的低成本生产建立了新的标准。此外，严格遵守国际标准使得DCS 3000成为一个开放的系统并满足最大的灵活性。
环境和经济趋势需要更多的通信手段。
提高配电网络自动化水平并不是一个新事务，它是快速故障判别和处理并保证设备可靠性的有效手段。随着电力市场的开放，表计产生的大量数据将应用于负荷控制和复杂的计费处理，因此表计数据传输亦变得更加重要。在由太阳能和风能供应的电网中，负荷和发电量都在快速变化，保证电力的供需平衡尤其困难。所有这些都离不开信息传输。
采用DCS 3000，电力供应商可以将其数据网络扩展到其二次系统，并确保中压系统的高度自动化。 该系统传递的网络信息保证透明管理序列和计费系统的成功运行。未来，配网管理系统(DMS)的生产厂商将在他们自己的产品上配备通信系统，与其他竞争对手相比，他们将获得更大的收益。 西门子作为成套系统供应商将在这一关键领域占据主导地位。
配电网络需要大量的数据传输和处理
通过高压电网实现信息传输并不新鲜，载波技术已成功应用了许多年。由高压电网作数据传输通道相对简单，然而利用中压和低压网络实现数据传输却对数据处理要求很高。传输系统必须适应电力网络机构的不断变化并应对典型的干扰源，例如，宽带、窄带噪声和脉冲噪声。这需要一个强大的调制过程，保证与传输路由变化的自动匹配。例如选择不同的发信频率。为额外提高运行的安全性和可靠性，DCS 3000 采用的规约在故障情况下能够再次发送报文。 另外在CENELEC频带内传输可免除其他电子设备的干扰，无需特别运行许可。为电力系统设计的DCS 3000 使用CENELEC频带的 9 kHz-95 kHz，尽管由于背景噪声的影响，低于20 kHz的频带通常无法使用，但该系统依然可以在CENELEC 频带95 kHz-148.5 kHz (用户专用频带)内运行。
自动选择最佳频带
OFDM(正交频分复接)调制根据数据传输速率，采用4 kHz-24 kHz带宽，换句话说，如果某频带无法使用，可更换为其他频带。该系统可自动选择最大传输容量的频隙，该特点不仅保证运行的可靠性，同时满足快速数据传输并启动无故障系统。
由于可靠的和功能强大的ASIC集成电路的出现，OFDM调制应用于DCS3000成为一种经济的选择。采用该调制方式，可以在很小的带宽和低背景噪声环境下实现很高的数据传输。在此处采用OFDM变换可有效地抵抗脉冲噪声和窄带噪声。
软件设置的功能强大的基本单元
DCS3000 采用紧凑式设计，功能强大。系统的心脏为基本单元(BU)。电子系统安装在高等级钢制机箱内，并拥有独立的电源，4个传输接口，用于传输处理的高集成模块，一个微处理器和几个本地接口。由软件可分别设置成主、从或中继功能。最前端由一个BU组成的DCS 3000系统被设置成主单元模式，负责与上级管理系统的通信并控制其他相连接的从单元。所有工作在从单元模式的BU应主单元要求向前端BU(主单元)传送信息。
电力供应商拥有自身网络资源，即由额定电压为6 kV-36 kV的中压网络作传输媒介。根据配电网络的特点(电缆或架空线)可选择不同的链接方式，既可以是电容也可以是电感。
可选择的电容或电感链接方式
将电感量耦合到中压电缆的屏蔽层上，是一种极其简单和经济的方式，只是将由初级线圈缠绕的环形铁氧体芯固定在电缆或电缆的接地线上即可。铁氧体芯由2部分组成并由铁卡紧固，故而非常简便，安装过程中甚至无需分断中压电源。此方式适用于所有塑料绝缘电缆。对于陈旧电缆或架空线，应采用电容式耦合方式。在这种方式下，信号经相导体传输，在导体和大地之间耦合和解耦。另外，电容式耦合装置内置专利保护回路，保证在故障情况下不对中压电力网络产生影响。
网络结构规模
根据中压网络应用和拓扑结构可适用于很多不同的网络结构。线型结构中，主单元可以与31个从单元通信，从单元既可作中继也可作为通信设备与本地装置通信，例如：遥控系统和表计进行通信。对于中压网络的分支，可由基本单元的4个传输接口组成树型结构。在这种情况下，DCS 3000 的一个主单元可以控制由31个从单元组成的复杂结构。在环型结构中，每个基本单元均可由2个不同的路由实现通信，故而能够提高通信网络的实用性。主单元在网络任意点故障中断的情况下，由环型结构的非故障部分自动组成通信路由。中压网络通常设计为环网结构，因而可以合理组成环型通信网。就通信本身来讲，通过调制解调器(modem)链接，亦可把线型结构组成环型结构而提高实用性。基本单元和耦合装置可以旁路开关和断路器，从而确保开关和断路器的运行状态不对通信通道产生影响。
前瞻
DCS 3000不仅在欧洲成功运行，东南亚的电力供应商亦从中获益。西门子公司已在新加坡和澳门获得超过2000台的订单，其中大多数已投入商业运行。 另外，在中国该产品已在杭州试运行。相信在不久的将来，该系统将得到越来越多的电力供应商的青睐和认可。
典型应用
