智能配電網通信技術的應用范文

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隨著我國電網系統建設力度的不斷加大，電力通信系統的主干網絡已經基本建立起來，并逐漸實現了傳輸媒介的光纖化、運行管理的自動化以及業務承載的網絡化。然而，在智能配電網的通信系統當中，由于覆蓋面廣、節點多等特點，使得其建設的難度較大，并且成為制約電力通信網發展的一大因素。因此，要徹底的實現配電網的智能化，就必須以先進的通信技術為支撐，綜合運用多種通信手段，建立起高速、雙向、集成的通信系統，與電網結合形成一個整體的網絡，提高電網實際資產的高效利用率和供電的安全穩定性，以促進電力行業的可持續發展。

1智能配電網通信系統特點和業務需求

1.1通信系統的特點（1）通信終端的節點數量較多。智能配電網中存在數量較多的變電站、開閉所和配電變壓器，其中還包括線路的重合閘、無功補償裝置以及負荷開關等，因此需要大量的現場智能設備和遠方終端節點對其進行監控，特別是在深入到低壓用戶的控制終端中的時候，則需要更多的終端節點。（2）通信距離較近。智能配電網中的區域DTU-TTU集中器等終端的數據通常是由小區的開閉終端單元而匯集和轉發的，其實際的通信距離一般在＜5km的范圍當中；同時，由于地區配電網所覆蓋的實際區域也比較小，使得通信的距離也較近。（3）通信數據量較小。從目前的智能電網發展來看，主要采用的是電纜傳輸通信技術，但是由于電纜傳輸的信號質量較差，使得采集到的數據信息通常都是無法使用的，且智能配電網遠方終端單元所監控對象的實際通信數據量也是有限的。

1.2通信系統的業務需求（1）ADO通信需求。ADO為智能配電網中的監測、控制和用戶互動等業務提供通信保障，但卻成為智能配電網中最為薄弱的一個環節，隨著智能電網保護方式的不斷發展，已經開始利用配網通信通道對其實現聯縱網絡保護。對于高級配電自動化通信需求而言，其單向通信通道的延長時間應＜500s，雙向通信通道的延長時間則應＜1s，同時帶寬應為30k級別。（2）AMI通信需求。由于智能電表要對用戶的用電信息進行定期的收集，并向其傳遞實時電費和分時電價等信息，因此對于一個配電400個臺區，20萬戶的智能電表，若每個電表每分鐘傳送300字節的信息量，其配電網通信的110kV站需要有至少20條的10kV出線，其帶寬應＜0.01k/s。（3）AAM通信需求。為了提高電網資產的有效利用率，必須要對電網中的設備進行全生命周期的檢測和管理，增加設備檢修的頻率和效率，以延長其實際的使用壽命。對于智能配電網的通信系統而言，由于設備狀態運行監測是秒級業務，因此其單點流量應控制在4k左右。

2智能配電網中的通信技術

2.1無源光網絡技術無源光網絡（PON）技術是由一點到多點的單纖雙向光接入網絡的結構，主要是由系統側光線路終端、用戶側光網絡單元以及光分配網絡三部分所組成。其中，OLT是一個交換路由器，同時也是一個多業務平臺，通常放置在中心機房當中，主要提供面向PON的光纖接口，主要包括了光纖到家、光纖到辦公室、光纖到路邊和光纖到大樓等幾種類型。目前，PON產品主要包括了GPON和EPON兩大類別，GPON能夠提供非對稱的高傳輸速率，并且可以同時實現對GEM幀和ATM幀的承載；而EPON則是將PON技術應用到物理層面之上，利用其拓撲結構來實現對太網的接入。

2.2全球微波接入互操作技術全球微波接入互操作（WiMAX）技術的實質是一種無線寬帶城域網接入技術，也就是我們通常所熟知的WMAN，實現了固定用戶和移動用戶的無線、高速的接入。WiMAX網絡體系主要由接入網和核心網兩大部分構成，其中核心網實現了用戶認證、漫游、網絡管理和提供接口等功能，而接入網組主要為WiMAX用戶提供無線接入，具有很強的抗干擾能力。MIMO通信系統是全球微波接入互操作技術的一種，在發射端和接收端都設置了多個天線，能夠對無線信道容量實現最大程度的有效利用，并保證通信的高速和可靠，已經成為無線通信領域中的佼佼者（見圖2）。

2.3電力線載波通信技術電力線載波通信（PLC）技術是電力系統中特有的一種通信手段，它是將電力線纜作為傳輸的媒介，通過其載輸方式來實現語音和數據信號的傳輸，且不需要額外設置通信線路，具有抗破壞能力強、傳輸可靠性高等優勢特點，一般情況下所采用的是40~500kHz的傳輸頻帶，其傳輸速率為幾十kbit/s；但是由于受到電力線信道的影響，PLC系統的實際傳輸距離較小。現階段，電力線載波通信技術已經在35kV及以上的高壓輸電線路中實現了廣泛地應用，主要承載的是調度電話、繼電保護信息以及遠動等；中低壓的電力線載波技術則主要應用于遠程抄表和配電自動化系統當中。

3通信技術在智能配電網中的應用

在2010年初，某省電力公司進行了智能電網的試點項目，對某工區的配電線路進行通信技術的設計和應用。按照配電網絡的子站分布低密長距的特點，在設計時主要掌握了以下幾個要點：①信息點（ONU）要按照物理線路的相關性進行分片區；②交接箱要就近設置，且分光器和交接箱實現同點布設；③在片區內采用總線型的分光結構，保證最大不超過8級；④對于環網型的線路選擇“手拉手”的拓撲式結構。在對試點項目進行EPON設計的時候，考慮了變電站備份方案和手拉手方案兩種，但是在備份方案當中，當EPON的光線路出現故障或者是OLT發生故障的時候，在切換另一線路中，2根光纖在同一個光纜中，通常只能對OLT進行備份，因此最終選擇了“手拉手”方案。如圖3所示，ONU的雙PON口均為上行，并接入兩個不同的變電站OLT之上，當某一線路或OLT出現問題的時候，就可以實現自動的切換，最終使得變電站的備份方案具有較大的可靠性。除此之外，為了確保其能夠滿足智能配電網的實際要求，并且保證其運行的安全性和可靠性，在此試點項目中，也對EPON網管、OLT網絡層等進行了測試，安全部署則包括了終端認證、業務隔離和深度檢測與防御三個層次。

4結束語

配電通信網是智能電力系統中及其重要的組成部分，同時也是智能配電業務發展實現的強大支持系統。不同通信技術都具有各自的優勢和缺陷，因此，在對智能配電網選擇通信技術進行應用的時候，工作人員應該結合配電網建設的實際情況，綜合考慮各方面的因素，將通信技術有機的結合起來，以發揮其實際的作用。通常情況下，可以選擇以PON光纖專網為主，寬帶PLC為輔，GPRS等為補充的組網方式，既能夠實現快速布網，又保證了穩定可靠。

作者：謝華 單位：國網江西省電力公司贛州供電分公司