張利軍等

【摘要】 配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配用電網(wǎng)智能化的重要環(huán)節(jié)。為適應(yīng)智能配用電網(wǎng)的通信需求，結(jié)合“智能電網(wǎng)”發(fā)展方向和自身的特點(diǎn)，分析了各類通信技術(shù)特點(diǎn)，提出了智能配用電網(wǎng)通信模型和建設(shè)方案，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)可靠的通信保障。

【關(guān)鍵詞】 智能配用電網(wǎng) 通信技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)模型

隨著國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施，智能電網(wǎng)配用電環(huán)節(jié)的信息交互要求迅速提高。智能配用電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)配用電側(cè)信息交互的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的前提和保證。為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的安全性與可靠性，提升網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的科學(xué)性、規(guī)范性，提高配用電客戶的滿意度，需要把智能配用電網(wǎng)通信技術(shù)研究與分析作為當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

一、智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)作用

電能從產(chǎn)生到消費(fèi)主要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個(gè)環(huán)節(jié)，配用電網(wǎng)處于電網(wǎng)的末端，實(shí)現(xiàn)電能的分配，供用戶使用。

智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)是電力通信網(wǎng)的重要組成部分，是電力通信骨干網(wǎng)的延伸。其中智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載配電自動(dòng)化、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、配電運(yùn)行監(jiān)控以及接入配電網(wǎng)的分布式電源監(jiān)控等業(yè)務(wù)；智能用電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載用電信息采集、自助繳費(fèi)終端、智能家居等業(yè)務(wù)。

二、智能配用電網(wǎng)對(duì)通信的需求分析

為有效指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，需提供客觀、可靠的定量依據(jù)，故對(duì)智能配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析。

配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)按開展情況分為基本業(yè)務(wù)、智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)和未來(lái)新業(yè)務(wù)三種。本文按上述三類業(yè)務(wù)對(duì)配電網(wǎng)和用電網(wǎng)對(duì)通信的需求進(jìn)行分析。具體分析結(jié)果如表1、表2所示。

三、智能配用電網(wǎng)通信技術(shù)分析

智能配用電網(wǎng)通信主要采用光纖通信、電力線載波通信、無(wú)線通信等多種通信技術(shù)，為智能配用電網(wǎng)檢測(cè)、控制、互動(dòng)等業(yè)務(wù)提供了安全可靠的通信保證。

3.1 光纖通信技術(shù)

應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)的光纖組網(wǎng)技術(shù)主要有工業(yè)以太網(wǎng)和xPON技術(shù)（EPON、GPON等）。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)成熟，但易受外界干擾，維護(hù)成本高，不具有抗多點(diǎn)失效性。不適用于大規(guī)模終端接入應(yīng)用。EPON（以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。EPON系統(tǒng)具有成本低、高帶寬、支持多種業(yè)務(wù)、滿足不同QoS要求的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 電力線載波通信技術(shù)

電力線通信是電力系統(tǒng)所特有的通信方式，主要指利用電力線作為傳輸媒質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。根據(jù)電力線纜的電壓等級(jí)不同分為高壓、中壓、低壓電力線通信，根據(jù)調(diào)制頻帶和帶寬的不同分為寬帶技術(shù)和窄帶技術(shù)。采用電力線通信技術(shù)組建配電通信網(wǎng)，無(wú)需考慮線路建設(shè)投資，具有建設(shè)成本低、路由合理，專網(wǎng)方式運(yùn)行安全性高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是由于傳輸頻帶受限，傳輸容量相對(duì)較小，限制了電力線通信方式在配用電通信領(lǐng)域的應(yīng)用，目前電力線通信是配用電通信網(wǎng)的一種補(bǔ)充通信方式[1]。

3.3 無(wú)線通信技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)分按照建設(shè)屬性可分為運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)與電力無(wú)線專網(wǎng)。電力無(wú)線專網(wǎng)主要包括WiMax、TD-LTE等。運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)具有投資費(fèi)用低、建設(shè)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但公網(wǎng)核心傳輸網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是相通的，安全性不能滿足電力要求，通信速率和實(shí)時(shí)性也不能得到保證。電力無(wú)線專網(wǎng)安全性、實(shí)時(shí)性和可靠性高，能納入綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，但具有建設(shè)成本高，運(yùn)維壓力大等缺點(diǎn)。

3.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）利用微功率無(wú)線技術(shù)，由大量微型無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是組網(wǎng)靈活，密度高、功耗低，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間可自組織通信；但也存在帶寬低、傳輸距離短等缺點(diǎn)。

四、智能配用電網(wǎng)通信模型

智能配用電網(wǎng)具有終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多、節(jié)點(diǎn)分布廣泛、節(jié)點(diǎn)密度不平衡、節(jié)點(diǎn)通信環(huán)境差異大、單個(gè)節(jié)點(diǎn)通信數(shù)據(jù)量小、實(shí)時(shí)性、可靠性要求差異明顯，通信網(wǎng)容易遭受營(yíng)配網(wǎng)擴(kuò)容和城建的影響等一些特點(diǎn)。針對(duì)以上特點(diǎn)，本文提煉出有線通信模型和無(wú)線通信模型，為建設(shè)配用電通信系統(tǒng)提供可靠支撐。在實(shí)際應(yīng)用中，配用電通信網(wǎng)絡(luò)必須綜合采用多種方式混合組網(wǎng)，結(jié)合各種技術(shù)的特點(diǎn)，在不同場(chǎng)景可選擇不同的組網(wǎng)方式。

4.1 有線通信模型

有線通信方式以光纖通信為主。電力通信骨干網(wǎng)通過SDH/MSTP、PTN等光傳輸系統(tǒng)延伸至110kV/35kV變電站；配用電網(wǎng)通信采用xPON技術(shù)，變電站放置OLT用于匯聚配電站點(diǎn)、配電房、用電信息采集點(diǎn)、用戶室內(nèi)等各類智能業(yè)務(wù)。光纖通信方式組網(wǎng)模型如圖1所示：

4.2 無(wú)線通信模型

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可承載配電自動(dòng)化、用電信息采集等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，也可承載應(yīng)急指揮、無(wú)線辦公等移動(dòng)性較強(qiáng)的業(yè)務(wù)。無(wú)線通信系統(tǒng)總體可分為核心網(wǎng)、無(wú)線承載網(wǎng)及用戶無(wú)線接入網(wǎng)三部分，無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)總體模型如圖2所示：

五、智能配用電網(wǎng)通信建設(shè)方案

5.1 智能配電環(huán)節(jié)

配電環(huán)節(jié)智能化主要通過10kV通信接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。10kV通信接入網(wǎng)范圍為110kV/35kV變電站至10kV配電變壓器之間部分，主要包含10kV配電站點(diǎn)及兩端設(shè)備。適合10kV通信接入網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)有xPON專網(wǎng)、中壓PLC、無(wú)線專網(wǎng)和公網(wǎng)等。10kV通信接入網(wǎng)建設(shè)方案如圖3所示：xPON未來(lái)將作為電力核心專網(wǎng)，承載大量配電網(wǎng)業(yè)務(wù)；其他技術(shù)各有特點(diǎn)，將根據(jù)實(shí)際情況在不同場(chǎng)景下發(fā)揮重要作用。

5.2 智能用電環(huán)節(jié)

用電環(huán)節(jié)智能化主要通過0.4kV通信接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。0.4kV通信接入網(wǎng)范圍為10kV配電變壓器至智能終端。適合0.4kV部分組網(wǎng)的技術(shù)有低壓PLC、無(wú)線專網(wǎng)等，除以上技術(shù)外，同時(shí)還可用于本地信道和室內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)的技術(shù)有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RS-485串口通信等。此外，部分場(chǎng)景下遠(yuǎn)程信道可使用公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與通信主站的數(shù)據(jù)交互。0.4kV通信接入網(wǎng)建設(shè)方案如圖4所示：

六、結(jié)束語(yǔ)

智能配用電通信系統(tǒng)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)配電、用電環(huán)節(jié)的重要組成部分，配用電環(huán)節(jié)終端通信接入網(wǎng)與電力通信骨干網(wǎng)垂直貫通，構(gòu)成電力通信網(wǎng)絡(luò)的主體。需堅(jiān)持前瞻、開放、經(jīng)濟(jì)、適用的原則，加快構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、布局合理、傳輸順暢的配用電通信系統(tǒng)，全面提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、承載能力和可靠性，建立智能化、標(biāo)準(zhǔn)化通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，大力提升專業(yè)管理水平和支撐保障能力，為實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的目標(biāo)，提供堅(jiān)強(qiáng)可靠的通信技術(shù)支撐。endprint

【摘要】 配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配用電網(wǎng)智能化的重要環(huán)節(jié)。為適應(yīng)智能配用電網(wǎng)的通信需求，結(jié)合“智能電網(wǎng)”發(fā)展方向和自身的特點(diǎn)，分析了各類通信技術(shù)特點(diǎn)，提出了智能配用電網(wǎng)通信模型和建設(shè)方案，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)可靠的通信保障。

【關(guān)鍵詞】 智能配用電網(wǎng) 通信技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)模型

隨著國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施，智能電網(wǎng)配用電環(huán)節(jié)的信息交互要求迅速提高。智能配用電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)配用電側(cè)信息交互的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的前提和保證。為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的安全性與可靠性，提升網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的科學(xué)性、規(guī)范性，提高配用電客戶的滿意度，需要把智能配用電網(wǎng)通信技術(shù)研究與分析作為當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

一、智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)作用

電能從產(chǎn)生到消費(fèi)主要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個(gè)環(huán)節(jié)，配用電網(wǎng)處于電網(wǎng)的末端，實(shí)現(xiàn)電能的分配，供用戶使用。

智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)是電力通信網(wǎng)的重要組成部分，是電力通信骨干網(wǎng)的延伸。其中智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載配電自動(dòng)化、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、配電運(yùn)行監(jiān)控以及接入配電網(wǎng)的分布式電源監(jiān)控等業(yè)務(wù)；智能用電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載用電信息采集、自助繳費(fèi)終端、智能家居等業(yè)務(wù)。

二、智能配用電網(wǎng)對(duì)通信的需求分析

為有效指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，需提供客觀、可靠的定量依據(jù)，故對(duì)智能配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析。

配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)按開展情況分為基本業(yè)務(wù)、智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)和未來(lái)新業(yè)務(wù)三種。本文按上述三類業(yè)務(wù)對(duì)配電網(wǎng)和用電網(wǎng)對(duì)通信的需求進(jìn)行分析。具體分析結(jié)果如表1、表2所示。

三、智能配用電網(wǎng)通信技術(shù)分析

智能配用電網(wǎng)通信主要采用光纖通信、電力線載波通信、無(wú)線通信等多種通信技術(shù)，為智能配用電網(wǎng)檢測(cè)、控制、互動(dòng)等業(yè)務(wù)提供了安全可靠的通信保證。

3.1 光纖通信技術(shù)

應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)的光纖組網(wǎng)技術(shù)主要有工業(yè)以太網(wǎng)和xPON技術(shù)（EPON、GPON等）。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)成熟，但易受外界干擾，維護(hù)成本高，不具有抗多點(diǎn)失效性。不適用于大規(guī)模終端接入應(yīng)用。EPON（以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。EPON系統(tǒng)具有成本低、高帶寬、支持多種業(yè)務(wù)、滿足不同QoS要求的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 電力線載波通信技術(shù)

電力線通信是電力系統(tǒng)所特有的通信方式，主要指利用電力線作為傳輸媒質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。根據(jù)電力線纜的電壓等級(jí)不同分為高壓、中壓、低壓電力線通信，根據(jù)調(diào)制頻帶和帶寬的不同分為寬帶技術(shù)和窄帶技術(shù)。采用電力線通信技術(shù)組建配電通信網(wǎng)，無(wú)需考慮線路建設(shè)投資，具有建設(shè)成本低、路由合理，專網(wǎng)方式運(yùn)行安全性高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是由于傳輸頻帶受限，傳輸容量相對(duì)較小，限制了電力線通信方式在配用電通信領(lǐng)域的應(yīng)用，目前電力線通信是配用電通信網(wǎng)的一種補(bǔ)充通信方式[1]。

3.3 無(wú)線通信技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)分按照建設(shè)屬性可分為運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)與電力無(wú)線專網(wǎng)。電力無(wú)線專網(wǎng)主要包括WiMax、TD-LTE等。運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)具有投資費(fèi)用低、建設(shè)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但公網(wǎng)核心傳輸網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是相通的，安全性不能滿足電力要求，通信速率和實(shí)時(shí)性也不能得到保證。電力無(wú)線專網(wǎng)安全性、實(shí)時(shí)性和可靠性高，能納入綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，但具有建設(shè)成本高，運(yùn)維壓力大等缺點(diǎn)。

3.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）利用微功率無(wú)線技術(shù)，由大量微型無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是組網(wǎng)靈活，密度高、功耗低，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間可自組織通信；但也存在帶寬低、傳輸距離短等缺點(diǎn)。

四、智能配用電網(wǎng)通信模型

智能配用電網(wǎng)具有終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多、節(jié)點(diǎn)分布廣泛、節(jié)點(diǎn)密度不平衡、節(jié)點(diǎn)通信環(huán)境差異大、單個(gè)節(jié)點(diǎn)通信數(shù)據(jù)量小、實(shí)時(shí)性、可靠性要求差異明顯，通信網(wǎng)容易遭受營(yíng)配網(wǎng)擴(kuò)容和城建的影響等一些特點(diǎn)。針對(duì)以上特點(diǎn)，本文提煉出有線通信模型和無(wú)線通信模型，為建設(shè)配用電通信系統(tǒng)提供可靠支撐。在實(shí)際應(yīng)用中，配用電通信網(wǎng)絡(luò)必須綜合采用多種方式混合組網(wǎng)，結(jié)合各種技術(shù)的特點(diǎn)，在不同場(chǎng)景可選擇不同的組網(wǎng)方式。

4.1 有線通信模型

有線通信方式以光纖通信為主。電力通信骨干網(wǎng)通過SDH/MSTP、PTN等光傳輸系統(tǒng)延伸至110kV/35kV變電站；配用電網(wǎng)通信采用xPON技術(shù)，變電站放置OLT用于匯聚配電站點(diǎn)、配電房、用電信息采集點(diǎn)、用戶室內(nèi)等各類智能業(yè)務(wù)。光纖通信方式組網(wǎng)模型如圖1所示：

4.2 無(wú)線通信模型

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可承載配電自動(dòng)化、用電信息采集等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，也可承載應(yīng)急指揮、無(wú)線辦公等移動(dòng)性較強(qiáng)的業(yè)務(wù)。無(wú)線通信系統(tǒng)總體可分為核心網(wǎng)、無(wú)線承載網(wǎng)及用戶無(wú)線接入網(wǎng)三部分，無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)總體模型如圖2所示：

五、智能配用電網(wǎng)通信建設(shè)方案

5.1 智能配電環(huán)節(jié)

配電環(huán)節(jié)智能化主要通過10kV通信接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。10kV通信接入網(wǎng)范圍為110kV/35kV變電站至10kV配電變壓器之間部分，主要包含10kV配電站點(diǎn)及兩端設(shè)備。適合10kV通信接入網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)有xPON專網(wǎng)、中壓PLC、無(wú)線專網(wǎng)和公網(wǎng)等。10kV通信接入網(wǎng)建設(shè)方案如圖3所示：xPON未來(lái)將作為電力核心專網(wǎng)，承載大量配電網(wǎng)業(yè)務(wù)；其他技術(shù)各有特點(diǎn)，將根據(jù)實(shí)際情況在不同場(chǎng)景下發(fā)揮重要作用。

5.2 智能用電環(huán)節(jié)

用電環(huán)節(jié)智能化主要通過0.4kV通信接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。0.4kV通信接入網(wǎng)范圍為10kV配電變壓器至智能終端。適合0.4kV部分組網(wǎng)的技術(shù)有低壓PLC、無(wú)線專網(wǎng)等，除以上技術(shù)外，同時(shí)還可用于本地信道和室內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)的技術(shù)有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RS-485串口通信等。此外，部分場(chǎng)景下遠(yuǎn)程信道可使用公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與通信主站的數(shù)據(jù)交互。0.4kV通信接入網(wǎng)建設(shè)方案如圖4所示：

六、結(jié)束語(yǔ)

智能配用電通信系統(tǒng)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)配電、用電環(huán)節(jié)的重要組成部分，配用電環(huán)節(jié)終端通信接入網(wǎng)與電力通信骨干網(wǎng)垂直貫通，構(gòu)成電力通信網(wǎng)絡(luò)的主體。需堅(jiān)持前瞻、開放、經(jīng)濟(jì)、適用的原則，加快構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、布局合理、傳輸順暢的配用電通信系統(tǒng)，全面提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、承載能力和可靠性，建立智能化、標(biāo)準(zhǔn)化通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，大力提升專業(yè)管理水平和支撐保障能力，為實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的目標(biāo)，提供堅(jiān)強(qiáng)可靠的通信技術(shù)支撐。endprint

【摘要】 配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配用電網(wǎng)智能化的重要環(huán)節(jié)。為適應(yīng)智能配用電網(wǎng)的通信需求，結(jié)合“智能電網(wǎng)”發(fā)展方向和自身的特點(diǎn)，分析了各類通信技術(shù)特點(diǎn)，提出了智能配用電網(wǎng)通信模型和建設(shè)方案，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)可靠的通信保障。

【關(guān)鍵詞】 智能配用電網(wǎng) 通信技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)模型

隨著國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施，智能電網(wǎng)配用電環(huán)節(jié)的信息交互要求迅速提高。智能配用電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)配用電側(cè)信息交互的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的前提和保證。為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的安全性與可靠性，提升網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的科學(xué)性、規(guī)范性，提高配用電客戶的滿意度，需要把智能配用電網(wǎng)通信技術(shù)研究與分析作為當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

一、智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)作用

電能從產(chǎn)生到消費(fèi)主要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個(gè)環(huán)節(jié)，配用電網(wǎng)處于電網(wǎng)的末端，實(shí)現(xiàn)電能的分配，供用戶使用。

智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)是電力通信網(wǎng)的重要組成部分，是電力通信骨干網(wǎng)的延伸。其中智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載配電自動(dòng)化、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、配電運(yùn)行監(jiān)控以及接入配電網(wǎng)的分布式電源監(jiān)控等業(yè)務(wù)；智能用電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載用電信息采集、自助繳費(fèi)終端、智能家居等業(yè)務(wù)。

二、智能配用電網(wǎng)對(duì)通信的需求分析

為有效指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，需提供客觀、可靠的定量依據(jù)，故對(duì)智能配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析。

配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)按開展情況分為基本業(yè)務(wù)、智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)和未來(lái)新業(yè)務(wù)三種。本文按上述三類業(yè)務(wù)對(duì)配電網(wǎng)和用電網(wǎng)對(duì)通信的需求進(jìn)行分析。具體分析結(jié)果如表1、表2所示。

三、智能配用電網(wǎng)通信技術(shù)分析

智能配用電網(wǎng)通信主要采用光纖通信、電力線載波通信、無(wú)線通信等多種通信技術(shù)，為智能配用電網(wǎng)檢測(cè)、控制、互動(dòng)等業(yè)務(wù)提供了安全可靠的通信保證。

3.1 光纖通信技術(shù)

應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)的光纖組網(wǎng)技術(shù)主要有工業(yè)以太網(wǎng)和xPON技術(shù)（EPON、GPON等）。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)成熟，但易受外界干擾，維護(hù)成本高，不具有抗多點(diǎn)失效性。不適用于大規(guī)模終端接入應(yīng)用。EPON（以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。EPON系統(tǒng)具有成本低、高帶寬、支持多種業(yè)務(wù)、滿足不同QoS要求的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 電力線載波通信技術(shù)

電力線通信是電力系統(tǒng)所特有的通信方式，主要指利用電力線作為傳輸媒質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。根據(jù)電力線纜的電壓等級(jí)不同分為高壓、中壓、低壓電力線通信，根據(jù)調(diào)制頻帶和帶寬的不同分為寬帶技術(shù)和窄帶技術(shù)。采用電力線通信技術(shù)組建配電通信網(wǎng)，無(wú)需考慮線路建設(shè)投資，具有建設(shè)成本低、路由合理，專網(wǎng)方式運(yùn)行安全性高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是由于傳輸頻帶受限，傳輸容量相對(duì)較小，限制了電力線通信方式在配用電通信領(lǐng)域的應(yīng)用，目前電力線通信是配用電通信網(wǎng)的一種補(bǔ)充通信方式[1]。

3.3 無(wú)線通信技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)分按照建設(shè)屬性可分為運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)與電力無(wú)線專網(wǎng)。電力無(wú)線專網(wǎng)主要包括WiMax、TD-LTE等。運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)具有投資費(fèi)用低、建設(shè)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但公網(wǎng)核心傳輸網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是相通的，安全性不能滿足電力要求，通信速率和實(shí)時(shí)性也不能得到保證。電力無(wú)線專網(wǎng)安全性、實(shí)時(shí)性和可靠性高，能納入綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，但具有建設(shè)成本高，運(yùn)維壓力大等缺點(diǎn)。

3.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）利用微功率無(wú)線技術(shù)，由大量微型無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是組網(wǎng)靈活，密度高、功耗低，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間可自組織通信；但也存在帶寬低、傳輸距離短等缺點(diǎn)。

四、智能配用電網(wǎng)通信模型

智能配用電網(wǎng)具有終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多、節(jié)點(diǎn)分布廣泛、節(jié)點(diǎn)密度不平衡、節(jié)點(diǎn)通信環(huán)境差異大、單個(gè)節(jié)點(diǎn)通信數(shù)據(jù)量小、實(shí)時(shí)性、可靠性要求差異明顯，通信網(wǎng)容易遭受營(yíng)配網(wǎng)擴(kuò)容和城建的影響等一些特點(diǎn)。針對(duì)以上特點(diǎn)，本文提煉出有線通信模型和無(wú)線通信模型，為建設(shè)配用電通信系統(tǒng)提供可靠支撐。在實(shí)際應(yīng)用中，配用電通信網(wǎng)絡(luò)必須綜合采用多種方式混合組網(wǎng)，結(jié)合各種技術(shù)的特點(diǎn)，在不同場(chǎng)景可選擇不同的組網(wǎng)方式。

4.1 有線通信模型

有線通信方式以光纖通信為主。電力通信骨干網(wǎng)通過SDH/MSTP、PTN等光傳輸系統(tǒng)延伸至110kV/35kV變電站；配用電網(wǎng)通信采用xPON技術(shù)，變電站放置OLT用于匯聚配電站點(diǎn)、配電房、用電信息采集點(diǎn)、用戶室內(nèi)等各類智能業(yè)務(wù)。光纖通信方式組網(wǎng)模型如圖1所示：

4.2 無(wú)線通信模型

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可承載配電自動(dòng)化、用電信息采集等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，也可承載應(yīng)急指揮、無(wú)線辦公等移動(dòng)性較強(qiáng)的業(yè)務(wù)。無(wú)線通信系統(tǒng)總體可分為核心網(wǎng)、無(wú)線承載網(wǎng)及用戶無(wú)線接入網(wǎng)三部分，無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)總體模型如圖2所示：

五、智能配用電網(wǎng)通信建設(shè)方案

5.1 智能配電環(huán)節(jié)

配電環(huán)節(jié)智能化主要通過10kV通信接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。10kV通信接入網(wǎng)范圍為110kV/35kV變電站至10kV配電變壓器之間部分，主要包含10kV配電站點(diǎn)及兩端設(shè)備。適合10kV通信接入網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)有xPON專網(wǎng)、中壓PLC、無(wú)線專網(wǎng)和公網(wǎng)等。10kV通信接入網(wǎng)建設(shè)方案如圖3所示：xPON未來(lái)將作為電力核心專網(wǎng)，承載大量配電網(wǎng)業(yè)務(wù)；其他技術(shù)各有特點(diǎn)，將根據(jù)實(shí)際情況在不同場(chǎng)景下發(fā)揮重要作用。

5.2 智能用電環(huán)節(jié)

用電環(huán)節(jié)智能化主要通過0.4kV通信接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。0.4kV通信接入網(wǎng)范圍為10kV配電變壓器至智能終端。適合0.4kV部分組網(wǎng)的技術(shù)有低壓PLC、無(wú)線專網(wǎng)等，除以上技術(shù)外，同時(shí)還可用于本地信道和室內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)的技術(shù)有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RS-485串口通信等。此外，部分場(chǎng)景下遠(yuǎn)程信道可使用公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與通信主站的數(shù)據(jù)交互。0.4kV通信接入網(wǎng)建設(shè)方案如圖4所示：

六、結(jié)束語(yǔ)

智能配用電通信系統(tǒng)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)配電、用電環(huán)節(jié)的重要組成部分，配用電環(huán)節(jié)終端通信接入網(wǎng)與電力通信骨干網(wǎng)垂直貫通，構(gòu)成電力通信網(wǎng)絡(luò)的主體。需堅(jiān)持前瞻、開放、經(jīng)濟(jì)、適用的原則，加快構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、布局合理、傳輸順暢的配用電通信系統(tǒng)，全面提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、承載能力和可靠性，建立智能化、標(biāo)準(zhǔn)化通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，大力提升專業(yè)管理水平和支撐保障能力，為實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的目標(biāo)，提供堅(jiān)強(qiáng)可靠的通信技術(shù)支撐。endprint