智能電網(wǎng)中的配電通信網(wǎng)關(guān)鍵問題探討

權(quán) 楠

（中國電力科學(xué)研究院 北京 100192）

1 引言

智能電網(wǎng)是采用先進(jìn)的電力設(shè)備、信息技術(shù)和控制技術(shù)，支持可再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入，用戶靈活用電，具有高自動化水平，并有一定自愈、互動功能的安全可靠、高效率的電網(wǎng)[1]。

2009年5月，在特高壓輸電技術(shù)國際會議上，國家電網(wǎng)公司正式對外公布了“堅強智能電網(wǎng)”計劃，標(biāo)志著智能電網(wǎng)在中國的正式啟動。

按應(yīng)用環(huán)節(jié)分類，智能電網(wǎng)可分為發(fā)電、輸電、變電、配電、用戶、調(diào)度+通信六個環(huán)節(jié)。其中，配電與用戶環(huán)節(jié)都是處于配電網(wǎng)層次，其各種具體功能均需要配電網(wǎng)范圍的通信系統(tǒng)進(jìn)行支持。

電力通信網(wǎng)是電網(wǎng)二次系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)了電網(wǎng)中保護(hù)、調(diào)度、營銷數(shù)據(jù)等信息的遠(yuǎn)程傳輸，保障了電網(wǎng)的安全正常運行。

電力通信網(wǎng)可分為電力通信主干網(wǎng)和配電通信接入網(wǎng)兩部分。電力通信主干網(wǎng)承載了輸電線保護(hù)安穩(wěn)業(yè)務(wù)、輸電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)以及一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和作為配電通信網(wǎng)的遠(yuǎn)程傳輸通道。配電通信網(wǎng)主要承載配電網(wǎng)自動化業(yè)務(wù)和用電信息采集業(yè)務(wù)，是電力通信網(wǎng)最靠近用戶的部分。

然而，長期以來，在我國進(jìn)行的配電網(wǎng)范圍的通信系統(tǒng)建設(shè)大部分以失敗告終，直接造成了大部分全部配用電試點工程無法正常工作，形成了巨大的投資浪費。該現(xiàn)狀不僅有技術(shù)不成熟的原因，還有具有深層的客觀原因，本文對此進(jìn)行著重分析。

在智能電網(wǎng)的框架下，智能配電網(wǎng)建設(shè)及其通信支撐被賦予了重要意義，多種智能電網(wǎng)的重要功能體現(xiàn)在智能配電網(wǎng)中。配電網(wǎng)通信建設(shè)勢在必行。因此，對配電網(wǎng)通信建設(shè)進(jìn)行深層分析具有重要意義，配電網(wǎng)通信建設(shè)需要從方向上對其進(jìn)行指導(dǎo)，以免重蹈20世紀(jì)90年代配電網(wǎng)通信的覆轍。

2 現(xiàn)狀及原因分析

我國配用電系統(tǒng)及業(yè)務(wù)應(yīng)用一直處于較低水平。曾經(jīng)有過多次集中試點及示范工程建設(shè)，但并未對配用電系統(tǒng)大規(guī)模推廣提供契機。究其原因，是投資與回報的相互關(guān)系。

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的建設(shè)一直受投資和回報兩方面因素的共同作用。

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的最大特點是分布廣泛，通信節(jié)點遍布配電網(wǎng)各個部分，具有接近電話和廣電網(wǎng)的通信規(guī)模。由于其巨大的規(guī)模，配電網(wǎng)通信系統(tǒng)將具有非常可觀的投資價值。

一直以來，我國配電網(wǎng)需要通信的功能僅限于配電網(wǎng)自動化和遠(yuǎn)程抄表業(yè)務(wù)等，限于落后的通信技術(shù)，只能實現(xiàn)簡單的對通信要求低的功能，復(fù)雜的具有較強實用價值的功能不能實現(xiàn)或不敢實現(xiàn)，從而使得投資配電網(wǎng)通信系統(tǒng)帶來的回報非常有限。

可見，相對配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的巨大投資，當(dāng)前我國配電網(wǎng)中各種功能帶來的效益回報很少，這種投資與回報的不平衡直接造成了我國一直以來配電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)的落后局面。

隨著智能電網(wǎng)概念的提出和我國電網(wǎng)智能化建設(shè)的推進(jìn)，智能配電網(wǎng)中的自動化功能水平得到極大提升，更高的供電可靠性要求更先進(jìn)的配電自動化控制手段，分布式電源以及智能用電等業(yè)務(wù)均要求一個穩(wěn)定可靠的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)作為它們的支撐，這種支撐體現(xiàn)為回報的增多和豐富。同時，隨著多網(wǎng)融合建設(shè)的推進(jìn)，配電網(wǎng)通信系統(tǒng)提供三網(wǎng)融合的用戶接入通道，更能夠體現(xiàn)系統(tǒng)投資的回報增多。

另一方面，隨著新技術(shù)（如光通信技術(shù)和新型無線通信技術(shù)）在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，新技術(shù)能夠提供更強的通信性能和可靠性，能夠更好地支撐新的配電網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，相當(dāng)于投資回報增大。通過對通信體系的合理規(guī)劃，新型通信技術(shù)將有可能降低整個配電網(wǎng)通信系統(tǒng)及后續(xù)建設(shè)的投資。

因此，在回報極大增加的情況下，在來自電網(wǎng)公司和用戶以及社會效益的需求推動下，發(fā)展配電網(wǎng)通信具有強大的驅(qū)動力。

更好的通信效果和多方面需求造成驅(qū)動力增大，由驅(qū)動力增大帶來更多的投資和由新技術(shù)帶來的低成本共同作用，促進(jìn)我國配電通信系統(tǒng)建設(shè)的實施。

3 配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的特點

（1）多業(yè)務(wù)復(fù)用

過去的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)均依賴于業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在，配電網(wǎng)自動化、負(fù)荷控制、用電信息采集等配電網(wǎng)系統(tǒng)各自擁有各自的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)，各自獨立。在智能電網(wǎng)框架下，多種配電網(wǎng)范圍的業(yè)務(wù)均需要通信系統(tǒng)的支撐，而且通信范圍比以前更廣，通信節(jié)點更多，同時為了統(tǒng)一管理，需要應(yīng)用一套統(tǒng)一的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)。這種統(tǒng)一的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)勢必具有多種業(yè)務(wù)通用的特點，主要有以下問題。

· 通信性能需求

不同配電網(wǎng)業(yè)務(wù)具有不同的通信性能需求，如配電網(wǎng)自動化要求通信容量較小而通信時延敏感，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)則要求較大的通信容量。這些業(yè)務(wù)之間的復(fù)用勢必互相影響通信性能。

· 可靠性需求

多種配電網(wǎng)業(yè)務(wù)之間具有不同的通信可靠性需求，如智能配電網(wǎng)自動化和分布式電源控制可靠性等級高于用電信息采集，具有高可靠性需求的通信網(wǎng)需要具有通道保護(hù)和通信負(fù)載控制。

· 安全性需求

不同配電網(wǎng)業(yè)務(wù)具有不同的安全性需求，同時之間也不能具有直接互聯(lián)的通信通道，這要求不同業(yè)務(wù)網(wǎng)在通信網(wǎng)中具有適當(dāng)?shù)母綦x手段。

（2）系統(tǒng)分布廣、終端數(shù)量龐大

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)是一種配電網(wǎng)范圍的通信系統(tǒng)，覆蓋范圍廣，終端數(shù)量龐大。系統(tǒng)甚至具有同電話網(wǎng)相近的規(guī)模，這種規(guī)模的系統(tǒng)勢必具有如下特點。

· 建設(shè)工程量和投資巨大

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)接近終端位置的通信網(wǎng)絡(luò)和終端具有龐大的數(shù)量，其建設(shè)成本和設(shè)備成本具有龐大的規(guī)模。

· 維護(hù)工作量大

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)具有接近通信配電網(wǎng)的規(guī)模，其運行和維護(hù)具有接近配電網(wǎng)的工作量，其維護(hù)將成為較大的問題。

（3）配電網(wǎng)環(huán)境多種多樣

我國幅員遼闊，各地地理環(huán)境不同，經(jīng)濟發(fā)展水平不同，現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境多樣。同時各地配電網(wǎng)多種多樣，不僅在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上有所不同，電壓等級、工程實施方面也有所不同。越靠近用戶各種非技術(shù)因素對配電通信網(wǎng)的影響越大，這些因素限制了配電網(wǎng)通信的應(yīng)用和發(fā)展。

綜上所述，以上這些因素，是配電通信網(wǎng)有別于電力主干網(wǎng)和公網(wǎng)接入網(wǎng)的主要體現(xiàn)，也是制約配電通信發(fā)展的關(guān)鍵因素。

4 關(guān)鍵問題探討

由以上分析可見，當(dāng)前的配電網(wǎng)通信建設(shè)機遇和挑戰(zhàn)并存。為了避免過去投資的失敗，保證當(dāng)前智能電網(wǎng)框架下配電網(wǎng)通信建設(shè)的順利進(jìn)行，必須全面系統(tǒng)地對配電網(wǎng)通信建設(shè)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行逐一分析。

（1）建設(shè)投資

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)規(guī)模龐大、終端數(shù)量眾多，工程建設(shè)投資巨大，因此具有成本敏感特征。在這種情況下，通信系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計、通信技術(shù)的選擇必須考慮到整個系統(tǒng)的成本控制。

可采取對不同通信可靠性及性能需求、不同終端數(shù)量和位置等業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)分；對相同業(yè)務(wù)通信路徑的業(yè)務(wù)進(jìn)行通道復(fù)用等系統(tǒng)成本壓縮手段對系統(tǒng)進(jìn)行合理網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和技術(shù)選擇，能夠有效減少系統(tǒng)的建設(shè)投資。

（2）效益體現(xiàn)

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的效益并不能直接體現(xiàn)于通信系統(tǒng)本身，而體現(xiàn)在配電網(wǎng)智能化功能中。因此，必須對我國智能電網(wǎng)框架下的配電網(wǎng)業(yè)務(wù)功能進(jìn)行評估，分析研究我國智能配電網(wǎng)功能體系同國外的不同，以針對其效益體現(xiàn)指導(dǎo)通信支撐系統(tǒng)的投資和建設(shè)。

（3）建設(shè)維護(hù)

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)作為規(guī)模龐大的通信系統(tǒng)，其面臨工程建設(shè)上的技術(shù)困難和大量的工程建設(shè)成本。工程建設(shè)成本有可能占據(jù)系統(tǒng)總投資相當(dāng)大的一部分。同時，作為接近低壓配電網(wǎng)規(guī)模的通信系統(tǒng)，其運行維護(hù)工程量非常大，有可能涉及大量基層電工的技能培訓(xùn)。同時，一旦系統(tǒng)設(shè)備或線路可靠性不高，將造成巨大的維護(hù)工作量。

（4）管理運行體制

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)同樣面臨管理運行體制的困難。系統(tǒng)規(guī)模龐大且承擔(dān)了不同配電網(wǎng)業(yè)務(wù)，使得電網(wǎng)公司有可能單獨成立部門對配電網(wǎng)通信系統(tǒng)進(jìn)行管理運行。

（5）我國配電網(wǎng)的多樣性

我國配電網(wǎng)發(fā)展不均，不僅在用戶分布、環(huán)境上存在多樣性，而且在經(jīng)濟發(fā)展水平、用戶用電習(xí)慣上也具有較大差異，這直接影響到系統(tǒng)的效益體現(xiàn)。從經(jīng)濟效益角度分析，區(qū)別對待不同配電網(wǎng)情況以確定配電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)模式具有重要意義。

（6）安全性

在智能電網(wǎng)框架下，配電網(wǎng)具有自愈與用戶交互能力，多種原先非自動的配電網(wǎng)功能現(xiàn)在具有了遠(yuǎn)程控制能力。因此在通信層面提供安全防護(hù)措施具有重要意義。

（7）產(chǎn)業(yè)推進(jìn)

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)中用到的裝備和設(shè)備并不全為市場中的成熟產(chǎn)品，相當(dāng)一部分需要針對配電網(wǎng)通信進(jìn)行二次開發(fā)。廠家不愿意承擔(dān)開發(fā)風(fēng)險，需要電網(wǎng)公司或管理部門出臺標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t，對新產(chǎn)品進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)定，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（8）多網(wǎng)融合

低壓配電網(wǎng)電力線路具有電力特有的最后一公里接入通道，采用電力獨特的光電復(fù)合纜提供對用戶的FTTH接入，為用戶提供電視、電話、數(shù)據(jù)和電力信息四網(wǎng)合一接入。在多網(wǎng)融合接入中，具有專網(wǎng)和公網(wǎng)復(fù)用通道的特點，這種復(fù)用在別的行業(yè)專網(wǎng)通信系統(tǒng)中不曾出現(xiàn)。

（9）業(yè)務(wù)依賴

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)作為配電網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的支撐，其發(fā)展必將受到業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響與局限。當(dāng)前世界各國對智能配電網(wǎng)的研究均處于研究階段，最終智能配用電業(yè)務(wù)的應(yīng)用模式還并不明確，在這種情況下，超前建設(shè)配電網(wǎng)通信系統(tǒng)以致超出了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求，造成投資浪費。因此配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的建設(shè)需要按階段逐步實施，從簡單到復(fù)雜，每一個階段滿足對應(yīng)配電網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求。在這樣的發(fā)展過程中同時要注意階段的連續(xù)性，在技術(shù)和體系上具有可承接性，同時要盡量減少階段轉(zhuǎn)換的改造投資。

5 配電網(wǎng)通信建議

（1）深入智能配電通信需求調(diào)研

對未來智能電網(wǎng)中的配用電通信需求進(jìn)行合理預(yù)測。對國內(nèi)不同環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展水平地區(qū)的配用電業(yè)務(wù)需求做出合理預(yù)測；深入了解國內(nèi)不同地區(qū)的配電網(wǎng)建設(shè)模式，了解配電網(wǎng)工程施工、外界環(huán)境、運行管理體制等非技術(shù)因素。

（2）開展智能配電網(wǎng)通信技術(shù)的研究與推進(jìn)

研究配電網(wǎng)通信技術(shù)，開展電力專用通信技術(shù)研究，公網(wǎng)通信技術(shù)的電力專網(wǎng)化應(yīng)用研究；開展配電網(wǎng)通信體系研究，開發(fā)配用電業(yè)務(wù)與配電通信網(wǎng)的通用接口；開展配電網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)體系研究，引導(dǎo)社會力量投入；開展配電網(wǎng)通信安全技術(shù)研究。

（3）對配電網(wǎng)通信外圍體制進(jìn)行慎重考慮

研究電網(wǎng)對配電通信網(wǎng)的管理體制；研究配電通信網(wǎng)運維體制；研究配電通信網(wǎng)的資產(chǎn)歸屬和商業(yè)模式。

（4）加大力度推進(jìn)智能配電網(wǎng)發(fā)展

配電網(wǎng)通信作為配電網(wǎng)智能功能的支撐，其效益體現(xiàn)在配電網(wǎng)智能功能中。應(yīng)當(dāng)推進(jìn)智能配電網(wǎng)的發(fā)展和智能功能的應(yīng)用，實現(xiàn)電網(wǎng)對配電網(wǎng)通信的需求和效益回報。

1 雷錫社，劉敏.低壓配電網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用介紹.現(xiàn)代電子技術(shù)，2002(10)：14～17

2 張樺.配電自動化中的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)研究.山東大學(xué),2005

3 姚建國,周大平,沈兵兵等.新一代配電網(wǎng)自動化及管理系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn).電力系統(tǒng)自動化,2006(8)

4 唐愛紅,程時杰.配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的分析與研究.高電壓技術(shù),2005(5)

5 葛俊,童陸園,馬曉強.配電系統(tǒng)綜合自動化的發(fā)展及構(gòu)想.電力學(xué)報,1998(04)

6 譚文恕.關(guān)于配電自動化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約.電力系統(tǒng)自動化,1999(16)

7 藺麗華,劉健.配電自動化系統(tǒng)的混合通信方案.電力系統(tǒng)自動化,2001(23)