智能配電網通信組網技術的應用

鄒曉明

摘要：隨著智能配電網的快速發展以及電力服務民生理念的深入人心，對其重要組成部分并起到關鍵支撐作用的通信系統提出了越來越高的要求。本文就智能配電網通信組網技術的應用展開探討。分析了智能配電網通信網業務需求，比較了EPON、PLC技術、電力無線寬帶、工業以太網等組網技術，為智能配電網的通信網絡規劃、建設提供參考。

關鍵詞：智能配電網；通信技術；組網方式

引言

智能電網作為電網體系技術革新的新動向，是改變電力系統未來面貌的發展新模式之一。我國電力企業近年來持續推動電力系統朝著智能化發展，其中輸電、變電領域經過多年建設，已經具備一定的基礎，但是處于智能電網末端的配電網，由于其規模巨大、分布廣、環境惡劣、變動頻繁等特點，發展較為滯后，是今后的建設重點。隨著自動化技術和電力設備智能化水平的提高，電力系統對通信網絡的安全性、可靠性、易運維等方面也提出更高的要求，配網通信系統已逐漸成為整個智能電網建設的重點環節。

1智能配電網通信網業務需求分析

智能配電網的業務主要有4種，第一種是保護類的智能配電方式，它對于通信安全有著很高的要求，因為該種通信方式不能更改路由，所以很容易影響到配電網的運行；第二種是控制類業務，它對于通信安全也有很高的要求，與保護類的配電方式相比，它的時延標準達到秒級，同時它也可以通過切換路由來滿足日常的突發情況；第三種是信息檢測類，該種方式即使出現故障也不會對配電網造成很大的影響；第四種是視頻類業務，它對于帶寬有著很高的要求，網速需要高于2Mbit/s。這4種業務對于配電網都起到一定的推動作用，在開展具體工作時要合理選擇。

2智能配電網通信組網技術的應用

2.1 EPON組網技術

EPON組網技術是指基于以太網的無源光網絡，是一種點對點的技術，可以有效節約寬帶資源和光纜資源，EPON組網技術使用的設備具有很高的安全性，可以很快地建立網絡，而且需要的成本也非常低。另外，EPON組網技術可以靈活便捷的組成很多種拓撲網絡結構，比如，樹形拓撲結構以及環形拓撲結構等。EPON組網技術主要需要以下幾種設備：（1）光纜終端設備，主要用來進行光纖干線的連接，上行速率是10Gb/s，下行速率是1.25Gb/s，單機可以支持128個PON口以及8192個ONU口，每個用戶可以支持八個優先級的業務。（2）分光器，EPON組網技術的分光器可以支持1：64的分光比。（3）光節點，光節點可以支持雙PON口，進行微秒級別的切換，主要包括多個橋接收放大器網絡監控設備、光接收機以及上行發射機。光節點主要有以下功能：可以進行OLT發送廣播數據的接收；可以接收并響應OLT發出的指令；可以進行數據的緩存。（4）饋線遠方終端，主要是指安裝在配電網饋線回路的開關柜以及柱上開關等位置的遠方終端，具備故障電流的檢測、遙信以及遙控等功能。（5）站控終端，主要是指安裝在配電網饋線回路的配電所以及開閉所等位置的遠方終端，具備故障電流的檢測、遙信以及遙控等功能。（6）配電變壓器遠方終端，主要用來進行配電變壓器多種運行參數的測量以及監控。

2.2 PLC技術

PLC是指電力線載波通信，是電力系統特有的通信方式。它利用電力線纜作為傳輸媒介，并通過載波方式傳輸語音和數據信息。PLC技術優點是在少量鋪放線路的同時具有較廣的覆蓋率，這一點有利于減少投資。在智能配電網中的建設問題上，PLC技術擁有十分大的潛力有待開發。該技術的通信信道有三個特點：第一是信道頻率響應不平坦，因為低壓電網的負載不同導致頻率不同而造成的；第二其通信上負載頻繁斷開，使頻率響應不斷變化，加之收地點影響而無法有效預測；第三是設備噪聲問題，使干擾較大。

2.3電力無線寬帶組網技術

目前，世界上使用比較廣泛的電力無線寬帶組網技術主要有全球微波互聯接入技術、無線傳感網絡技術以及3G/4G寬帶移動通信技術。我國在智能配電網中使用的電力無線寬帶組網技術主要是TD-LTE技術及公網GPRS。公網GPRS由于缺乏網絡自主性，且網絡安全存在隱患，目前作為專網、專線的補充手段。無線LTE專網建設速度快，一次可以接入1萬多個用戶，具有支持的信息機密技術較多、業務應用接口較多以及組網非常靈活的特點，可以進行智能配電網的應急通信、配電網自動化、接入現場作業終端以及信息采集和傳輸等業務，同時滿足電力業務信息安全及服務質量的要求，但是也存在信號容易受環境影響、站址選擇受限，無線頻率不理想，且有一定的不確定性，投資成本較高。

2.4 工業以太網交換機組網技術

使用工業以太網交換機與光纖組成IP網絡，鏈路帶寬大，可以滿足點各類電力業務接入需要。工業以太網交換機采用工業級標準，具有良好的環境適應性，滿足配網設備各種現場需求，同時具備環網保護標準，并針對工業傳輸信息長度較短、交換頻繁、周期信息較多、非周期信息較少的特點做出了優化。

3智能配電網通信組網技術的發展方向

3.1工業化、信息化、智能化三者的融合

智能配電網是智能電網中的重要環節之一。一般來說。110kV及以下的電力網絡是屬于配電網絡的，配電網它會將電力系統與分散的用戶連接起來。它充分利用現代科學技術、計算機技術以及網絡技術等將配電網在線數據、離線數據以及配電網數據等進行信息的整合，使得配電網在開展工作的時候可以被有效地監測、保護，從而避免一些不必要的問題產生。

3.2加強信息安全智能的構建

加強能源信息通信系統的安全基礎設施建設，就是根據信息重要程度、通信方式和服務對象的不同，科學配置安全策略。依托先進密碼、身份認證、加密通信等技術，建設能源互聯網下的用戶、數據、設備與網絡之間信息傳遞、保存、分發的信息通信安全保障體系，確保能源互聯網安全、可靠運行，提升能源互聯網網絡和信息安全事件監測、預警和應急處置能力。

3.3完善以太網的作用

科學技術是第一生產力，通過對于科學技術的利用，工業以太網通信在運行過程中所表現的可靠性高、靈活性高等優勢對于整個智能配電網的發展都是十分重要的。在工業方面將以太網交換機作為電網通信設備解決方案的首要選擇，它可以在促進電力設備在線監測技術發展的同時使其走向實用化的階段。很多企業的工業交換機協議的標準化早已完成，它主要有底層協議、網絡冗余協議以及管理協議等內容，如果采取的是不同廠家的產品，而且他們的互通性較好還可以實現混合組網。工業以太網交換機采用的是分段冗余、相切環等混合組網的方式，這種方式進一步提高了組網的可靠性，同時這樣的設計方案為電網建設提供了很多便捷。工業以太網交換機在生產管理、運行維護等方面產生了很大的作用，這也要求我們不斷對其進行優化升級來提高其技術。

結語

通過以上的分析，建議智能配電網采用工業以太網組網，末端以PLC技術作為延伸接入，并以無線公網作為分散補充的方式構建通信系統，以保證高帶寬、高安全、全覆蓋的技術支撐。隨著電力系統的發展以及電力服務的日益優質，通信組網技術的深入研究是必不可少的，要盡快在建設和運維等實踐找到適合智能電網的組網技術是目前配電網發展的迫切要求。

參考文獻

[1]劉春江.智能配電網通信組網技術及應用要點分析[J].數字通信世界，2016（2）：187，259.

[2]鄭旭東，吳岳奇.試析智能配電網通信技術的應用[J].經營管理者，2016，18：433.