配電網電力通信技術混合組網分析

林宇峰

摘要：針對我國配電網電力自動化系統中，接入網絡通信組網方式主要采用單一的光纖專用組網方式或單一的EPON通信技術的現狀，為實現原有通信網絡與新建網絡兼容運行，并為單一通信網絡擴容提供更多選擇，介紹了配電體系網絡，分析配電通信網的特點，并對配網通信組網方案進行了探討，提出把無線專網與光通信組網靈活結合，實現資源最優化利用。

關鍵詞：配電網;通信網絡;混合組網

引言

在現代電力需求背景下，配電網自動化是必然的發展趨勢。通過配電網自動化的應用，可以實時對配電網的運行情況進行分析，以此確認配電網的狀態，此時當配電網出現異常現象時，會產生相應的異常數據，此時管理人員可以通過數據波動，第一時間得知異常點、異常范圍，甚至是異常類型，同時配電網還會自動啟用保護機制，例如隔離異常點，避免異常現象擴張，有利于電力供配質量。

1配電通信網概述

電力通信接入網主要隨配電自動化及營銷系統配套建設，承載配電自動化、配變監測、用電信息采集等業務。目前電力骨干通信網已建設的有線光纖傳輸網，傳輸穩定，基本解決了電網的信息化管理問題。配電通信網主要采用EPON通信技術、光纖專用組網方式并依靠電力骨干通信網作為上聯通道。配網系統中的數據業務具有接線復雜、分布分散、通信點多、單個通信點信息量少但基礎數據庫的信息量非常龐大的特征。同時在配網應用中，光纖設備成本高、維護復雜，覆蓋到各級配網自動化終端施工難度較大。配用電通信網具有以下特點：

（1）通信節點數量多

配電系統中分布柱上開關、環網柜、分支箱、配電室以及保護自動化設備等設備裝置，這些設備主要用來采集用戶用電數據，例如，一個小區內每棟大樓中的每個單元都安裝ONU終端，普通小區的ONU數量可達上百個。

（2）通信節點分布廣

配用電通信系統設備一般隨配電設備安裝，覆蓋整個城市和郊區，比如線路上配電設備之間相隔較遠，在一些邊緣空曠的地域，節點的分布就更加分散。

（3）通信數據量小

配用電通信網中的設備主要有環網柜、分支箱、柱上開關等設備，通信終端采集的數據多為監控設備信息和用戶用電信息，即每個節點采集到的數據量很小（字節級別）。

（4）通信方式多樣化

由于配電通信網設備分布廣，不同區域、不同條件下的通信接入技術各不同，現有的通信接入技術主要分為無線和有線兩種方式，選擇單一或者混合接入技術要根據設備實際分布情況判定。

（5）通信網絡拓撲結構復雜

通信設備一般沿配電線路分布，網絡拓撲結構呈樹形、星形或者環形分布，網絡拓撲復雜。

2配網中電力通信技術混合組網

2.1SDH骨干網+EPON接入網

EPON系統對于分光器級數沒有理論限制，但每個終端設備ONU的光通道衰減應小于24dB。由于光纜布放隨著電纜走向實施，因此所轄電網內變電站基本實現光纖全覆蓋，光纖網絡具備向配電線路延伸的網絡基礎，具備了EPON組網的通信介質條件。然而此方案實施過程中會遇到一系列問題：

（1）光纜敷設難度大，成本高。導致這一情況的原因主要是：在部分地市變電站之間橫跨江河，跨江敷設光纜對技術和成本要求都高;另一方面，位于密集老城區的地埋電纜線其走線槽并沒有給光纜預留足夠的空間，遇此情況則必須掘開地面重新增設光纜走線槽。

（2）施工難度大。無論采用架空線纜還是地埋線纜，敷設電纜需與用戶側等各方面協調，征得其同意才能走線。

（3）設備安裝困難。新增設備體積較大且數量多，而部分通信機房空間有限。

（4）存在不穩定因素。目前地市城區建設或者拆遷較多，光纜很極易被破壞從而通信中斷;同時，冰雪等自然災害導致光纜中斷導致采集信息全面中斷。因此在配用電網建設中僅依靠有線網建設成本高，施工難度大，自然災害影響嚴重。

2.2配置管理

配置管理主要負責對EPON系統內所有運行所需的數據資源進行組織整合，以此對網絡系統的配置進行維護，同時在基礎配置條件下，根據運行狀況的變化自動對配置進行調節。在EPON系統配置管理啟動時，用戶可以自行選擇其運行模式，即自動運行、手動運行，運行之后會形成光線路終端、光網絡單元的拓撲圖，此時用戶根據拓撲圖上的變化，可以直觀判斷當前光線路終端、光網絡單元是否正常，另外當拓撲圖生成之后，EPON系統中的SNMP管理進程會依照順序對下層代理進程進行查詢，并不斷收集其中的設備信息，之后將收集到的信息存放進自帶數據庫，以此完成數據庫更新，確保系統運行的實時性。

2.3SDH骨干網+LTE無線專網

2011年3月，首個基于LTE230無線寬帶的用電信息采集通信系統在浙江海鹽成功建成，首次將LTE技術引入電力系統。配電通信中的無線專網數據采集方式可設計為星型、環型、鏈型等。這些組網方式的特點是基帶單元（BaseBandUnit，BBU）與不同遠端射頻單元（RemoteRadioUnit，RRU）之間通過多條光纖直連，組網簡單，擴容方便，信號經過的環節少，線路可靠性較高。但是該系統仍然存在以下問題：（1）基于射頻的無線信號受無線覆蓋范圍受地域、建筑影響而不同程度的衰減，對于密集建筑群存在盲區，無法形成全覆蓋。（2）星型組網方式耗費的纖芯數較多;鏈型使用纖芯少，但是分光器逐級分光連接，隨著分光的級數增加，線路可靠性逐級降低。可以看出，上述無線組網方式與EPON光纖組網結。

2.4故障管理

EPON系統在運行當中難免會出現相應的故障，所以為了及時了解并處理故障，需要通過故障管理來實現目的。故障管理主要具備兩項功能，即故障檢測以及故障定位，其中故障檢測就是通過光線路終端、光網絡單元的數據曲線，判斷兩者是否存在異常，如果存在異常，那么就會得到相應的異常數據，這就是檢測異常的根據。之后針對異常現象，故障管理會直接鎖定異常點，同時根據數據段的分布，不斷擴張鎖定范圍，直至鎖定范圍外部沒有異常數據為止，此時就能夠確認異常的具體位置，完成故障定位功能。另外，在故障定位的同時，故障管理還會根據故障的范圍、影響程度發出不同級別的警報，以此提醒用戶。

2.5SDH骨干網+EPON接入網+LTE無線專網

考慮到不同環境下的干擾和衰落等影響，在不同密集型區域使用不同的接入方式。在建筑過于密集的片區，變電站之間距離相對較近，則可以采用EPON接入網，不僅充分利用了光纖通信資源，而且有效避免了射頻信號多徑衰落嚴重造成的信息失真。而在采集點比較稀疏、變電站距離過遠，或敷設電纜環境較惡劣地區，則采用LTE無線專網，從而降低施工難度并有效控制成本。考慮到無線專網的射頻傳輸方式存在被非法竊取的可能性，而EPON有線光通信方式高效可靠，因此對于不同安全等級的業務可采用不同的采集方式。

結語

EPON具有速率高、性能穩定、安全可靠的特點，LTE系統具有廣覆蓋、低成本以及對電力業務的適用性的優勢，兩者都適用用于電力配用電網。隨著多種電力業務的開展和終端數量的增加，多樣化、智能化、規模化的智能電網建設將逐步深入。本文提出結合EPON技術與LTE系統，形成優勢互補，實現最大化利用現有電力通信網絡資源，從而使電力通信網更加完善、可靠，為整個電力系統的通信安全奠定堅實的基礎。

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