適用于山谷地區供電維護系統

張珮明

（廣東電網有限責任公司電力調度控制中心，廣東 廣州510600）

在高山密林的育林區，人煙罕至，只有少量的護林員住在山谷之中。由于護林員居住的林間山谷地區遠離居民聚集區，若采用長距離輸電線供電，建設難度大，維護成本高，電費收益遠遠低于建設和維護成本，不能接入供電局電網系統。由于護林員居住的地區處于高山的山谷地區，運營商信號基站受到高山遮擋，信號無法覆蓋，沒有通信網絡。

為解決護林員的用電和通信需求，有必要設計一套適合高山密林之間，遠離居民聚集區的山谷供電和通信系統，以實現供電通信全覆蓋，滿足護林員的生活需求，提升護林員的生活質量。

1 技術背景

分布式發電指的是為滿足用戶特定的需求、支持現存配電網的經濟運行或同時滿足這兩方面的要求，且在用戶現場或靠近用戶現場配置功率為數kW到50 MW的小型、與環境兼容的發電系統。分布式發電技術主要包括光伏發電技術、風力發電技術、燃料電池發電技術、燃氣輪機/內燃機/微型燃氣輪機發電技術、生物質能發電技術以及分布式發電的儲能技術等。

光伏發電是一種將太陽能輻射能通過光伏效應、經光伏電池直接轉換為電能的發電技術，它向負荷直接提供直流電或逆變器將直流電轉換為交流電。

離網供電系統的電能計費信息不能按照普通的電力線路載波方式傳送回計量主站。而且，由于地處高山山谷且人煙罕至，運營商信號基站受到高山遮擋，信號無法覆蓋，沒有公網通信網絡，電能計費信息也不能利用公網進行傳送，因此需要設計建設一套電力專用通信系統。

電力無線專網具有通信容量大、通信安全度高、建設周期短等特點，可滿足電力系統各種不同通信應用場合，不對公眾開放，能快速組建網絡。

2 離網供電系統

由于林間山谷地區遠離居民聚集區，若采用長距離輸電線供電，建設難度大，維護成本高，電費收益遠遠低于建設和維護成本，不能接入已有的供電局電網系統，可根據山谷的自然條件，利用太陽能、水能等自然能源，獨立供電。設計的離網供電系統如圖1所示。

圖1 離網供電系統

在離護林員居住的山谷尋找開闊的平地或山坡，安裝太陽能板。由于地處山谷，往往有溪流或小河，可安裝小型水力發電機。將以上小型發電設備產生的電能存貯至蓄電池中，由直流/交流逆變器（DC/AC）將直流電源轉為220 kV交流電源，轉入220 kV供電線路，實現民用供電。

3 通信系統設計及其供電方式

由于設計的是離網供電系統，因此，電能計費信息不能按照普通的電力線路載波方式傳送回計量主站。而且，由于地處高山山谷且人煙罕至，運營商信號基站受到高山遮擋，信號無法覆蓋，沒有公網通信網絡，電能計費信息也不能利用公網進行傳送。需要設計建設一套電力專用通信系統。如圖2所示。

圖2 電力專用通信系統

3.1 山谷用戶側

用戶的電能表采集用戶用電量信息，通過微功率無線傳送至集中器（TTU），集中器內置遠程通信模塊與無線網關通信。

儲能設備側配置無線終端（CPE），采集的蓄電池、逆變器的電量信息通過CPE發送至無線網關。

太陽能光板和小型水力發電機監測器通過微功率無線連接CPE。

電力用戶或通信測試人員可以手持無線終端（CPE）連接無線網關，實現應急通信或信號測試。

無線網關通過饋線連接射頻天線。

其中，電能表安裝在用戶側，集中器安裝在220 kV線路桿上，無線終端安裝在蓄能設備機柜內，無線網關安裝在地勢較高且相對開闊的220 kV線路桿上，射頻天線安裝在對應的220 kV線路桿頂。

3.2 供電所

在山谷用戶所屬電網營業廳或供電所等地勢較高的樓宇安裝電力無線通信宏站。在電網營業廳或供電所通信機房安裝核心路由器、交換機、基帶處理單元（BBU），在樓頂安裝射頻拉遠單元（RRU）和射頻天線。連接方式如圖2所示。

3.3 業務主站

在計量中心配置業務主站系統，通過電力光傳輸網與各供電所、營業廳進連接。

4 監控系統

在小型發電社誒側的太陽能光板和水輪機安裝監測器。

儲能設備機柜內安裝煙霧傳感器、溫度傳感器和攝像頭。

所有監控設備采集的信息通過儲能設備機柜內的CPE進行傳輸。

監控系統如圖3所示。

圖3 監控系統

通過以上的供電系統、通信系統和監控系統，可實現林地高山山谷地區散點居住點的電力用戶電力供應，并實現電費遠程抄表，電力設備遠程監控等功能。

在緊急情況，如森林火警、泥石流等情況，電力用戶可通過手持無線終端，利用電力系統的無線通信設備，對外呼救或報警。

5 結束語

通過建立了一套離網供電系統和一套電力專用通信系統和電力設備遠程監控系統，滿足偏遠山谷地區居民的供電及通信需求，實現離網用戶供電，遠程電力抄表、遠程電力設備監控和應急通信等功能。