智能配电网通信技术的应用范文

随着我国电网系统建设力度的不断加大，电力通信系统的主干网络已经基本建立起来，并逐渐实现了传输媒介的光纤化、运行管理的自动化以及业务承载的网络化。然而，在智能配电网的通信系统当中，由于覆盖面广、节点多等特点，使得其建设的难度较大，并且成为制约电力通信网发展的一大因素。因此，要彻底的实现配电网的智能化，就必须以先进的通信技术为支撑，综合运用多种通信手段，建立起高速、双向、集成的通信系统，与电网结合形成一个整体的网络，提高电网实际资产的高效利用率和供电的安全稳定性，以促进电力行业的可持续发展。

1智能配电网通信系统特点和业务需求

1.1通信系统的特点（1）通信终端的节点数量较多。智能配电网中存在数量较多的变电站、开闭所和配电变压器，其中还包括线路的重合闸、无功补偿装置以及负荷开关等，因此需要大量的现场智能设备和远方终端节点对其进行监控，特别是在深入到低压用户的控制终端中的时候，则需要更多的终端节点。（2）通信距离较近。智能配电网中的区域DTU-TTU集中器等终端的数据通常是由小区的开闭终端单元而汇集和转发的，其实际的通信距离一般在＜5km的范围当中；同时，由于地区配电网所覆盖的实际区域也比较小，使得通信的距离也较近。（3）通信数据量较小。从目前的智能电网发展来看，主要采用的是电缆传输通信技术，但是由于电缆传输的信号质量较差，使得采集到的数据信息通常都是无法使用的，且智能配电网远方终端单元所监控对象的实际通信数据量也是有限的。

1.2通信系统的业务需求（1）ADO通信需求。ADO为智能配电网中的监测、控制和用户互动等业务提供通信保障，但却成为智能配电网中最为薄弱的一个环节，随着智能电网保护方式的不断发展，已经开始利用配网通信通道对其实现联纵网络保护。对于高级配电自动化通信需求而言，其单向通信通道的延长时间应＜500s，双向通信通道的延长时间则应＜1s，同时带宽应为30k级别。（2）AMI通信需求。由于智能电表要对用户的用电信息进行定期的收集，并向其传递实时电费和分时电价等信息，因此对于一个配电400个台区，20万户的智能电表，若每个电表每分钟传送300字节的信息量，其配电网通信的110kV站需要有至少20条的10kV出线，其带宽应＜0.01k/s。（3）AAM通信需求。为了提高电网资产的有效利用率，必须要对电网中的设备进行全生命周期的检测和管理，增加设备检修的频率和效率，以延长其实际的使用寿命。对于智能配电网的通信系统而言，由于设备状态运行监测是秒级业务，因此其单点流量应控制在4k左右。

2智能配电网中的通信技术

2.1无源光网络技术无源光网络（PON）技术是由一点到多点的单纤双向光接入网络的结构，主要是由系统侧光线路终端、用户侧光网络单元以及光分配网络三部分所组成。其中，OLT是一个交换路由器，同时也是一个多业务平台，通常放置在中心机房当中，主要提供面向PON的光纤接口，主要包括了光纤到家、光纤到办公室、光纤到路边和光纤到大楼等几种类型。目前，PON产品主要包括了GPON和EPON两大类别，GPON能够提供非对称的高传输速率，并且可以同时实现对GEM帧和ATM帧的承载；而EPON则是将PON技术应用到物理层面之上，利用其拓扑结构来实现对太网的接入。

2.2全球微波接入互操作技术全球微波接入互操作（WiMAX）技术的实质是一种无线宽带城域网接入技术，也就是我们通常所熟知的WMAN，实现了固定用户和移动用户的无线、高速的接入。WiMAX网络体系主要由接入网和核心网两大部分构成，其中核心网实现了用户认证、漫游、网络管理和提供接口等功能，而接入网组主要为WiMAX用户提供无线接入，具有很强的抗干扰能力。MIMO通信系统是全球微波接入互操作技术的一种，在发射端和接收端都设置了多个天线，能够对无线信道容量实现最大程度的有效利用，并保证通信的高速和可靠，已经成为无线通信领域中的佼佼者（见图2）。

2.3电力线载波通信技术电力线载波通信（PLC）技术是电力系统中特有的一种通信手段，它是将电力线缆作为传输的媒介，通过其载输方式来实现语音和数据信号的传输，且不需要额外设置通信线路，具有抗破坏能力强、传输可靠性高等优势特点，一般情况下所采用的是40~500kHz的传输频带，其传输速率为几十kbit/s；但是由于受到电力线信道的影响，PLC系统的实际传输距离较小。现阶段，电力线载波通信技术已经在35kV及以上的高压输电线路中实现了广泛地应用，主要承载的是调度电话、继电保护信息以及远动等；中低压的电力线载波技术则主要应用于远程抄表和配电自动化系统当中。

3通信技术在智能配电网中的应用

在2010年初，某省电力公司进行了智能电网的试点项目，对某工区的配电线路进行通信技术的设计和应用。按照配电网络的子站分布低密长距的特点，在设计时主要掌握了以下几个要点：①信息点（ONU）要按照物理线路的相关性进行分片区；②交接箱要就近设置，且分光器和交接箱实现同点布设；③在片区内采用总线型的分光结构，保证最大不超过8级；④对于环网型的线路选择“手拉手”的拓扑式结构。在对试点项目进行EPON设计的时候，考虑了变电站备份方案和手拉手方案两种，但是在备份方案当中，当EPON的光线路出现故障或者是OLT发生故障的时候，在切换另一线路中，2根光纤在同一个光缆中，通常只能对OLT进行备份，因此最终选择了“手拉手”方案。如图3所示，ONU的双PON口均为上行，并接入两个不同的变电站OLT之上，当某一线路或OLT出现问题的时候，就可以实现自动的切换，最终使得变电站的备份方案具有较大的可靠性。除此之外，为了确保其能够满足智能配电网的实际要求，并且保证其运行的安全性和可靠性，在此试点项目中，也对EPON网管、OLT网络层等进行了测试，安全部署则包括了终端认证、业务隔离和深度检测与防御三个层次。

4结束语

配电通信网是智能电力系统中及其重要的组成部分，同时也是智能配电业务发展实现的强大支持系统。不同通信技术都具有各自的优势和缺陷，因此，在对智能配电网选择通信技术进行应用的时候，工作人员应该结合配电网建设的实际情况，综合考虑各方面的因素，将通信技术有机的结合起来，以发挥其实际的作用。通常情况下，可以选择以PON光纤专网为主，宽带PLC为辅，GPRS等为补充的组网方式，既能够实现快速布网，又保证了稳定可靠。

作者：谢华 单位：国网江西省电力公司赣州供电分公司