淺談在配用電建設(shè)中電力通信網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)劃

摘 要：本文簡(jiǎn)單闡述了電力通信網(wǎng)特點(diǎn)，通過對(duì)電力通信網(wǎng)、配用電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢(shì)，提出了通信網(wǎng)在配用電系統(tǒng)中的組網(wǎng)規(guī)劃方案。

關(guān)鍵詞：電力通信；配用電 ；組網(wǎng)規(guī)劃

中圖分類號(hào)： U224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 現(xiàn)狀分析

1.1電力通信網(wǎng)現(xiàn)狀

目前本地區(qū)現(xiàn)有220KV變電所17座，110KV變電所58座，35KV變電所19座，10KV配電所2座，充電站1座。通過SDH技術(shù)組建運(yùn)行可靠，功能強(qiáng)大的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，建成的光傳輸網(wǎng)的拓?fù)湟原h(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主，網(wǎng)絡(luò)容量包含10Gb 、2.5Gb、622Mb、155Mb等幾種速率容量等級(jí)。電力通信網(wǎng)以滿足發(fā)電廠、變電站及公司生產(chǎn)基地各種通信業(yè)務(wù)需求為主，提供服務(wù)電力調(diào)度生產(chǎn)和管理的各類業(yè)務(wù)通道，目前運(yùn)行正常。但隨著地區(qū)配網(wǎng)體系的迅猛發(fā)展，與信息、營銷、配網(wǎng)等專業(yè)的業(yè)務(wù)結(jié)合的緊密性顯然不足，現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)不能很好地做好配用電自動(dòng)化系統(tǒng)的有力支撐。

1.2配用電通信網(wǎng)現(xiàn)狀

由于10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱， 供電能力受制約。配網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)程度不高，單輻射線路仍占相當(dāng)比例。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變動(dòng)大，終端量大且分布分散，故對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化的通信方式的配置尚沒有一個(gè)成熟的模式。

用電信息采集系統(tǒng)目前僅限于大電力客戶，0.4kV電力客戶用電信息采集還未全面開展，電能表及采集終端型式多樣、智能化水平不高。目前，系統(tǒng)內(nèi)支撐用電信息采集系統(tǒng)等營銷核心業(yè)務(wù)運(yùn)行的通信網(wǎng)絡(luò)資源不足，大量業(yè)務(wù)應(yīng)用依賴于無線公網(wǎng)通信，雖然在一定程度上解決了用電業(yè)務(wù)的通信需求，但存在的問題不可忽視：由于受無線公網(wǎng)通信技術(shù)體制、運(yùn)營性質(zhì)和通道安全性等問題的制約，一方面導(dǎo)致用電相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)降低，影響了用電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用；另一方面缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和管控機(jī)制，信息安全存在風(fēng)險(xiǎn)。此外，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，用電業(yè)務(wù)向?qū)拵Щl(fā)展，無線公網(wǎng)通信將無法滿足未來用電業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。負(fù)控系統(tǒng)主要采用230MHz無線專網(wǎng)，部分采用公網(wǎng)GPRS通信方式。集抄系統(tǒng)采用公網(wǎng)GPRS通信方式。由于頻點(diǎn)數(shù)量少、傳輸容量有限、頻率易受干擾、傳輸可靠性差，難以滿足配用電網(wǎng)可靠性、實(shí)時(shí)性、并發(fā)性和較大數(shù)據(jù)量傳輸需求及新增站點(diǎn)的需要。由此可見配用電信息上傳依賴公網(wǎng)，不僅費(fèi)用高，速率低，重要的是缺乏有效的管理。

1.3配用電網(wǎng)現(xiàn)狀

根據(jù)配電線路開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、箱式變電站、柱上開關(guān)等設(shè)備數(shù)量情況以及變電站配電線路數(shù)量，考慮留有充分余量得到每個(gè)配電子站向下的10kV通信接入網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)骨干接入網(wǎng)按每個(gè)變電站計(jì)算帶寬流量約為803Kbps。

對(duì)10KV線路，按每條線路采集點(diǎn)3相電壓、電流波形信息，每次擾動(dòng)數(shù)據(jù)在10s內(nèi)上送到電能質(zhì)量分析主站。根據(jù)相關(guān)需求，每變電站上聯(lián)帶寬為76.8kbps。

按照配電網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)（開閉站）的運(yùn)行和監(jiān)控需求，每個(gè)重要節(jié)點(diǎn)配置視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、運(yùn)行業(yè)務(wù)通道、語音業(yè)務(wù)。按平均每條配電線路2個(gè)開閉所考慮，視頻業(yè)務(wù)圖像格式質(zhì)量達(dá)到4CIF要求考慮，業(yè)務(wù)流量為2Mbps。運(yùn)行業(yè)務(wù)通道主要滿足就地操作票、工作票的接收和流轉(zhuǎn)需求，流量128kbps。語音業(yè)務(wù)按64kbps考慮。每條配電線路流量為4480kbps，每變電站需求流量為143360 kbps。

用電信息采集系統(tǒng)主要包括大用戶用電信息采集（電力負(fù)荷管理系統(tǒng)）和居民用戶用電信息采集系統(tǒng)，同時(shí)接入大用戶負(fù)荷管理終端、集中抄表終端等多種終端，自動(dòng)采集所有電力用戶的用電信息，實(shí)現(xiàn)客戶用電信息管理、負(fù)荷控制、預(yù)付費(fèi)控制等直接應(yīng)用功能，通過集抄終端接入公配變計(jì)量點(diǎn)電表，完成配變數(shù)據(jù)采集。現(xiàn)在江陰全市共有電表60萬戶，分別采用GPRS和電力線載波方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。用電基本業(yè)務(wù)流量?jī)H包括用電信息采集的電能表每日零點(diǎn)凍基本業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)項(xiàng)，峰值流量為 26.928K字節(jié)，需要通信通道帶寬215.424kbps。

2 發(fā)展趨勢(shì)

2.1電力骨干通信網(wǎng)方面

為適應(yīng)省公司提出了調(diào)控一體化、地縣調(diào)一體化等新的發(fā)展思路，現(xiàn)有電力骨干通信網(wǎng)的管理模式、組網(wǎng)模式與技術(shù)體制等發(fā)生相應(yīng)變革，如滿足高可靠性的要求。滿足大容量、高帶寬的要求，滿足靈活接入等等要求。電力骨干通信網(wǎng)不僅需要更高的網(wǎng)絡(luò)生存性及業(yè)務(wù)恢復(fù)能力。還需要來提供更高的帶寬來滿足各系統(tǒng)與中心服務(wù)器之間的海量的數(shù)據(jù)交互。能提供靈活方便的網(wǎng)元接入方式，適應(yīng)配電系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)業(yè)務(wù)點(diǎn)多、面廣、數(shù)據(jù)量小的特征。

2.2配用電方面

通過智能手段，組建系統(tǒng)，并能實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的主要功能，實(shí)現(xiàn)配電調(diào)控一體化系統(tǒng)功能要求，實(shí)現(xiàn)配電監(jiān)測(cè)與診斷功能要求以及滿足地區(qū)分布式電源、儲(chǔ)能裝置、微電網(wǎng)等新能源接入。提高配用電自動(dòng)化程度。

3 電力通信網(wǎng)在配用電系統(tǒng)中的建設(shè)

3 .1電力主干通信網(wǎng)建設(shè)

主干環(huán)網(wǎng)上承載著局端至各個(gè)變電站以太網(wǎng)通道以及自動(dòng)化業(yè)務(wù)，配電自動(dòng)化建設(shè)的局端及各變電站傳輸設(shè)備的業(yè)務(wù)接口數(shù)量及剩余帶寬已稍顯不足，需要對(duì)骨干層通信網(wǎng)需要改造。將現(xiàn)有2.5G主環(huán)升級(jí)為10G帶寬，由于接入層業(yè)務(wù)主要承載在支環(huán)節(jié)點(diǎn)上，所以需要考慮將支環(huán)同時(shí)升級(jí)為2.5G帶寬，以適應(yīng)新的配網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)需求。可以在原有主環(huán)網(wǎng)的中興S385設(shè)備進(jìn)行改造，將原有S385的交叉板更換為10G背板容量的CSF，并且新增10G速率的光板即可。隨著配網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)的接入，支環(huán)網(wǎng)上原有622M的帶寬將變得非常緊張，可以將原有的支環(huán)網(wǎng)采用的設(shè)備為中興ZXMP-S330設(shè)備，環(huán)網(wǎng)帶寬為622M。需要將原有網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行升級(jí)到2.5G。

3.2業(yè)務(wù)需求及流量分析

配用電自動(dòng)化系統(tǒng)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)有：配網(wǎng)自動(dòng)化“三遙”業(yè)務(wù)、集抄業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程抄表業(yè)務(wù)、無線視頻監(jiān)控、移動(dòng)語音調(diào)度、移動(dòng)巡檢圖片上傳、移動(dòng)人員定位。

綜合配電業(yè)務(wù)、用電業(yè)務(wù)帶寬需求，每變電站上聯(lián)帶寬需求的絕對(duì)估算值將達(dá)561Mbps。每變電站561Mbps上聯(lián)帶寬中，配網(wǎng)視頻業(yè)務(wù)和用電可視化業(yè)務(wù)帶寬需求490Mbps，占整個(gè)帶寬需求比例達(dá)87%；配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)（非視頻）為71Mbps。考慮到配網(wǎng)視頻業(yè)務(wù)和用電可視化業(yè)務(wù)的同時(shí)率較低，該類業(yè)務(wù)帶寬需求的實(shí)際估算值按絕對(duì)估算值490Mbps 的10%計(jì)取，約49Mbps。因此每變電站上聯(lián)帶寬需求的實(shí)際估算值按71Mbps+49Mbps計(jì)取，約120Mbps。

3.3組網(wǎng)規(guī)劃

3.3.1改造農(nóng)電網(wǎng)涉及到的155M環(huán)網(wǎng)

將澄區(qū)環(huán)網(wǎng)、澄西環(huán)網(wǎng)、澄東環(huán)網(wǎng)、澄南環(huán)網(wǎng)四個(gè)農(nóng)電傳輸網(wǎng)升級(jí)改造成為SDH帶寬為622M的網(wǎng)絡(luò)，并支持PTN功能，兼顧將來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要；9個(gè)622M支環(huán)根據(jù)配電網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展需要，逐步使用一體化設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的替換，實(shí)現(xiàn)SDH網(wǎng)絡(luò)與PTN網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡。

3.3.2電力系統(tǒng)接入網(wǎng)35kv變電站以下10kv線路通信改造

電力系統(tǒng)接入網(wǎng)35kv變電站以下10kv線路通信改造采用EPON技術(shù)與無線寬帶技術(shù)相結(jié)合的組網(wǎng)規(guī)劃，在縣城城區(qū)中心密集范圍以及重要用戶區(qū)域采用光纖EPON通信技術(shù)進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性傳輸，EPON通信采用“手拉手”組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，光纜鋪設(shè)采用ADSS24芯光纜；

3.3.3低壓配電通信網(wǎng)規(guī)劃

電壓為0.4kv的配電線路、配電柜（箱）、用戶表計(jì)、營業(yè)所、電動(dòng)汽車充電樁、分布式電源、微網(wǎng)接入及電力光纖到戶表等，用于用電信息采集、智能用電雙向互動(dòng)、電力光纖到戶等多種業(yè)務(wù)接入。我們重點(diǎn)在城區(qū)選擇1小區(qū)作為電力光纖到戶智能小區(qū)試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)用電信息采集、智能家居、電動(dòng)汽車充電樁、用戶自助繳費(fèi)系統(tǒng)、分布式能源等業(yè)務(wù)的全面覆蓋，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)的高智能化、提升電力小區(qū)整體用電智能感受與用電服務(wù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的用電客戶智能建設(shè)（圖1）；

智能用電小區(qū)建設(shè)整體方案集成了用電信息采集、電動(dòng)汽車充電樁管理、小區(qū)智能家居、小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)智能用電功能集中展示及電力公司和客戶之間的雙向互動(dòng)。

采用PTFFH（光纖復(fù)合纜）技術(shù)和EPON無源光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)光纖到戶，服務(wù)三網(wǎng)融合，用電信息等提供通道；建設(shè)包括用電信息采集、小區(qū)配電自動(dòng)化、電動(dòng)汽車充電樁管理、小區(qū)智能家居、等功能的智能用電小區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)各種信息的采集、分析、處理、控制，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)相關(guān)子系統(tǒng)的信息綜合利用，與小區(qū)物業(yè)管理子系統(tǒng)和智能用電小區(qū)95598網(wǎng)上互動(dòng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)集成。通過每個(gè)小區(qū)物業(yè)展示大廳的電子公告屏，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能用電小區(qū)系統(tǒng)的綜合展示；通過用戶家中的電視屏和智能交互終端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能家電的綜合展示。

結(jié)語

通過合理規(guī)劃、資源有效整合，建成技術(shù)先進(jìn)、實(shí)用性好，網(wǎng)絡(luò)可靠接入靈活統(tǒng)一的電力專用通信網(wǎng)，將為實(shí)現(xiàn)“ 一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)提供有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 高勇.電力通信網(wǎng)可靠性評(píng)估指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 [D].華北電力大學(xué). 2010.

[2] 李文姣.電力通信網(wǎng)數(shù)據(jù)上報(bào)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué) . 2012.