智能配電網通信組網技術研究與應用

吳勝輝

摘要：電力需求的增長和低碳發展的要求促使配電網向著智能化方向發展。智能電網的實施使得一次、二次設備增多，電網規模擴大，現場和IT設備間傳輸的信息量也大大增加。波動性分布式電源的大規模并網，儲能裝置以及主動負荷的接入將極大地影響供電可靠性和電能質量，使得電網的控制變得更加復雜，容易造成通信可靠性問題。通信系統作為智能電網中智能量測、能量管理、自動控制及保護等功能的支撐，面臨很大的挑戰。

關鍵詞：智能配電網;通信組網;變電站設備

引言

近年來，隨著我國經濟建設速度地發展，對于許多建設項目的投資建設也進入了快速發展的階段，特別是我國電力通信系統地建設速度尤為顯著。目前我國電力通信系統地主干網絡已基本實現了傳輸媒介光纖化，業務承載網絡化，運行監視和管理自動化的要求。但是，對于其中最為重要的接入層網絡的配電通信網，卻因為諸多因素的影響，制約了智能配用電業務的應用。好在無源光網絡技術、全球微波接入互操作和電力線載波與OFDM的相繼成熟，并開始大范圍的應用在我國智能電網試點工程中，提高了傳輸帶寬的可靠性，成為近年來研究的熱點，并成為了智能配用電通信組網的發展趨勢。

一、智能配電網通信組網技術發展必要性

1.1成為衡量城市發展水平的重要因素

在工業4.0時代，建設智慧城市是未來城市發展的一個共同目標。隨著世界經濟與科學技術的高速發展，城市對清潔、高效、經濟、安全的電力能源的需求日趨加劇。因此，在智慧城市的諸多建設工程中，智能電網也成為關鍵項目之一。

1.2是改善民生的重要基礎設施

配電網是保障電力“落得下、用得上”的關鍵環節，是改善民生的重要基礎設施。隨著國家電網公司加強配網建設管理，對供電安全性、可靠性、適應性要求越來越高，對網絡規劃設計、接入管理、運行檢修、安全協調控制等也提出了更高得要求。因此，業務需求和配電設備應用場景對配電通信系統的安全可靠、可視運維、靈活接入也提出了更高的要求。因此可以說，智能配電網通信組網技術的發展是改善民生的重要基礎措施，應予以必要的重視。

1.3是工業化、信息化發展的需要

大力推進信息化、工業化建設，是企業提高核心競爭力的重要途徑。早在“七五”時期，我國電力企業就開始著手單項業務的信息化建設。幾十年一路走來，不懈耕耘。隨著業務的不斷發展，面臨的挑戰也越來越棘手：①國產化、自主化、硬件平臺越來越豐富，運維也越來越復雜。②系統越來越多，硬件越來越多，數據中心越修越大，利用率卻“居低不上”。③平臺不是不大，而是不“齊”，在借助平臺解決共性問題的同時也帶來了額外的負擔。業務應用的功能通常需要依賴平臺多個組件提供的服務，但是存在各組件接口標準不一致、系統需單獨與各組件獨立集成（配置），監控信息分散于各組件系統內等問題，影響系統開發與運維效率。④雖然系統越來越多，信息化覆蓋度越來越高，但企業級應用卻難以建成，企業信息化變成“以部門為戰”，基層人員工作量繁重，業務應用重復建設、數據不一致情況嚴重。這些問題都需要智能配電網通信組網技術的大力實施才能有效解決。

二、幾種智能配電網通信技術的研究

2.1對無源光網絡技術的研究

無源光網絡技術，專業名詞就是PON技術，這是一種由一點控制再到多點結構的單纖雙向光接入網絡。這套系統主要由三部分組成，分別是系統側的光線路終端、光分配網絡及用戶側的光網絡單元組成，其包括了從用戶端到服務提供端的全過程。就像網絡控制端一樣，光線路終端一般被放置在中央機房，用于對各個用戶進行分配和服務。而光分配網絡則一般是用在用戶的接入口處，還時常與用戶設備端合二為一，提供面向用戶的多種業務接入。光分配網絡在完成光信號功率的分配后，會為光線路終端和光分配網絡之間提供光傳輸通道，更加方便的完成傳輸任務。

而PON系統從光線路終端到連接的多個用戶側的光網絡單元進行傳輸數據，一般會采用廣播的方式進行。按照IEEE802.3ah協議的相關規則，每個數據幀的幀頭包含著之前注冊時分配的特定用戶側光網絡單元的邏輯鏈路標識。其目的是為了證明具體使用客戶的，本數據幀也是給用戶側光網絡單元中獨有的。另一方面，部分數據幀可以是給所有的廣播式和組播用戶側光網絡單元。一些來源于多個用戶側光網絡單元到光線路終端上行的數據，一般采用時分多址技術，分時隙給用戶側光網絡單元傳輸上行流量。

2.2對全球微波接入互操作技術的研究

WiMAX是一種無線寬帶城域網接入技術，一般被稱為全球微波接入互聯操作，能夠最大限度的將同定用戶和移動用戶無線的高速接入。全球微波接入互聯操作網絡體系分為兩個重要的組成部分，一個是核心網，另一個是接入網。而核心網中又包含了網絡管理系統和用戶數據庫等網關設備，主要是用來實現對用戶的使用功能驗證和使用服務的，同時還承擔了為提供與其他網絡之間的接口的重要功能。接入網包含了基站和移動用戶站，其主要是為全球微波接入互聯操作用戶提供無線接入。

2.3對電力線載波通信技術的研究

電力線載波通信，是PLC電力系統特有的通信方式。其傳輸媒介是電力線纜，并應用載波方式來傳輸語音信號，還額外承擔著調度電話和繼電保護信息的角色。就現實而言，中低壓電力線載波只為遠方集中自動抄表系統提供數據傳輸通道。同時，電力線載波信道復雜多變，需要克服的技術困難比較嚴峻。所以，需要采取編碼調制技術來提高信息傳輸的帶寬。

三、智能配電網通信組網方式

通過以上對配電通信網相關技術的敘述，智能配電網通信組網包含了兩個方式：一個是配網自動化覆蓋區域內。這一設施涉及的范圍廣泛，主要包含了開閉所、配電室和柱上開關等，用來達到遙信、遙測和遙控功能。其相對于過去的技術來說更加安全可靠、帶寬要求更高。應用高分光比的無源光網絡系統，用來實現對目標配電網區域的快速覆蓋，并合理的安排、光分配網絡分光網絡配置。可見，無源光網絡技術以其特有的技術優勢成為了配網自動化站點信息接入系統地首選。所以，通信網適合于用光纖方式。另一種是，配網自動化覆蓋區域外。該設備的建設是考慮到“十二五”期間所實施的配網自動化和智能用電互動服務的要求而制定的，但是因為國家政策和用戶使用能力等因素的限制，所以，目前還停留在寬帶PLC專網或L1rE無線公網的水平上。

四、結束語

作為關系國家能源安全和國民經濟命脈的公共事業機構，電力企業所在的整個行業都正面臨著人類對能源的需求越來越大，能源危機日益突出，積極尋求安全、可負擔和環保的能源供應問題，提升“發、輸、變、配、用”電力全環節的能源效率已成為現代智能網絡發展的共識。

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