適用于山谷地區(qū)供電維護(hù)系統(tǒng)

張珮明

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州510600）

在高山密林的育林區(qū)，人煙罕至，只有少量的護(hù)林員住在山谷之中。由于護(hù)林員居住的林間山谷地區(qū)遠(yuǎn)離居民聚集區(qū)，若采用長(zhǎng)距離輸電線供電，建設(shè)難度大，維護(hù)成本高，電費(fèi)收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建設(shè)和維護(hù)成本，不能接入供電局電網(wǎng)系統(tǒng)。由于護(hù)林員居住的地區(qū)處于高山的山谷地區(qū)，運(yùn)營(yíng)商信號(hào)基站受到高山遮擋，信號(hào)無法覆蓋，沒有通信網(wǎng)絡(luò)。

為解決護(hù)林員的用電和通信需求，有必要設(shè)計(jì)一套適合高山密林之間，遠(yuǎn)離居民聚集區(qū)的山谷供電和通信系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)供電通信全覆蓋，滿足護(hù)林員的生活需求，提升護(hù)林員的生活質(zhì)量。

1 技術(shù)背景

分布式發(fā)電指的是為滿足用戶特定的需求、支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行或同時(shí)滿足這兩方面的要求，且在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用戶現(xiàn)場(chǎng)配置功率為數(shù)kW到50 MW的小型、與環(huán)境兼容的發(fā)電系統(tǒng)。分布式發(fā)電技術(shù)主要包括光伏發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、燃料電池發(fā)電技術(shù)、燃?xì)廨啓C(jī)/內(nèi)燃機(jī)/微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)以及分布式發(fā)電的儲(chǔ)能技術(shù)等。

光伏發(fā)電是一種將太陽(yáng)能輻射能通過光伏效應(yīng)、經(jīng)光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電技術(shù)，它向負(fù)荷直接提供直流電或逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。

離網(wǎng)供電系統(tǒng)的電能計(jì)費(fèi)信息不能按照普通的電力線路載波方式傳送回計(jì)量主站。而且，由于地處高山山谷且人煙罕至，運(yùn)營(yíng)商信號(hào)基站受到高山遮擋，信號(hào)無法覆蓋，沒有公網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，電能計(jì)費(fèi)信息也不能利用公網(wǎng)進(jìn)行傳送，因此需要設(shè)計(jì)建設(shè)一套電力專用通信系統(tǒng)。

電力無線專網(wǎng)具有通信容量大、通信安全度高、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，可滿足電力系統(tǒng)各種不同通信應(yīng)用場(chǎng)合，不對(duì)公眾開放，能快速組建網(wǎng)絡(luò)。

2 離網(wǎng)供電系統(tǒng)

由于林間山谷地區(qū)遠(yuǎn)離居民聚集區(qū)，若采用長(zhǎng)距離輸電線供電，建設(shè)難度大，維護(hù)成本高，電費(fèi)收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建設(shè)和維護(hù)成本，不能接入已有的供電局電網(wǎng)系統(tǒng)，可根據(jù)山谷的自然條件，利用太陽(yáng)能、水能等自然能源，獨(dú)立供電。設(shè)計(jì)的離網(wǎng)供電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 離網(wǎng)供電系統(tǒng)

在離護(hù)林員居住的山谷尋找開闊的平地或山坡，安裝太陽(yáng)能板。由于地處山谷，往往有溪流或小河，可安裝小型水力發(fā)電機(jī)。將以上小型發(fā)電設(shè)備產(chǎn)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(zhuǎn)為220 kV交流電源，轉(zhuǎn)入220 kV供電線路，實(shí)現(xiàn)民用供電。

3 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其供電方式

由于設(shè)計(jì)的是離網(wǎng)供電系統(tǒng)，因此，電能計(jì)費(fèi)信息不能按照普通的電力線路載波方式傳送回計(jì)量主站。而且，由于地處高山山谷且人煙罕至，運(yùn)營(yíng)商信號(hào)基站受到高山遮擋，信號(hào)無法覆蓋，沒有公網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，電能計(jì)費(fèi)信息也不能利用公網(wǎng)進(jìn)行傳送。需要設(shè)計(jì)建設(shè)一套電力專用通信系統(tǒng)。如圖2所示。

圖2 電力專用通信系統(tǒng)

3.1 山谷用戶側(cè)

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(nèi)置遠(yuǎn)程通信模塊與無線網(wǎng)關(guān)通信。

儲(chǔ)能設(shè)備側(cè)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(fā)送至無線網(wǎng)關(guān)。

太陽(yáng)能光板和小型水力發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)器通過微功率無線連接CPE。

電力用戶或通信測(cè)試人員可以手持無線終端（CPE）連接無線網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信或信號(hào)測(cè)試。

無線網(wǎng)關(guān)通過饋線連接射頻天線。

其中，電能表安裝在用戶側(cè)，集中器安裝在220 kV線路桿上，無線終端安裝在蓄能設(shè)備機(jī)柜內(nèi)，無線網(wǎng)關(guān)安裝在地勢(shì)較高且相對(duì)開闊的220 kV線路桿上，射頻天線安裝在對(duì)應(yīng)的220 kV線路桿頂。

3.2 供電所

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

3.3 業(yè)務(wù)主站

在計(jì)量中心配置業(yè)務(wù)主站系統(tǒng)，通過電力光傳輸網(wǎng)與各供電所、營(yíng)業(yè)廳進(jìn)連接。

4 監(jiān)控系統(tǒng)

在小型發(fā)電社誒側(cè)的太陽(yáng)能光板和水輪機(jī)安裝監(jiān)測(cè)器。

儲(chǔ)能設(shè)備機(jī)柜內(nèi)安裝煙霧傳感器、溫度傳感器和攝像頭。

所有監(jiān)控設(shè)備采集的信息通過儲(chǔ)能設(shè)備機(jī)柜內(nèi)的CPE進(jìn)行傳輸。

監(jiān)控系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)

通過以上的供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)林地高山山谷地區(qū)散點(diǎn)居住點(diǎn)的電力用戶電力供應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)電費(fèi)遠(yuǎn)程抄表，電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)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(tǒng)的無線通信設(shè)備，對(duì)外呼救或報(bào)警。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過建立了一套離網(wǎng)供電系統(tǒng)和一套電力專用通信系統(tǒng)和電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，滿足偏遠(yuǎn)山谷地區(qū)居民的供電及通信需求，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)用戶供電，遠(yuǎn)程電力抄表、遠(yuǎn)程電力設(shè)備監(jiān)控和應(yīng)急通信等功能。