智能配電網通信組網技術的分析及研究

張晨陽，晏 勝

（1.國網江蘇電力公司鎮江供電公司，江蘇 鎮江 212000；2.江蘇鎮揚汽渡有限公司，江蘇 鎮江 212002）

0 引 言

隨著智能電網發展進程的加快，通信網絡節點也隨之增加。因為智能電網通信模式復雜度較高，所以要結合通信應用要求落實規范技術方案，匹配不同環境的運行需求。

1 智能配電網通信需求

1.1 通信系統要求

對于智能配電網而言，通信系統是非常關鍵的組成部分，對智能配電網的運行效率會產生不同程度的影響。為此，智能配電網通信系統要整合智能化資源和自動化資源，構建完整的控制模式，從而發揮資源優勢，保證通信業務都能順利開展。基于通信系統的運行需求，電力企業要利用通信專網進行通信網的處理，以公網作為輔助通信網，更好地維護智能配電網運行的安全性和可靠性，保證智能配電網運行質量滿足預期。

1.2 骨干層通信需求

在骨干層應用過程中，要利用光傳輸網絡完成通信工作，整體要求更加復雜。一方面，骨干層整體通信控制管理體系中，相應的通信處理環節要具備迂回能力，從而維持信息傳遞處理的科學性，滿足統一應用管理的具體要求；另一方面，骨干層運行體系中，通信過程要利用虛擬專網，只有滿足相應指標，才能更好地維持運行的科學性[1]。

1.3 接入層通信需求

在智能電網接入層處理過程中，利用無線專網通信、無線公網通信以及光纖專網等建立相應的通信控制體系，從而滿足通信應用要求。無線專網通信利用的頻段要滿足國家相關規定，建立基于專網應用控制要求的運行通信體系。無線公網通信指利用認證機制或者安全隔離措施建立通信模式，配合專網連接模式能更好地實現智能配電網和運營商的連接控制，保證通信實時性質量。光纖專網利用規范連接模式完成控制工作，光纜芯的數量與設計要求相匹配，具備一定的管理能力和檢測功能，能夠實現業務端口有效接入配電網終端。電力線載波通過應用控制模式有效完成光纖信號無法覆蓋范圍的管理，減少線路停電問題，提高施工處理的便捷性。

2 智能配電網通信組網技術應用

2.1 總體技術目標

基于堅強配電網網絡架構建設的基本需求，在智能配電網應用管理模式中，要整合管理系統運行體系，依據分步、有序、科學的原則落實具體工作，將信息化、自動化、互動化作為配電網通信組網體系的根本目標，以便技術性能和管理水平都能得到全面提升。智能配電網總體目標如表1 所示。

表1 智能配電網總體目標

結合智能配電網通信管理的具體需求，打造布局合理、負荷分配均勻、資源配置規范的配電網通信組網模式，從而更好地提升電力系統綜合發展水平[2]。

2.2 具體技術內容

隨著先進科學技術的發展進步，各個城市對能源的需求量也在增加，智能電網在其中發揮著重要作用。結合智能配電網運行管理要求，選取適配的技術處理機制，有效維護電力系統綜合發展的效能，實現統一管理的目標[3]。

2.2.1 EPON 技術

以太網無源光網絡（Ethernet Passive Optical Network，EPON）技術具有大容量、超長距離的特點，光纜使用效能優于雙絞線、同軸電纜等，基于上下行對稱標準就能構建完善的TriPlay 業務體系，綜合滿足數據、語音等業務需求，構建較為完整的通信組網運行管理體系。EPON 技術還支持點對多點拓撲處理作業，能有效減少光纖資源的損耗，維持局端到用戶信息的實時性傳送處理。EPON 技術拓撲處理模式如圖1 所示。

圖1 EPON 技術拓撲處理模式

除此之外，EPON 技術支持光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）和光網絡單元（Optical Network Unit，ONU）無源器件處理，在降低項目運行難度的同時，優化運維效果，利用以太網傳輸格式實現信息傳輸。利用光纜終端設備實現光纖干線連接，單機支持128個無源光網絡（Passive Optical Network，PON）口，用戶支持優先級業務。光節點支持雙PON 入口，能滿足微秒級別的切換處理，設置多個橋進行放大器網絡監控管理，滿足OLT 發送廣播數據的接收需求，響應OLT 指令實現數據統一管理。饋線遠方終端直接安裝在配電網饋線回路開關柜和柱上開關燈位置，能夠實現遠端處理，完成故障電流檢測和遙信控制[4]。在EPON 技術應用體系中，為了更好地實現數據信息交互處理，要配置對應的設備，以實現多元管理。分光器要支持1 ∶64 分光比，有效維持對應元件節點控制處理的科學性和規范性。

2.2.2 寬帶PLC 組網技術

近年來，對于智能配電網通信技術的研究不斷增多，基于寬帶可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）建立的組網技術體系能借助中壓配電網或者低壓配電網完成通信介質的調控，有效實現信息傳輸，維護組網處理的可控性和合理性。寬帶PLC 組網技術還能為配電自動化、用電自動化提供保障，實現設備監控和智能小區協同管理，更好地開展遠程集中抄表等工作，提高電力系統自動化運行管理的水平。在組網技術體系中，中壓PLC 組網將中壓電力線作為通信鏈路接入骨干網。通過中壓與低壓聯合組網實現網絡數據、視頻以及及控制信號的實時性傳輸，更好地滿足系統運行管理的具體需求[5]。

中壓PLC 網絡設計選擇沿線智能變電站、地埋變壓器等作為配置中壓PLC 頭端、中繼或者終端設備的節點，安裝具體的中壓PLC 設備就能構建寬帶通信環路。分支通信網則借助低壓PLC 技術實現400 V電纜上搭建接入通道的控制模式。上行通道借助變電站到供電企業建設的寬帶網絡，與中壓PLC 進行頭端設備的對接處理。每個節點中壓PLC 設備能完成以太網接口的管理，接入管理系統和設備，維持運行體系的科學性。

以某地區地埋式屏蔽電纜10 kV 配電線路為例，沿線涉及公用變電站、專用變電站、商業用電以及居民用電，利用自動化采集終端完成實時性數據的采集和匯總。為更好地維持智能配電網通信組網運行的合理性，主干通信網利用中壓PLC 技術在電纜上搭建骨干通道，上行通道借助變電站到供電局端原有的光纖通道，利用主站設備接收數據并傳輸到相應的主站數據庫。中壓PLC 技術整體布局設計如圖2 所示。

圖2 中壓PLC 技術整體布局

中壓PLC 技術支持具體應用結構的升級，能打造更加可控合理的終端控制模式，維持PLC 處理效果，滿足智能配電網通信組網處理的相關需求，進一步減少項目成本投資，為應用控制覆蓋面的拓寬處理提供支持[6]。

2.3 電力載波寬帶組網

基于光纖以太網和電力線寬帶載波網并行的組網模式，打造更加經濟實用的配電自動化通信網絡解決機制，提高組網處理控制的科學性。電力載波寬帶組網結構如圖3 所示。

圖3 電力載波寬帶網

寬帶載波是基于傳輸控制協議/網絡協議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）技術建立的組網運行體系，能提高鏈路層和網絡層數據保護水平，配合相應的控制模式減少運行通信不良問題，打造更加和諧可控的通信模式[7]。載波寬帶網整體通信效率較高，能在極短時間內更好地完成數據傳輸處理工作，降低突發干擾產生的不良影響。即使通信失敗，也能迅速組織重發作業，維持數據傳輸管理的及時性和可靠性，優化整體系統通信管理的效果。電力載波寬帶組網處理模式還能完善中繼組網和管理機制，為智能配電網通信組網控制水平的全面提升提供保障[8]。在組網體系建立的基礎上，利用正交頻分復用（Orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM）完成調制和解調，保證2 ～34 MHz 頻段可劃分為不同的獨立子頻率信道，實現信息數據的實時傳輸。

3 配電組網發展趨勢

智能配電網的推廣已經成為電力系統多元化發展的必然趨勢，配電網能實現分散用戶的有機融合，有效建立連接模式，配合現代先進的科學技術手段建立運行體系，提高配電網的運行效率。

一方面，配電組網將向著更加標準化的模式轉型。打造基于可控處理體系的運行模式，確保交換機協議標準化落實，無論是底層協議還是冗余協議，都能打造可控合理的運維統一機制，滿足配電組網綜合發展的基本需求，實現協同化管理。

另一方面，配電組網將進一步增強對能源信息數據通信資料系統的管理。從基礎設施建設入手，確保相關信息化控制工作都能在標準流程內逐步落實，利用加密程序維護能源網絡體系下用戶數據安全保障管理的科學性。與此同時，系統將創建更加安全穩定的能源網絡模式，實現實時性監控管理，減少干擾因素對配電網運行效果產生的制約作用[9]。提高推進預警處理機制的建設進程，保證配電網安全運行工作順利展開。

4 結 論

結合智能配電網通信組網的技術內容和要點落實更加可控的方案，確保EPON 技術、中壓PLC 技術、電力載波寬帶技術都能更好地發揮實際作用，在提升通信組網效果的同時，滿足智能配電網通信運行管理需求，為電力系統的可持續健康發展奠定堅實的基礎。