配用電通信組網(wǎng)技術(shù)應用研究

林明宇，向婉芹

(重慶電力高等專科學校電力系，重慶400053)

0 序言

按照國網(wǎng)公司在《統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要(2009-2020)》中的要求，我國將建成堅強智能配電網(wǎng)。

配電通信網(wǎng)承載的主要業(yè)務是智能電網(wǎng)配網(wǎng)自動化，對城域配電網(wǎng)所轄的柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電變壓器等設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、管理，因此決定了配用電通信網(wǎng)與智能配電網(wǎng)的發(fā)展是密不可分的。

配用電通信網(wǎng)絡(luò)應該覆蓋10kV開閉所、配電室、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)、公變等配電數(shù)據(jù)采集控制點以及智能用電用戶區(qū)域，符合電力系統(tǒng)運行、管理技術(shù)特點，滿足智能配用電的實際情況要求，建設(shè)方案應該經(jīng)濟合理，適用性強。由此可見，配用電通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，結(jié)構(gòu)復雜，所以為了更好地完成配用電通信組網(wǎng)，就有必要對配用電通信組網(wǎng)技術(shù)的應用進行研究，以找出最合適的組網(wǎng)方案。

1 配電通信組網(wǎng)技術(shù)的選擇

1.1 配電通信組網(wǎng)技術(shù)比較

適合配電通信網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)有光纖專網(wǎng)(GPON/EPON、工業(yè)以太網(wǎng))、中壓電力線通信、無線寬帶專網(wǎng)(WiMAX、WiFi)、無線窄帶專網(wǎng)(230MHz、Mobitex)、公網(wǎng)通信(GPRS/CDMA/3G、專線)等。

光纖專網(wǎng)通信方式帶寬高、容量大、覆蓋范圍廣，可靠性、實時性、安全性都很高，適用于配電通信領(lǐng)域的所有業(yè)務，能夠?qū)碇悄芘溆秒婎I(lǐng)域視頻監(jiān)控、雙向營銷互動等業(yè)務以及“多網(wǎng)融合”的目標進行支撐，和其他通信方式相比優(yōu)勢明顯。

中壓電力線通信技術(shù)利用10kV配電線路為媒質(zhì)進行通信，無需布線，具有成本低、安全性好等優(yōu)點，但中壓窄帶電力線通信技術(shù)的傳輸帶寬和實時性較低，不能滿足將來視頻業(yè)務和雙向營銷互動業(yè)務的需求。

無線窄帶專網(wǎng)通信技術(shù)有電力專用頻點，建設(shè)成本較低，但帶寬和容量有限。

無線寬帶通信技術(shù)帶寬高、系統(tǒng)容量大、擴展性好，實時性較好，能夠滿足配用電領(lǐng)域的業(yè)務發(fā)展需求，但無線寬帶通信技術(shù)的無線頻譜資源的分配，政策導向尚不明朗。

無線公網(wǎng)(GPRS/CDMA/3G)通信方式盡管建設(shè)成本較低，但無法支持高帶寬需求(如雙向營銷互動業(yè)務)及控制類業(yè)務需求。

配電通信網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)比較見表1。

1.2 配電通信網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的選擇

綜合考慮以上因素，配電通信網(wǎng)的建設(shè)應以光纖專網(wǎng)通信方式為主，采用 EPON(GPON)技術(shù)。EPON(GPON)光纖專網(wǎng)通信系統(tǒng)的光線路終端(OLT)設(shè)備安裝在含有10kV出線的變電站，用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)安裝在10kV開閉所、配電室、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)及公用變壓器。

按照電力系統(tǒng)二次安防的相關(guān)要求，需要對配用電通信業(yè)務進行分區(qū)隔離。在通信接入點，可配置兩套EPON(GPON)系統(tǒng)的光線路終端(OLT)設(shè)備，在用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)則按照業(yè)務類別分別配置，以達到分區(qū)隔離的目的。

無線寬帶專網(wǎng)和中壓電力線載波通信技術(shù)可作為配電通信網(wǎng)的補充，部分電力通信專網(wǎng)無法覆蓋區(qū)域，也可采用通信運營商的GPRS/CDMA/3G公網(wǎng)通信方式作為補充，但公網(wǎng)通信方式應僅限于不需要遙控功能的終端通信等應用。

表1 配電通信網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)比較

2 用戶接入網(wǎng)技術(shù)選擇

2.1 用戶接入網(wǎng)技術(shù)比較

用戶接入網(wǎng)主要承載用電領(lǐng)域的業(yè)務，還將承載的業(yè)務包括雙向營銷互動業(yè)務、智能家居、增值業(yè)務等。適合用戶接入網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)有PFTTH光纖專網(wǎng)技術(shù)、電力線寬帶技術(shù)、電力線窄帶通信、微功率無線技術(shù)等。

用戶接入網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)比較見表2。

表2 用戶接入網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)比較

2.2 用戶接入網(wǎng)技術(shù)選擇

通過上述分析，可以得出如下結(jié)論:在用戶接入網(wǎng)的建設(shè)中，對需要實現(xiàn)雙向營銷互動業(yè)務、智能家居、增值業(yè)務的用戶，對通道帶寬、實時性、安全性及可靠性要求較高，應優(yōu)先采用PFTTH光纖專網(wǎng)通信技術(shù)或電力線寬帶通信技術(shù);對僅需實現(xiàn)用電信息采集系統(tǒng)業(yè)務的用戶，可采用電力線寬帶通信、電力線窄帶通信或微功率無線技術(shù)。

3 用戶室內(nèi)網(wǎng)技術(shù)選擇

3.1 用戶室內(nèi)網(wǎng)技術(shù)比較

用戶室內(nèi)網(wǎng)將用戶和用電設(shè)備(空調(diào)、洗衣機、熱水器等)之間形成網(wǎng)絡(luò)互動和即時連接，實現(xiàn)交互式供用電服務、實現(xiàn)分布式能源上網(wǎng)關(guān)口管理、實現(xiàn)智能家居和安防等增值服務。適合用戶室內(nèi)網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)有電力線寬帶通信技術(shù)、電力線窄帶通信、微功率無線技術(shù)等。這幾種技術(shù)在用戶室內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)中的優(yōu)缺點如表3。

表3 用戶室內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)比較

3.2 用戶室內(nèi)網(wǎng)技術(shù)選擇

電力線寬帶通信技術(shù)由于帶寬高、成本適中、無需單獨布線、是適合組建用戶室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案的首選技術(shù)，微功率無線技術(shù)和電力線窄帶通信技術(shù)也是可選技術(shù)。

4 配用電通信網(wǎng)業(yè)務接入方案

4.1 配網(wǎng)自動化站點接入

配網(wǎng)自動化站點包括柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電室等配網(wǎng)站點，對于需要實現(xiàn)三遙(遙信、遙測、遙控)功能的站點，通信網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性要求很高。因此，應在柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電室等配網(wǎng)站點分別配置光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，采用光纖接入配電通信網(wǎng)。

4.2 配變、專變信息采集點接入

配電變壓器和專用變壓器站點需要解決遙信、遙測信息的傳輸，以及臺變視頻監(jiān)控、用電業(yè)務信息的遠程通信傳輸。所以應在配電變壓器站點、專變采集點配置光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，采用光纖接入配電通信網(wǎng)。

4.3 智能用電小區(qū)業(yè)務接入

智能用電小區(qū)應采用全程光纖通信方式實現(xiàn)光纖到戶，相關(guān)配電線路應建設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)，10kV變壓器往下至用戶采用基于光電復合纜的PFTTH應用方案，滿足所有信息服務的接入需求，支持“多網(wǎng)融合”。

4.4 分布式電源、微網(wǎng)接入、電動汽車充放電站及儲能裝置

(a)對接入中壓配網(wǎng)的分布式電源、電動汽車充放電站及儲能裝置等站點，可以采用就近接入配網(wǎng)光纖節(jié)點，或采用中壓載波、無線公網(wǎng)方式接入。

(b)對于接入低壓用電網(wǎng)的分布式電源、微網(wǎng)、電動汽車充放電站和儲能裝置站點，可采用低壓寬帶PLC、窄帶載波、短距離無線方式就近接入用電通信網(wǎng)。

5 結(jié)束語

在建設(shè)配用電通信網(wǎng)的過程中，應根據(jù)其主要承載配用電領(lǐng)域的業(yè)務和配用電網(wǎng)的實際情況，仔細分析各種組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)缺點，選擇適當?shù)慕M網(wǎng)技術(shù)，才能組成以電力通信骨干網(wǎng)為依托，各類業(yè)務靈活接入、技術(shù)先進、實用性好、結(jié)構(gòu)合理、可靠性高、覆蓋廣泛、堅強統(tǒng)一的配用電通信網(wǎng)，以滿足配用電智能化發(fā)展的需求。

［1］曾華燊.現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)［M］.成都:西南交通大學出版社，2004.

［2］王廷堯.以太網(wǎng)技術(shù)與應用［M］.北京:人民郵電出版社，2005.

［3］Uyless Black.現(xiàn)代通信最新技術(shù)［M］.北京:清華大學出版社，2000.

［4］于曉東，于昉.無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配用電通信網(wǎng)中的應用［J］. 電力系統(tǒng)通信，2010，(5):28-31.