職能配電自動化系統(tǒng)通訊技術(shù)分析

【摘要】在現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展過程中，電網(wǎng)智能化已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的研究共識，其智能性、可靠性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)在電網(wǎng)發(fā)展中起到重大作用。電網(wǎng)自動化通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)自動化和智能化的重要手段，是發(fā)展智能化電網(wǎng)的基礎(chǔ)保障。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；配電自動化；通信技術(shù)

1、智能電網(wǎng)配電自動化通信技術(shù)

（1）通信技術(shù)概況

現(xiàn)代科技的快速發(fā)展推動了我國電力建設(shè)的巨大跨越，基于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能電力建設(shè)也迎來了快速發(fā)展時(shí)期，在傳統(tǒng)微波通信、載波通信為主的電力通信基礎(chǔ)之上，職能網(wǎng)絡(luò)的光電通信快速發(fā)展并占據(jù)了主要地位。在網(wǎng)絡(luò)寬帶普及和光纖技術(shù)發(fā)展的推動下，現(xiàn)代電力系統(tǒng)逐漸將光纖通信作為主要的現(xiàn)代化通信方式。

從信號傳輸介質(zhì)來看，職能電網(wǎng)配電自動化通信網(wǎng)絡(luò)可分為有線通信和無線通信，有線通信主要分為光纖通信和電力線載波通信，其中電力線載波是借助電力線為信息傳輸載體，其與電網(wǎng)建設(shè)同步，因此具備投資少、見效快的優(yōu)勢，但可靠性無法保障；光纖通信具有傳輸速率高、衰耗小、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但其需另外架設(shè)光纜線路，工程量大，一次性投資大，并且在架設(shè)過程中，某些區(qū)域受限于外界環(huán)境無法實(shí)現(xiàn)布設(shè)。無線通信可分為無線公網(wǎng)和無線專網(wǎng)，其突出優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在具備停電通信的能力，但其開放性一定程度上影響了安全性。

（2）對通信網(wǎng)絡(luò)要求

電力需求的增長及電網(wǎng)自動化建設(shè)的發(fā)展推動了電力通信的發(fā)展，給電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出了更高要求，其一定程度上決定了電力建設(shè)智能化、自動化的預(yù)期發(fā)展水平。第一，通信網(wǎng)絡(luò)要具備很高的可靠性，一方面保障其設(shè)備的完整性，另一方面需保障通信準(zhǔn)確性和傳輸不間斷性，同時(shí)在出現(xiàn)故障時(shí)可配合完成故障自檢測。第二，實(shí)時(shí)性和雙向性，配電網(wǎng)監(jiān)控和故障分析處理的實(shí)時(shí)性要求通信網(wǎng)絡(luò)具備實(shí)時(shí)性，且數(shù)據(jù)的收集與反饋是雙向的，這又要求通信網(wǎng)絡(luò)具備雙向性來增加供電可靠性。第三，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建設(shè)簡便靈活、易于安裝和后期維護(hù)。第四，智能電網(wǎng)建設(shè)及自動化技術(shù)是在不斷發(fā)展的，因此要求通信網(wǎng)絡(luò)具備一定的開放性和擴(kuò)展性。

2、配電自動化通信技術(shù)方式

（1）光纖通信接入技術(shù)

光纖通信接入技術(shù)需要持續(xù)可靠的供電，并且其基于SDH的MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺投資規(guī)模大，對接入點(diǎn)數(shù)量多、規(guī)模大的接入網(wǎng)絡(luò)并不適應(yīng)。PON技術(shù)相對于AON技術(shù)而言，其光纖接入方式屬于發(fā)散性的，是一點(diǎn)到多點(diǎn)的模式。無源光網(wǎng)絡(luò)主要指其中光分配網(wǎng)絡(luò)ODN全部由光分路器等無源器件組成，ONU和OLT則需要在有源方式下提供持續(xù)穩(wěn)定電壓才能正常工作。以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)EPON是電力光纖通信技術(shù)中的最為常用的一項(xiàng)光纖接入網(wǎng)技術(shù)，其采用單點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于以太網(wǎng)而進(jìn)行信息傳輸?shù)募夹g(shù)。這種技術(shù)綜合以太網(wǎng)和光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本、可靠性高、擴(kuò)展性強(qiáng)的發(fā)展需求。

應(yīng)用于智能電網(wǎng)通信的EPON是由光線路終端OLT、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU、無源光分配網(wǎng)ODN三部分組成，其在智能配電網(wǎng)一次線路中的方式支持樹形、鏈型、環(huán)形等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與城市配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一致，在信息傳輸上十分適合未來智能電網(wǎng)配電業(yè)務(wù)。相對于其他無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，EPON的主要優(yōu)勢是低成本易安裝維護(hù)、升級擴(kuò)展便捷，所提供寬帶非常高，一對多的接入模式大大節(jié)約光纖資源，且擴(kuò)大了服務(wù)范圍，寬帶分配靈活，安全可靠性高等。

（2）電力線載波通信

電力線載波通信（PLC）的信息傳輸載體是智能電網(wǎng)的電力線，通過調(diào)制調(diào)解器將信號進(jìn)行調(diào)制，然后加載到電力線進(jìn)行傳輸，這種方式使通信建設(shè)與電網(wǎng)建設(shè)同步，但仍有一些技術(shù)難題亟待解決。信號在高壓、中壓、低壓等不同電壓間傳輸時(shí)使用到的數(shù)字技術(shù)不盡相同，比如低壓配電網(wǎng)的擴(kuò)頻技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，中壓配電網(wǎng)的語音信號模擬或數(shù)字信息的雙工傳輸?shù)?，這些技術(shù)方式具有信息傳輸獨(dú)立性強(qiáng)、不受電網(wǎng)負(fù)荷影響、安全可靠性高、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，尤其是中壓配電網(wǎng)中的電力線載波通信技術(shù)是唯一不需要線路投資的通信方式，使得其具備非常廣闊的實(shí)用前景和研究價(jià)值。但是鑒于電力線載波通信的一些特點(diǎn)，其還存在一些技術(shù)性缺點(diǎn)有待突破，比如電力線載波通信技術(shù)的信號傳輸受到變壓器阻隔的影響，只能在一個(gè)變壓器范圍內(nèi)傳輸，三相電間信號干擾及損失使得其只能在單相電間傳輸，電力線負(fù)載對信號傳輸?shù)木嚯x及強(qiáng)度影響很大。

（3）無線公網(wǎng)通信

無論是在智能配電通信技術(shù)領(lǐng)域還是在無線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，2G網(wǎng)絡(luò)早已普及應(yīng)用，3G網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)逐步替代的趨勢，而4G網(wǎng)絡(luò)則處于部分試點(diǎn)運(yùn)行階段。GPRS是基于GSM之上的移動數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，適用于傳輸頻繁但數(shù)據(jù)量小的信號傳輸，在職能配電網(wǎng)中可用于無線抄表系統(tǒng)、無功補(bǔ)償系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)通信傳輸手段。3G與4G無線公網(wǎng)傳輸相對2G網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢是傳輸速率上的巨大提升。對于智能配電網(wǎng)絡(luò)的無線公網(wǎng)接入必須以統(tǒng)一平臺接入，這種海量終端的接入給無線公網(wǎng)接入帶來較大的技術(shù)難題。

（4）無線專網(wǎng)通信

全球微波互聯(lián)計(jì)入WiMAX相當(dāng)于無線寬帶城域網(wǎng)，將無需授權(quán)的公用頻段作為工作頻段，傳輸速率高，傳輸范圍可達(dá)50公里。相對于其他無線傳輸技術(shù)，其傳輸距離更遠(yuǎn)，是目前無線局域網(wǎng)所不能達(dá)到的，并且其傳輸速率非常高，但是WiMAX技術(shù)不支持用戶在移動過程中無縫切換，因此造成其性能不高，并且運(yùn)行于開放的網(wǎng)絡(luò)造成其安全性與可靠性都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，不太能滿足配電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求。

3、智能配電自動化通信系統(tǒng)選擇

對以上職能配電網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行技術(shù)分析和研究，結(jié)合各自優(yōu)缺點(diǎn)以及在配電自動化通信系統(tǒng)中的運(yùn)用狀況及發(fā)展前景、技術(shù)難度、技術(shù)發(fā)展空間等預(yù)期分析，無線公網(wǎng)技術(shù)、WiMAX、工業(yè)以太網(wǎng)、電力線載波通信技術(shù)等不適用于配電自動化系統(tǒng)通信組網(wǎng)，MSTP的建設(shè)難度也使得其很難大規(guī)模應(yīng)用，至于EPON技術(shù)雖然存在大量優(yōu)點(diǎn)，但其存在的缺陷同樣很難適應(yīng)未來配電自動化通信的需求。因此就目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，應(yīng)結(jié)合智能配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，選擇多種方式組合使用，已達(dá)到最優(yōu)化配置。從智能配電自動化通信系統(tǒng)未來發(fā)展的長遠(yuǎn)觀看，還需在各項(xiàng)技術(shù)上尋求突破才能完全適應(yīng)職能電力發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)

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