小區(qū)智能用電系統(tǒng)中通信技術(shù)運(yùn)用

劉毅 江西省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院撫州設(shè)計(jì)所 撫州市 340000

0 引言

根據(jù)地方政府“三網(wǎng)融合，智慧撫州”發(fā)展規(guī)劃綱要以及智慧城市建設(shè)工作要求，供電企業(yè)作為電力建設(shè)主體，積極響應(yīng)國(guó)家建設(shè)智能電網(wǎng)號(hào)召，配合地方建設(shè)規(guī)劃，主動(dòng)承擔(dān)“鉑金水岸”小區(qū)智能用電系統(tǒng)研究及其示范工程，充分發(fā)揮供電網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)管理方面的優(yōu)勢(shì)，按照地方政府和上級(jí)公司智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略要求和統(tǒng)一部署，積極開(kāi)展智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究。

1 智能用電系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)功能需求

隨著人們生活水平以及供電企業(yè)管理和服務(wù)水平的提高，對(duì)小區(qū)智能用電提出新的需求，如供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況、電能質(zhì)量采集與監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)采集、高級(jí)電能應(yīng)用分析、故障自動(dòng)檢測(cè)和迅速響應(yīng)；雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)電話、電視、寬帶網(wǎng)絡(luò)和用電方面足不出戶可進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)的報(bào)障、報(bào)裝、繳納、信息查詢功能；家居智能化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)家庭電器智能控制、視頻監(jiān)控和安防、水、電、燃?xì)猱惓?bào)警，體驗(yàn)“三網(wǎng)融合”業(yè)務(wù)等。

1.2 系統(tǒng)對(duì)通信需求

高級(jí)智能用電系統(tǒng)作為小區(qū)住戶溝通聯(lián)絡(luò)供電、電信、網(wǎng)絡(luò)、廣播等單位業(yè)務(wù)信息的載體，對(duì)小區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)提出了很高的要求，如小區(qū)用電及三網(wǎng)信息傳遞到相關(guān)企業(yè)，小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)延伸到樓層住戶，家居電器及相關(guān)設(shè)備連接組成家庭局域網(wǎng)以及“三網(wǎng)融合”通信安全等。

2 通信技術(shù)

為保證小區(qū)智能用電系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)滿足系統(tǒng)信息交互的應(yīng)用要求，確保通信網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)提供安全可靠的通信通道，從數(shù)據(jù)傳輸速率、穩(wěn)定性、抗干擾性能等方面對(duì)幾種通信技術(shù)進(jìn)行分析、比較。

2.1 光纖通信

光纖通信技術(shù)具有傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸衰耗小、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，作為小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)的接入手段，能夠滿足“三網(wǎng)融合”、智能用電交互服務(wù)、家居智能化服務(wù)的需求。

2.2 電力線通信技術(shù)

電力線通信技術(shù)是利用電力線作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行通信，技術(shù)成熟，連接方便，抗干擾能力強(qiáng)、傳輸安全性好。其中電力線通信技術(shù)包括電力線寬帶技術(shù)和電力線窄帶技術(shù)。電力線寬帶技術(shù)采用正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultipl exing），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸，保證通信通道可靠，不受墻壁的阻隔影響，適合組建小區(qū)接入或家庭內(nèi)局域網(wǎng)。電力線窄帶技術(shù)通常采用調(diào)頻、調(diào)相或擴(kuò)頻技術(shù)，采用正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM提高可靠性，通信速率一般小于1Mbit/s,適合組建家庭內(nèi)局域網(wǎng)[1]。

2.3 無(wú)線通信

隨著無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展和家居智能化的需求，在家居智能化系統(tǒng)中應(yīng)用的無(wú)線電技術(shù)比較多的有Wi-Fi、ZibBee以及RF433通信技術(shù)。Wi-Fi通信技術(shù)是由AP(AccessPoint)和無(wú)線網(wǎng)卡組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，是短距離的無(wú)線通信技術(shù)，一般約90米內(nèi)，使用開(kāi)放的2.4GHz直接序列擴(kuò)頻，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps，支持無(wú)線信號(hào)接入，速度快，可靠性高。ZibBee通信技術(shù)是一種無(wú)線連接，可工作在2.4GHz,數(shù)據(jù)傳輸最高速率為250kbit/s，傳輸距離在10～75m的范圍內(nèi)，具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大等特點(diǎn)。RF433通信技術(shù)使用433MHz頻段，采用射頻技術(shù)，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行打包、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)處理，可高速、可靠傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，具無(wú)線接入簡(jiǎn)單、成本低，適用于組建家庭內(nèi)局域網(wǎng)。

3 鉑金水岸小區(qū)智能用電系統(tǒng)建設(shè)

小區(qū)智能用電工程建設(shè)主要由電力智能應(yīng)用系統(tǒng)、家居智能化系統(tǒng)以及小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)組成，其中小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)敷設(shè)光電復(fù)合低壓電纜（OPLC）到樓宇層間，將電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)等各運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)接入小區(qū)EPON網(wǎng)延伸至層間公共管線平臺(tái)；電力智能應(yīng)用系統(tǒng)是智能用電和交互服務(wù)的支撐平臺(tái)，負(fù)責(zé)收集小區(qū)用電情況和住戶用電信息需求，為供電企業(yè)和住戶提供高級(jí)應(yīng)用和信息服務(wù)；家居智能化系統(tǒng)主要由智能燈光控制、智能家電控制、智能安防報(bào)警、智能娛樂(lè)系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等組成，提供整個(gè)家居的智能化控制、“三網(wǎng)融合”及信息在線交流服務(wù)[2]。

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)模型

通信網(wǎng)絡(luò)物理層鏈路建設(shè)首先對(duì)小區(qū)遠(yuǎn)程接入網(wǎng)、小區(qū)通信機(jī)房到小區(qū)各高壓配電房，采用敷設(shè)專用光纜，連接110kV東平變電站、小區(qū)通信機(jī)房、配電房；其次從配電房敷設(shè)PFTTH電力光纖到樓宇層間的公共管線平臺(tái)，再?gòu)膶娱g公共管線平臺(tái)敷設(shè)多根UTP接入住戶弱電箱與WAN路由器相連，家庭局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)、電力線窄帶、無(wú)線電通信等方式，實(shí)現(xiàn)智能家電接入到智能終端進(jìn)行控制。本地接入網(wǎng)絡(luò)傳輸內(nèi)容,在小區(qū)內(nèi)建設(shè)兩套物理隔離的EPON設(shè)備，分別連接電力業(yè)務(wù)和公用業(yè)務(wù)，保證電力專網(wǎng)和公共網(wǎng)的完全隔離。電力專網(wǎng)主要傳輸計(jì)量用電信息采集、低壓配電遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)、配電房?jī)?nèi)視頻監(jiān)控信號(hào)等的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),公共網(wǎng)管線平臺(tái)主要傳輸電話、有線電視、互聯(lián)網(wǎng)、公用設(shè)施管理、家庭智能設(shè)備管理、電力業(yè)務(wù)雙向互動(dòng)溝通服務(wù)等的數(shù)據(jù)，提供端口與各運(yùn)營(yíng)商的主干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)“三網(wǎng)融合”。

3.2 應(yīng)用情況

智能用電系統(tǒng)按功能主要分為電力智能應(yīng)用系統(tǒng)、家居智能化系統(tǒng)兩部分，其中電力智能應(yīng)用系統(tǒng)由小區(qū)內(nèi)低壓配電監(jiān)測(cè)與計(jì)量一體化主站和供電企業(yè)智能用電支撐平臺(tái)組成，負(fù)責(zé)收集小區(qū)內(nèi)各配電房低壓配電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控信息，并進(jìn)行智能用電分析及提供用電交互服務(wù)；家居智能化系統(tǒng)提供整個(gè)家居的智能化控制，以及提供IP電話、視頻點(diǎn)播、寬帶接入等多元增值服務(wù)整合平臺(tái)[3]。

3.2.1 配電監(jiān)測(cè)與計(jì)量一體化主站

在小區(qū)內(nèi)安裝配電自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況、電能質(zhì)量采集與監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)采集、高級(jí)電能應(yīng)用分析、故障自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行迅速響應(yīng)。

3.2.2 智能用電服務(wù)雙向互動(dòng)平臺(tái)

在供電企業(yè)安裝智能用電平臺(tái)，提供與住戶智能雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)相關(guān)的功能，實(shí)現(xiàn)足不出戶進(jìn)行報(bào)障、報(bào)裝、用電信息查詢、電費(fèi)繳納、停電信息查詢，以及電力業(yè)務(wù)相關(guān)的公示公告等功能。

3.2.3 家居智能化服務(wù)

在住戶內(nèi)安裝智能用電終端，實(shí)現(xiàn)家居電器智能控制、視頻監(jiān)控、安防報(bào)警，水、電、氣異常報(bào)警、家電用電瀏覽以及小區(qū)增值服務(wù)，體驗(yàn)“三網(wǎng)融合”業(yè)務(wù)等，體現(xiàn)“一鍵式家居智能控制”。

4 結(jié)論

隨著人們生活水平的提高和科技的發(fā)展，智能用電系統(tǒng)提供廣泛的信息交互功能，優(yōu)化居住環(huán)境，幫助人們有效地利用信息、節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力、家電、防盜報(bào)警、環(huán)境、設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，而且還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制功能，家居智能化已成為一種必然趨勢(shì)而深入千家萬(wàn)戶，智能用電小區(qū)建設(shè)也將是未來(lái)發(fā)展方向。

[1] 劉年國(guó)，劉東.楊事正.EPON技術(shù)在智能用電小區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用[J].華東電力，2011，（5）：508-511.

[2] 苗新，張愷，等.支撐智能電網(wǎng)的信息通信體系[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009（4）：21-23.

[3] 李炎.現(xiàn)代通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（8）：48-50.