地區(qū)配電通信網(wǎng)建設(shè)淺談

葉斌

摘 要：通信網(wǎng)絡(luò)是配網(wǎng)自動化、智能化管理、電力用戶用電信息采集等系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)載體，是自動化系統(tǒng)不可或缺的部分。將配電自動化終端、保護(hù)測控裝置、配變監(jiān)測終端等采集的信息送往配電自動化主站、負(fù)控中心等運(yùn)行管理中心，作為配電管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制和管理等功能。

關(guān)鍵詞：地區(qū)配電;通信網(wǎng);建設(shè)

配電自動化業(yè)務(wù)的突出特點(diǎn)是點(diǎn)多面廣，數(shù)據(jù)流量小但實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)，其中，帶有“三遙”功能的終端要求實(shí)時(shí)性與主網(wǎng)架一次設(shè)備相同，因此，對配電通信網(wǎng)提出了嚴(yán)格的需求，主要體現(xiàn)在實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性上。在選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮技術(shù)成熟、可維護(hù)、工程建設(shè)簡易、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)性等因素，為配網(wǎng)自動化采集系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)交互通道。

對于具備“三遙”功能的配電終端，由于涉及到開關(guān)設(shè)備的控制，處于安全I(xiàn)區(qū)信息，應(yīng)采用專網(wǎng)方式通信，確保安全性和實(shí)時(shí)性。對于只具備“二遙”（遙信和遙測）功能的配電終端，由于不涉及到開關(guān)設(shè)備的控制，處于安全I(xiàn)II區(qū)信息，可采用其他方式。在鼓樓示范區(qū)工程建設(shè)中，福州配電通信網(wǎng)主要采用光纖通信方式，對部分光纜難以敷設(shè)的站房輔以載波通信或公網(wǎng)無線通信方式。

1.配電終端采集業(yè)務(wù)流量

配電終端實(shí)時(shí)信息流量800b/s。每個(gè)變電站的配電自動化信息流量不超過800kb/s。配電終端視頻監(jiān)控流量：單個(gè)視頻監(jiān)控2Mb/s，一般不超過4.5Mb/s。配變（電能質(zhì)量）監(jiān)測基礎(chǔ)業(yè)務(wù)：76.8kbps。按照現(xiàn)階段應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)要求，配電自動化信息帶寬不超過800kb/s，對于將來智能電網(wǎng)的發(fā)展要求，增加可視化、互動服務(wù)應(yīng)用的情況下，需要通信流量4.5Mb/s。到時(shí)候配電系統(tǒng)的通信帶寬將達(dá)到5.4Mb/s。

2.建設(shè)技術(shù)路線

從技術(shù)、安全以及運(yùn)行維護(hù)等方面綜合考慮，為滿足配電自動化、電力用戶用電信息采集等系統(tǒng)的通信需求和二次系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)規(guī)范，配電通信網(wǎng)采用光纖為主、載波和無線相結(jié)合的多樣化的通信方式。配電自動化通信系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)為由光纖通信網(wǎng)組成環(huán)型結(jié)構(gòu)，以達(dá)到實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、有雙向通信能力、信道可靠、線路故障時(shí)能保證正常通信的要求。配電通信網(wǎng)絡(luò)分為：主站層、子站層、終端層。主站層由一臺三層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成。為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供VLAN，路由等協(xié)議。確保終端數(shù)據(jù)與主站服務(wù)器之間的通信。子站層由設(shè)置在各變電站的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)通過百兆光纖接口組成環(huán)網(wǎng)，能夠?yàn)闃I(yè)務(wù)傳輸提供冗余通道，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性;終端層部分由各變電站所屬供電區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備處設(shè)置的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，及環(huán)網(wǎng)柜處設(shè)置的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成。接入層網(wǎng)絡(luò)根據(jù)各變電站所屬區(qū)域劃分相應(yīng)的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)置的二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和本變電站設(shè)置的二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)通過百兆光口組成環(huán)網(wǎng)。

通信介質(zhì)首選光纖，這主要考慮光纖通信穩(wěn)定、帶寬大、業(yè)務(wù)豐富，能夠滿足各類應(yīng)用的要求。在老市區(qū)或在施工難度大、建設(shè)成本高的區(qū)域有限地使用中壓載波通信。在通信線路敷設(shè)困難，對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高，且數(shù)據(jù)量較小的場合適量使用無線通信。

在光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，SDH光纖通信采用環(huán)形拓?fù)鋾r(shí)支持快速自愈，可以實(shí)現(xiàn)在小于100毫秒的時(shí)間恢復(fù)因故障中斷的網(wǎng)絡(luò)，且支持多個(gè)優(yōu)先級隊(duì)列實(shí)現(xiàn)QoS的業(yè)務(wù)區(qū)分，支持VLAN劃分，針對工業(yè)應(yīng)用的設(shè)計(jì)，電磁兼容性、工作溫度、防震等指標(biāo)符合工業(yè)現(xiàn)場的要求。比較而言，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和以太無源光網(wǎng)絡(luò)光纖更適合配電通信領(lǐng)域。

寬帶電力線通信技術(shù)可為配用電通信網(wǎng)絡(luò)提供高速的實(shí)時(shí)通信通道，為信息采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可用性及實(shí)用性提供技術(shù)保障。寬帶電力線通信技術(shù)采用OFDM自適應(yīng)載波調(diào)制、RS編碼、可編程頻譜等技術(shù)，能夠很好的適應(yīng)低壓電力線信道特性，保證了通信可靠性;在信道訪問機(jī)制及通信協(xié)議設(shè)計(jì)上考慮了自動中繼路由及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，使得通信無盲區(qū);通過時(shí)分中繼、頻分中繼、智能路由計(jì)算、自動中繼等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)低壓配電線路的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

寬帶電力線通信技術(shù)利用電力線路作為傳輸通道，具有不用布線、覆蓋范圍廣、連接方便、傳輸速率高、與電網(wǎng)建設(shè)同步等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)核心芯片技術(shù)國產(chǎn)化，研發(fā)適用于國內(nèi)低壓配電網(wǎng)特性的產(chǎn)品和設(shè)備，逐步實(shí)現(xiàn)寬帶電力線通信的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

公網(wǎng)通信方案主要是利用公網(wǎng)運(yùn)營商的通信通道來進(jìn)行信息傳送，根據(jù)傳送方式的不同，分為無線和有線兩種方案。公網(wǎng)有線方案主要分為電話撥號、專線等方式，采用電話撥號方式應(yīng)用較少，采用公網(wǎng)專線（光纖，2M，DDN）方案安全可靠性較好，但租用費(fèi)用很高。實(shí)際應(yīng)用中無線公網(wǎng)方案使用較多。

無線公網(wǎng)通信是指配用電終端設(shè)備通過無線通訊模塊接入到無線公網(wǎng)，再經(jīng)由專用光纖網(wǎng)絡(luò)接入到主站系統(tǒng)的通信方式，目前無線公網(wǎng)通信主要包括GPRS、CDMA、3G、TD-LTE等。GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速率一般可以達(dá)到57.6Kbps，峰值可達(dá)到115Kbps—170Kbps。CDMA技術(shù)從擴(kuò)頻通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來，傳輸速率高，理論峰值307.2Kbps，實(shí)際應(yīng)用可達(dá)到153.6Kbps，傳輸速率優(yōu)于GPRS。

無線公網(wǎng)通信方式具有初期建設(shè)成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但由于本質(zhì)上無線公網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是相通的，無線公網(wǎng)通信方式的安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性不能保證，無線公網(wǎng)通信方式的通信速率和基站接入用戶數(shù)目關(guān)系大，當(dāng)接入用戶數(shù)目增加時(shí)，通信速率不能保證。

EPON技術(shù)由于組網(wǎng)方式較為靈活、纖芯資源利用率高，近年來已快速成為電信公網(wǎng)中的主流設(shè)備，在電信迅速形成標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系。在電信技術(shù)基礎(chǔ)之上，國網(wǎng)公司正在積極制定完善電力系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)、測試標(biāo)準(zhǔn)，總體上技術(shù)發(fā)展前景較好。當(dāng)前國內(nèi)外主流的通信設(shè)備供應(yīng)商均能提供EPON設(shè)備，正積極展開電力特有工業(yè)環(huán)境測試工作。目前實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)表明，EPON網(wǎng)絡(luò)使用總線方式的拓?fù)鋾r(shí)分光以不超過5級為宜，更適合單點(diǎn)發(fā)散的使用環(huán)境，如用戶接入。EPON的不足之處是因?yàn)榉止馄鞯拇嬖趯?dǎo)致設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)工作較為復(fù)雜，必須在設(shè)計(jì)階段做好將來的規(guī)劃，保證可擴(kuò)展又不浪費(fèi)，并且要合理計(jì)算各種可能的光功率損耗，這方面工作量很大。

總 結(jié)

光纖工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)比較成熟，可靠性高，在電力系統(tǒng)、軌道交通等行業(yè)中已有較多應(yīng)用。可以靈活的組成星型網(wǎng)，樹型網(wǎng)，環(huán)狀網(wǎng)，相切環(huán)網(wǎng)，環(huán)間耦合網(wǎng)和環(huán)帶鏈狀網(wǎng)等各種形式，且任意端口均可組成環(huán)或者鏈，與配電網(wǎng)特點(diǎn)相適應(yīng)。經(jīng)過多年的實(shí)際應(yīng)用，這類交換機(jī)已能滿足工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，具有工業(yè)級的抗電磁干擾、靜電環(huán)境、粉塵、瞬時(shí)高壓等要求?；赥CP/IP標(biāo)準(zhǔn)的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，使不同廠商的設(shè)備很容易互聯(lián)?？傮w來說，工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)靈活、節(jié)點(diǎn)接入方便，可根據(jù)需要增減設(shè)備，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試相對無源光以太網(wǎng)技術(shù)簡單。在采用光以太通信方式的通信設(shè)備內(nèi)集成了串口服務(wù)器的功能，能直接兼容配電終端上RS232/485等串行通信接口，簡化了串口服務(wù)器的環(huán)節(jié)，為維護(hù)帶來了便利。

參考文獻(xiàn)

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