配電網(wǎng)電力通信技術(shù)混合組網(wǎng)分析

林宇峰

摘要：針對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，接入網(wǎng)絡(luò)通信組網(wǎng)方式主要采用單一的光纖專(zhuān)用組網(wǎng)方式或單一的EPON通信技術(shù)的現(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)原有通信網(wǎng)絡(luò)與新建網(wǎng)絡(luò)兼容運(yùn)行，并為單一通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容提供更多選擇，介紹了配電體系網(wǎng)絡(luò)，分析配電通信網(wǎng)的特點(diǎn)，并對(duì)配網(wǎng)通信組網(wǎng)方案進(jìn)行了探討，提出把無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)與光通信組網(wǎng)靈活結(jié)合，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化利用。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);通信網(wǎng)絡(luò);混合組網(wǎng)

引言

在現(xiàn)代電力需求背景下，配電網(wǎng)自動(dòng)化是必然的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)配電網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，以此確認(rèn)配電網(wǎng)的狀態(tài)，此時(shí)當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的異常數(shù)據(jù)，此時(shí)管理人員可以通過(guò)數(shù)據(jù)波動(dòng)，第一時(shí)間得知異常點(diǎn)、異常范圍，甚至是異常類(lèi)型，同時(shí)配電網(wǎng)還會(huì)自動(dòng)啟用保護(hù)機(jī)制，例如隔離異常點(diǎn)，避免異?，F(xiàn)象擴(kuò)張，有利于電力供配質(zhì)量。

1配電通信網(wǎng)概述

電力通信接入網(wǎng)主要隨配電自動(dòng)化及營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)配套建設(shè)，承載配電自動(dòng)化、配變監(jiān)測(cè)、用電信息采集等業(yè)務(wù)。目前電力骨干通信網(wǎng)已建設(shè)的有線光纖傳輸網(wǎng)，傳輸穩(wěn)定，基本解決了電網(wǎng)的信息化管理問(wèn)題。配電通信網(wǎng)主要采用EPON通信技術(shù)、光纖專(zhuān)用組網(wǎng)方式并依靠電力骨干通信網(wǎng)作為上聯(lián)通道。配網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有接線復(fù)雜、分布分散、通信點(diǎn)多、單個(gè)通信點(diǎn)信息量少但基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息量非常龐大的特征。同時(shí)在配網(wǎng)應(yīng)用中，光纖設(shè)備成本高、維護(hù)復(fù)雜，覆蓋到各級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化終端施工難度較大。配用電通信網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：

（1）通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量多

配電系統(tǒng)中分布柱上開(kāi)關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、配電室以及保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備等設(shè)備裝置，這些設(shè)備主要用來(lái)采集用戶用電數(shù)據(jù)，例如，一個(gè)小區(qū)內(nèi)每棟大樓中的每個(gè)單元都安裝ONU終端，普通小區(qū)的ONU數(shù)量可達(dá)上百個(gè)。

（2）通信節(jié)點(diǎn)分布廣

配用電通信系統(tǒng)設(shè)備一般隨配電設(shè)備安裝，覆蓋整個(gè)城市和郊區(qū)，比如線路上配電設(shè)備之間相隔較遠(yuǎn)，在一些邊緣空曠的地域，節(jié)點(diǎn)的分布就更加分散。

（3）通信數(shù)據(jù)量小

配用電通信網(wǎng)中的設(shè)備主要有環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、柱上開(kāi)關(guān)等設(shè)備，通信終端采集的數(shù)據(jù)多為監(jiān)控設(shè)備信息和用戶用電信息，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)量很?。ㄗ止?jié)級(jí)別）。

（4）通信方式多樣化

由于配電通信網(wǎng)設(shè)備分布廣，不同區(qū)域、不同條件下的通信接入技術(shù)各不同，現(xiàn)有的通信接入技術(shù)主要分為無(wú)線和有線兩種方式，選擇單一或者混合接入技術(shù)要根據(jù)設(shè)備實(shí)際分布情況判定。

（5）通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜

通信設(shè)備一般沿配電線路分布，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈樹(shù)形、星形或者環(huán)形分布，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜。

2配網(wǎng)中電力通信技術(shù)混合組網(wǎng)

2.1SDH骨干網(wǎng)+EPON接入網(wǎng)

EPON系統(tǒng)對(duì)于分光器級(jí)數(shù)沒(méi)有理論限制，但每個(gè)終端設(shè)備ONU的光通道衰減應(yīng)小于24dB。由于光纜布放隨著電纜走向?qū)嵤?，因此所轄電網(wǎng)內(nèi)變電站基本實(shí)現(xiàn)光纖全覆蓋，光纖網(wǎng)絡(luò)具備向配電線路延伸的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，具備了EPON組網(wǎng)的通信介質(zhì)條件。然而此方案實(shí)施過(guò)程中會(huì)遇到一系列問(wèn)題：

（1）光纜敷設(shè)難度大，成本高。導(dǎo)致這一情況的原因主要是：在部分地市變電站之間橫跨江河，跨江敷設(shè)光纜對(duì)技術(shù)和成本要求都高;另一方面，位于密集老城區(qū)的地埋電纜線其走線槽并沒(méi)有給光纜預(yù)留足夠的空間，遇此情況則必須掘開(kāi)地面重新增設(shè)光纜走線槽。

（2）施工難度大。無(wú)論采用架空線纜還是地埋線纜，敷設(shè)電纜需與用戶側(cè)等各方面協(xié)調(diào)，征得其同意才能走線。

（3）設(shè)備安裝困難。新增設(shè)備體積較大且數(shù)量多，而部分通信機(jī)房空間有限。

（4）存在不穩(wěn)定因素。目前地市城區(qū)建設(shè)或者拆遷較多，光纜很極易被破壞從而通信中斷;同時(shí)，冰雪等自然災(zāi)害導(dǎo)致光纜中斷導(dǎo)致采集信息全面中斷。因此在配用電網(wǎng)建設(shè)中僅依靠有線網(wǎng)建設(shè)成本高，施工難度大，自然災(zāi)害影響嚴(yán)重。

2.2配置管理

配置管理主要負(fù)責(zé)對(duì)EPON系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行組織整合，以此對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)在基礎(chǔ)配置條件下，根據(jù)運(yùn)行狀況的變化自動(dòng)對(duì)配置進(jìn)行調(diào)節(jié)。在EPON系統(tǒng)配置管理啟動(dòng)時(shí)，用戶可以自行選擇其運(yùn)行模式，即自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行之后會(huì)形成光線路終端、光網(wǎng)絡(luò)單元的拓?fù)鋱D，此時(shí)用戶根據(jù)拓?fù)鋱D上的變化，可以直觀判斷當(dāng)前光線路終端、光網(wǎng)絡(luò)單元是否正常，另外當(dāng)拓?fù)鋱D生成之后，EPON系統(tǒng)中的SNMP管理進(jìn)程會(huì)依照順序?qū)ο聦哟磉M(jìn)程進(jìn)行查詢(xún)，并不斷收集其中的設(shè)備信息，之后將收集到的信息存放進(jìn)自帶數(shù)據(jù)庫(kù)，以此完成數(shù)據(jù)庫(kù)更新，確保系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性。

2.3SDH骨干網(wǎng)+LTE無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)

2011年3月，首個(gè)基于LTE230無(wú)線寬帶的用電信息采集通信系統(tǒng)在浙江海鹽成功建成，首次將LTE技術(shù)引入電力系統(tǒng)。配電通信中的無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集方式可設(shè)計(jì)為星型、環(huán)型、鏈型等。這些組網(wǎng)方式的特點(diǎn)是基帶單元（BaseBandUnit，BBU）與不同遠(yuǎn)端射頻單元（RemoteRadioUnit，RRU）之間通過(guò)多條光纖直連，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，擴(kuò)容方便，信號(hào)經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)少，線路可靠性較高。但是該系統(tǒng)仍然存在以下問(wèn)題：（1）基于射頻的無(wú)線信號(hào)受無(wú)線覆蓋范圍受地域、建筑影響而不同程度的衰減，對(duì)于密集建筑群存在盲區(qū)，無(wú)法形成全覆蓋。（2）星型組網(wǎng)方式耗費(fèi)的纖芯數(shù)較多;鏈型使用纖芯少，但是分光器逐級(jí)分光連接，隨著分光的級(jí)數(shù)增加，線路可靠性逐級(jí)降低?？梢钥闯觯鲜鰺o(wú)線組網(wǎng)方式與EPON光纖組網(wǎng)結(jié)。

2.4故障管理

EPON系統(tǒng)在運(yùn)行當(dāng)中難免會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的故障，所以為了及時(shí)了解并處理故障，需要通過(guò)故障管理來(lái)實(shí)現(xiàn)目的。故障管理主要具備兩項(xiàng)功能，即故障檢測(cè)以及故障定位，其中故障檢測(cè)就是通過(guò)光線路終端、光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)曲線，判斷兩者是否存在異常，如果存在異常，那么就會(huì)得到相應(yīng)的異常數(shù)據(jù)，這就是檢測(cè)異常的根據(jù)。之后針對(duì)異?，F(xiàn)象，故障管理會(huì)直接鎖定異常點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)段的分布，不斷擴(kuò)張鎖定范圍，直至鎖定范圍外部沒(méi)有異常數(shù)據(jù)為止，此時(shí)就能夠確認(rèn)異常的具體位置，完成故障定位功能。另外，在故障定位的同時(shí)，故障管理還會(huì)根據(jù)故障的范圍、影響程度發(fā)出不同級(jí)別的警報(bào)，以此提醒用戶。

2.5SDH骨干網(wǎng)+EPON接入網(wǎng)+LTE無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)

考慮到不同環(huán)境下的干擾和衰落等影響，在不同密集型區(qū)域使用不同的接入方式。在建筑過(guò)于密集的片區(qū)，變電站之間距離相對(duì)較近，則可以采用EPON接入網(wǎng)，不僅充分利用了光纖通信資源，而且有效避免了射頻信號(hào)多徑衰落嚴(yán)重造成的信息失真。而在采集點(diǎn)比較稀疏、變電站距離過(guò)遠(yuǎn)，或敷設(shè)電纜環(huán)境較惡劣地區(qū)，則采用LTE無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)，從而降低施工難度并有效控制成本?？紤]到無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)的射頻傳輸方式存在被非法竊取的可能性，而EPON有線光通信方式高效可靠，因此對(duì)于不同安全等級(jí)的業(yè)務(wù)可采用不同的采集方式。

結(jié)語(yǔ)

EPON具有速率高、性能穩(wěn)定、安全可靠的特點(diǎn)，LTE系統(tǒng)具有廣覆蓋、低成本以及對(duì)電力業(yè)務(wù)的適用性的優(yōu)勢(shì)，兩者都適用用于電力配用電網(wǎng)。隨著多種電力業(yè)務(wù)的開(kāi)展和終端數(shù)量的增加，多樣化、智能化、規(guī)?；闹悄茈娋W(wǎng)建設(shè)將逐步深入。本文提出結(jié)合EPON技術(shù)與LTE系統(tǒng)，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)最大化利用現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)資源，從而使電力通信網(wǎng)更加完善、可靠，為整個(gè)電力系統(tǒng)的通信安全奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐婧婧.無(wú)線通信技術(shù)及在電力通信專(zhuān)網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2016（12）.

[2]王智勇.電力SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)通信，2010，31（12）：36-38+47.

[3]顏江騰.關(guān)于電力SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化探討[J].中國(guó)新通信，2018，20（18）：1-2.

[4]朱瑞杰，于昉，夏增極.EPON技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].電力建設(shè)，2011（32）：49-53.

[5]李金友，閆磊，等.基于LTE230系統(tǒng)的電力無(wú)線通信專(zhuān)網(wǎng)研究與實(shí)踐[J].電氣技術(shù)，2014（1）：132-134.