適用于山谷地區(qū)供電維護系統(tǒng)

張珮明

（廣東電網有限責任公司電力調度控制中心，廣東 廣州510600）

在高山密林的育林區(qū)，人煙罕至，只有少量的護林員住在山谷之中。由于護林員居住的林間山谷地區(qū)遠離居民聚集區(qū)，若采用長距離輸電線供電，建設難度大，維護成本高，電費收益遠遠低于建設和維護成本，不能接入供電局電網系統(tǒng)。由于護林員居住的地區(qū)處于高山的山谷地區(qū)，運營商信號基站受到高山遮擋，信號無法覆蓋，沒有通信網絡。

為解決護林員的用電和通信需求，有必要設計一套適合高山密林之間，遠離居民聚集區(qū)的山谷供電和通信系統(tǒng)，以實現(xiàn)供電通信全覆蓋，滿足護林員的生活需求，提升護林員的生活質量。

1 技術背景

分布式發(fā)電指的是為滿足用戶特定的需求、支持現(xiàn)存配電網的經濟運行或同時滿足這兩方面的要求，且在用戶現(xiàn)場或靠近用戶現(xiàn)場配置功率為數(shù)kW到50 MW的小型、與環(huán)境兼容的發(fā)電系統(tǒng)。分布式發(fā)電技術主要包括光伏發(fā)電技術、風力發(fā)電技術、燃料電池發(fā)電技術、燃氣輪機/內燃機/微型燃氣輪機發(fā)電技術、生物質能發(fā)電技術以及分布式發(fā)電的儲能技術等。

光伏發(fā)電是一種將太陽能輻射能通過光伏效應、經光伏電池直接轉換為電能的發(fā)電技術，它向負荷直接提供直流電或逆變器將直流電轉換為交流電。

離網供電系統(tǒng)的電能計費信息不能按照普通的電力線路載波方式傳送回計量主站。而且，由于地處高山山谷且人煙罕至，運營商信號基站受到高山遮擋，信號無法覆蓋，沒有公網通信網絡，電能計費信息也不能利用公網進行傳送，因此需要設計建設一套電力專用通信系統(tǒng)。

電力無線專網具有通信容量大、通信安全度高、建設周期短等特點，可滿足電力系統(tǒng)各種不同通信應用場合，不對公眾開放，能快速組建網絡。

2 離網供電系統(tǒng)

由于林間山谷地區(qū)遠離居民聚集區(qū)，若采用長距離輸電線供電，建設難度大，維護成本高，電費收益遠遠低于建設和維護成本，不能接入已有的供電局電網系統(tǒng)，可根據(jù)山谷的自然條件，利用太陽能、水能等自然能源，獨立供電。設計的離網供電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 離網供電系統(tǒng)

在離護林員居住的山谷尋找開闊的平地或山坡，安裝太陽能板。由于地處山谷，往往有溪流或小河，可安裝小型水力發(fā)電機。將以上小型發(fā)電設備產生的電能存貯至蓄電池中，由直流/交流逆變器（DC/AC）將直流電源轉為220 kV交流電源，轉入220 kV供電線路，實現(xiàn)民用供電。

3 通信系統(tǒng)設計及其供電方式

由于設計的是離網供電系統(tǒng)，因此，電能計費信息不能按照普通的電力線路載波方式傳送回計量主站。而且，由于地處高山山谷且人煙罕至，運營商信號基站受到高山遮擋，信號無法覆蓋，沒有公網通信網絡，電能計費信息也不能利用公網進行傳送。需要設計建設一套電力專用通信系統(tǒng)。如圖2所示。

圖2 電力專用通信系統(tǒng)

3.1 山谷用戶側

用戶的電能表采集用戶用電量信息，通過微功率無線傳送至集中器（TTU），集中器內置遠程通信模塊與無線網關通信。

儲能設備側配置無線終端（CPE），采集的蓄電池、逆變器的電量信息通過CPE發(fā)送至無線網關。

太陽能光板和小型水力發(fā)電機監(jiān)測器通過微功率無線連接CPE。

電力用戶或通信測試人員可以手持無線終端（CPE）連接無線網關，實現(xiàn)應急通信或信號測試。

無線網關通過饋線連接射頻天線。

其中，電能表安裝在用戶側，集中器安裝在220 kV線路桿上，無線終端安裝在蓄能設備機柜內，無線網關安裝在地勢較高且相對開闊的220 kV線路桿上，射頻天線安裝在對應的220 kV線路桿頂。

3.2 供電所

在山谷用戶所屬電網營業(yè)廳或供電所等地勢較高的樓宇安裝電力無線通信宏站。在電網營業(yè)廳或供電所通信機房安裝核心路由器、交換機、基帶處理單元（BBU），在樓頂安裝射頻拉遠單元（RRU）和射頻天線。連接方式如圖2所示。

3.3 業(yè)務主站

在計量中心配置業(yè)務主站系統(tǒng)，通過電力光傳輸網與各供電所、營業(yè)廳進連接。

4 監(jiān)控系統(tǒng)

在小型發(fā)電社誒側的太陽能光板和水輪機安裝監(jiān)測器。

儲能設備機柜內安裝煙霧傳感器、溫度傳感器和攝像頭。

所有監(jiān)控設備采集的信息通過儲能設備機柜內的CPE進行傳輸。

監(jiān)控系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)

通過以上的供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)林地高山山谷地區(qū)散點居住點的電力用戶電力供應，并實現(xiàn)電費遠程抄表，電力設備遠程監(jiān)控等功能。

在緊急情況，如森林火警、泥石流等情況，電力用戶可通過手持無線終端，利用電力系統(tǒng)的無線通信設備，對外呼救或報警。

5 結束語

通過建立了一套離網供電系統(tǒng)和一套電力專用通信系統(tǒng)和電力設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)，滿足偏遠山谷地區(qū)居民的供電及通信需求，實現(xiàn)離網用戶供電，遠程電力抄表、遠程電力設備監(jiān)控和應急通信等功能。