智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用研究

李寶海

摘 要：近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量不斷提升，從而對(duì)電力資源的實(shí)際需求逐漸增多。目前，智能電網(wǎng)已經(jīng)在很多的發(fā)達(dá)國家推廣應(yīng)用開來，但我國尚處于開發(fā)階段，起步較晚。如今面對(duì)能源緊缺的大環(huán)境，電力系統(tǒng)需要對(duì)通信技術(shù)開發(fā)，因?yàn)槠淠芴岣唠娏鬏數(shù)膬r(jià)值，發(fā)揮重大的作用。本文主要對(duì)智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究，包括基本概念、電力系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用研究等多個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng);通信傳輸;技術(shù)應(yīng)用

電力供給是保障電力系統(tǒng)長期穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵因素。在目前能源緊缺的大形勢下，如何能夠保證能源的供給，是電力系統(tǒng)急需解決的問題。雖然可以創(chuàng)造新的能源，但是，如若能夠?qū)δ茉催M(jìn)行有效的利用，避免浪費(fèi)，使其創(chuàng)造應(yīng)有的社會(huì)價(jià)值，相對(duì)來說是更為明智的舉措。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，需要對(duì)智能配電網(wǎng)中的通信傳輸技術(shù)進(jìn)行研究，確保電網(wǎng)管理智能化。

1智能配電網(wǎng)的概念

現(xiàn)階段，由于我國信息化進(jìn)程不斷加快，計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、智能通信等先進(jìn)技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，促使各領(lǐng)域生產(chǎn)水平逐漸提升。近年來，全球能源環(huán)境壓力越來越大，我國相關(guān)部門加強(qiáng)了對(duì)能源有效利用的重視程度，人們越來越重視社會(huì)可持續(xù)的健康發(fā)展，推崇節(jié)能減排的發(fā)展理念，因此，對(duì)于電網(wǎng)的未來要求更為嚴(yán)苛，只有切實(shí)保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，才能更好地滿足新時(shí)代社會(huì)發(fā)展要求[1]。

2電力通信網(wǎng)的構(gòu)成

電力通信網(wǎng)具體包含微波傳輸、調(diào)度程控、行政程控、數(shù)據(jù)調(diào)度等多種網(wǎng)絡(luò)類型[2]。在智能配電過程中，電力通信網(wǎng)是電網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要素，能夠保障實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化管理，在電力的生產(chǎn)中也起著至關(guān)重要的作用。該技術(shù)不僅能夠滿足廣大群眾日常生活中對(duì)用電系統(tǒng)的基本需求，也可以滿足一些電力部門對(duì)用電的特殊需求，能夠保證電力生產(chǎn)的正常高效進(jìn)行，保證配電資源利用的高效性，電力系統(tǒng)可以安全可靠的運(yùn)行。

3電力通信線路及應(yīng)用

電力通信線路分為有線信道、無線信道兩種類型。其中，有線信道包含實(shí)線、載波、光纖等多種通信線路。基于載波通信，分為開放載波、有線載波、功率載波三種通信形式。而無線信道主要包含微波、衛(wèi)星、散射、短波等通信線路[3]。

3.1有線通信

3.1.1載波通信

載波通信線路是一種較為特殊的通信方式，該線路在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最早。它是在頻分復(fù)用的基礎(chǔ)上，構(gòu)建而成的通信模式體制。

由于電力傳輸介質(zhì)有所差異，載波通信可劃分為開放式、對(duì)稱式、小型同軸電纜、中型同軸電纜、海底電纜以及電力線等通信線路。載波通信系統(tǒng)主要部件有：終端機(jī)、增音機(jī)和傳輸線路

3.1.2光纖通信

光纖通信線路包括光接收機(jī)、光纜傳輸線、光發(fā)射機(jī)、光直放站和各種無源光器件等傳播形式。

作為現(xiàn)階段通信的重要組成部分，光纖通信技術(shù)在智能通信方面起著十分重要的作用。總之，光纖通信也是一門新興的技術(shù)。近年來，它發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。它不僅是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志，也是未來信息社會(huì)傳遞信息的主要工具。

3.2無線通信

3.2.1微波通信

微波通信的波長通常采用1m-0.1mm、頻率為0.3ghz-3thz的電磁波，包括地面微波中繼、衛(wèi)星、空間和微波波段移動(dòng)通信等多樣化類型，其具有頻帶寬、容量大、損傷小以及抗干擾力強(qiáng)等優(yōu)勢特點(diǎn)。該通信技術(shù)可廣泛應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或廣播通信系統(tǒng)方面。在新時(shí)代背景下，我國微波通信在L、S、C和X波段，K波段的應(yīng)用方式仍處于開發(fā)階段。由于微波頻率較高，波長較短，其空氣傳播特性與光波通信技術(shù)相似，即在直線上順利運(yùn)行，若遇到障礙物時(shí)會(huì)被反射、阻擋。因此，在微波通信過程中，可以合理利用視距通信，超過視距后可以進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2.2衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是將人造衛(wèi)星作為中繼站發(fā)射電波，真正實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間通信目的。衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包含所有通信及保障通信設(shè)備，該系統(tǒng)是由空間子系統(tǒng)、通信地球站、跟蹤遙測指揮子系統(tǒng)和監(jiān)控管理子系統(tǒng)組成。

3.2.3散射通信

散射通信指的是借助對(duì)流層和電離層不均勻性引起的電磁波散射進(jìn)行的超視距通信，主要包含電離層、對(duì)流層散射通信以及流星余跡通信。當(dāng)散射電波能量朝多個(gè)方向進(jìn)行傳輸時(shí)，超視距接收點(diǎn)信號(hào)能量會(huì)逐漸衰減。

3.2.4短波通信

短波通信是一種波長為100m～10m內(nèi)，頻率范圍3兆赫～30兆赫的無線電通信技術(shù)。

4智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

4.1自愈性

自愈性是保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，在有效減少人為干預(yù)因素的基礎(chǔ)上，自動(dòng)處理電網(wǎng)內(nèi)有問題的部件，使其恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，最大程度減少斷電現(xiàn)象，為廣大用戶日常用電提供重要保障。除此之外，檢測裝置與分析裝置可以精確評(píng)估電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況，當(dāng)出現(xiàn)故障問題時(shí)，能夠快速進(jìn)行故障隔離和自我恢復(fù)，從而有效避免大規(guī)模停電，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的自愈性，可避免很多意外發(fā)生。

4.2協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性可以達(dá)到與電力批發(fā)市場甚至零售市場的無縫連接;科學(xué)合理的市場設(shè)計(jì)方案，能夠有效提高電力系統(tǒng)安全、規(guī)劃、運(yùn)行管理水平;進(jìn)一步增強(qiáng)電力系統(tǒng)管理能力。

4.3高效性。

引進(jìn)最先進(jìn)質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，優(yōu)化相關(guān)設(shè)備與資源應(yīng)用效益，不斷創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營方式和規(guī)模，切實(shí)降低智能電網(wǎng)實(shí)際維護(hù)、運(yùn)行及投資成本。

4.4安全性

智能電網(wǎng)在收到物理攻擊時(shí)，能有效抵抗此攻擊對(duì)電力系統(tǒng)及其他領(lǐng)域造成的損害，即使網(wǎng)絡(luò)中斷，也可以快速恢復(fù)運(yùn)行。

5智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術(shù)應(yīng)用的策略

5.1 PON技術(shù)

PON是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單光纖雙向光接入網(wǎng)。PON系統(tǒng)由光線路終端、光分配網(wǎng)局端和光網(wǎng)絡(luò)單元用戶端共同組成。它是一個(gè)單光纖雙向系統(tǒng)。PON技術(shù)在下行鏈路方向發(fā)送的信號(hào)可以順利到達(dá)各個(gè)部位。在上行鏈路方向（ONU到OLT）信號(hào)只能單向發(fā)送，無法到達(dá)其他ONU。因此，為了避免數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生劇烈沖突，切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行效率，上行鏈路可以采用TDMA多址方式，對(duì)每個(gè)ONU的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行管理。ODN提供OLT和ONU之間的光通道。

PON技術(shù)主要分為APON、APON以及GPON三種技術(shù)類型，當(dāng)然也存在這其他相關(guān)技術(shù)，甚至仍在研發(fā)過程中。由于APON技術(shù)十分復(fù)雜，且數(shù)據(jù)信息傳輸效率較低，已經(jīng)在激烈的競爭中逐漸退出市場。IEEE與APON系統(tǒng)同時(shí)成立了第一英里以太網(wǎng)研究組，在光纖接入網(wǎng)建設(shè)中推出基于以太網(wǎng)的EPON，展示了很好的市場前景。

5.2 PLC技術(shù)

可編程邏輯控制器是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)大致相同，包括電源、中央處理器、擴(kuò)展接口、輸入接口、輸出接口等。

對(duì)于PLC技術(shù)應(yīng)用來說，主要包括開環(huán)控制、模擬量閉環(huán)、數(shù)字量控制、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控等幾方面。

PLC技術(shù)的基礎(chǔ)控制能力為開環(huán)控制。由于PLC指令系統(tǒng)邏輯計(jì)算能力較為強(qiáng)大，極易實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)等多方面邏輯控制。并且，大部分PLC技術(shù)可以直接取代傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)。

由于PLC技術(shù)是用于現(xiàn)場控制方面，所以要具備現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)功能，相關(guān)技術(shù)人員可以將PLC與計(jì)算機(jī)有機(jī)結(jié)合，以此來全方位觀察、分析相關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)值變化情況。另外，部分PLC系統(tǒng)含有數(shù)據(jù)信息記錄單元，通?？梢杂脗€(gè)人電腦采集并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，從而有效降低電網(wǎng)系統(tǒng)安全故障頻率，延長系統(tǒng)使用期限。

6結(jié)束語

我國的只能配電網(wǎng)尚處于開發(fā)階段，起步較晚。智能配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)是迅速反映電網(wǎng)中各種參數(shù)變化的重要保證措施。如今面對(duì)能源緊缺的大環(huán)境，研究和實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的通信具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[3]蔡曉榆，林曉田.基于智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用研究[J].《山東工業(yè)技術(shù)》，2018：179-179.