电力宽带通信接入网方案的经济效益分析

摘要：目前电力通信的配用电业务局限于语音和低速数据业务，然而智能电网对电力通信网的通信质量、实时性、灵活性提出了更高的要求。介绍了一种以光纤为主和宽带无线专网为辅的宽带通信接入方案，并结合具体电力接入网技术示范工程，从经济效益方面分析这种宽带通信接入总体方案的可行性。

关键词：宽带通信；接入网；光纤；无线专网；经济效益

作者简介：侯晓辉（1974-），男，内蒙古赤峰人，大唐集团新能源股份有限公司，工程师。（北京?100053）

中图分类号：F272.5?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0130-02

目前我国500kV变电站、220kV变电站光缆覆盖率为100%，110kV变电站覆盖率95%，带宽达到2.5Gbit/s以上，可以满足电网现有的通信要求。然而在配用电网中，由于缺乏统一规划，变电设备分布零散，光纤覆盖率很低，大多采用窄带通信，带宽只有几十Kbit/s，无法实现对所有配电设备进行实时监控和远程自动数据采集。

智能电网中配电接入网以光纤通信为主，宽带无线通信技术为辅。光纤通信和宽带无线通信各有利弊，光纤通信安全系数高，通信带宽大，传输质量好，但一次性铺设成本较大；与光纤通信相比，宽带无线通信具有建设方便，覆盖面积广，一次性投入成本低的优点。所以以光纤和宽带无线专网相结合的配电宽带通信接入方案，可发挥各自优点，为智能电网提供安全、稳定、经济的配电通信网。

一、宽带通信接入网方案

目前配电宽带通信接入网方案采用以光纤为主和宽带无线专网为辅的配电宽带通信接入方案，如图1所示。

1.光纤通信方式

光纤通信具有传输质量好、通信带宽大、抗干扰能力强等特点，在智能电网的建设和改造中占有很重要的地位。通常在输电线路铁塔上进行铺设。采用的光缆主要有ADSS、OPGW、OPPC光缆。在已建成的输电线路上采用ADSS，而OPGW则用于新建的输电线路上，OPPC、OPLC可以作为ADSS和OPGW的延伸和补充，适用于城郊中低压配电网。

（1）ADSS光缆，也称全介质自承式光缆，利用自身的抗拉特性和绝缘抗腐蚀特性，可以直接铺设在长距离电力塔之间。因为ADSS光缆与电力线分开组成独立的光缆通信系统，所以在电力线发生故障时不影响光缆的运行，可进行不停电施工、铺设和维护。光缆重量轻、尺寸小，减少对杆塔的负荷，而且光缆外套具有抗电磁腐蚀性能和良好的绝缘性，可以保证光缆在强电场中的寿命。ADSS常用于220kV、110kV变电，并不适合低压配电网。

（2）OPGW光缆，又称光纤复合地线光缆，与ADSS相同，都是敷设在长距离的电力杆塔之间，具有输电线路地线和传输光纤的双重功能。OPGW光缆的安全性优于ADSS，成本较低，不易遭人为破坏，适合用于各种电压等级的输电线路，但是OPGW在施工时必须停电，将带来巨大的损失，所以新建输电线路应优先使用 OPGW[1，2]。而配电网中无地线的情况，大大限制了OPGW的使用。

（3）OPPC光缆，也称光纤复合相线光缆，是继ADSS、OPGW之后的一种新型光缆，具有输电相线和传输光纤的双重功能。充分利用电力系统的杆塔、管道资源，与电力输电线结合在一起，大大节省了建设成本。因为与输电线相结合，可以避免人为破坏，而且解决了ADSS和OPGW面对的电腐蚀问题。不受对地安全距离限制，特别适合无架空地线的城郊配电网。[3]

（4）OPLC光缆，也称光纤复合低压电缆，是继OPGW、OPPC之后的一种新型复合电缆，具有光纤、输电线和信号线三重功能。可以在一根OPLC光缆上同时实现互联网、语音、广播电视业务和电表数据的透明传输。OPLC具有高可靠性数据传输、价格低、连接方便等特点，外径小、重量轻、占用空间小。而且光缆和电力线合于一体，避免二次布线。常用于1kV及以下低压网。

2.无线通信技术

无线通信技术相比于光纤通信，无需架设电缆、铺设管道，只需要架设通信基站就可以实现通信，可以直接节省大量的人力和物力成本，减少施工周期。而且无线通信可以适应铺设有线光缆困难的湖泊、高山、河流等特殊地理环境，无线通信的设备维护也比较容易。所以宽带无线专网可以弥补光纤通信成本高、铺设困难等缺点，可以为电力通信提供可靠、经济、可行的通信方案。智能电网中通常采用的无线技术有230M无线电台专网、GPRS网络、CDMA公网、McWiLL专网和WiMAX专网。

（1）230M无线电台专网。230M无线电台专网作为电力通信特有的通信方式，具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，然而采用的是点对点轮询式通信方式，不具有网络功能；通信质量易受到天气、建筑物等环境影响；传输带宽小，仅有几Kbit/s，无法满足配电自动化设备的实时数据传输。

（2）GPRS网络。GPRS网络也称为通用分组业务，系由GSM网络增加GGSN和SGSN网络模块得到的2.5G移动通信技术。采用分组交换技术，支持中、高速数据传输，最高传输速率可达171.2Kbit/s，支持IP协议和X.25协议，可实现永久在线。但GPRS业务和语音业务无法同时使用网络资源，在通话高峰段容易造成丢包，对于实时性要求较高的配电自动化终端，不能提供稳定的信道带宽。

（3）CDMA网络。CDMA为码分多址，是一种以扩频通信为基础的载波调制技术。抗干扰能力强；抗衰落能力强；安全性能高；系统容量大，理论上，在使用相同频率资源的情况下，CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4-5倍。缺点就是覆盖范围有限，针对配电网设备分布比较分散的情况，需要重新建设基站，扩大公网覆盖面积。[4]

（4）McWiLL宽带无线专网。McWiLL是由北京信威通信技术股份有限公司在已经部署商用网络SCDMA无线窄带技术平台的基础上推出的具有完全自主知识产权的宽带无线接入系统技术平台，在国内市场有其独特的优势，拥有国家授权的专用使用频段和市场资源。McWiLL为全IP架构，支持固定和移动下的语音、数据集群调度业务，同时支持切换和漫游。由于McWiLL主要立足于专网应用，针对电力通信环境复杂，光纤施工困难、农村用户分布等特点，McWiLL系统对天线覆盖分布、电源解决方案、安装的环境要求、成本等方面进行了专业的设计，非常适合农村信息化的开展。McWiLL网络架构如图2所示。

（5）WiMAX宽带无线专网。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，具有3G不能比拟的优势，WiMAX所能实现的50公里的无线信号传输距离，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍；最大传输速率可达70Mbit/s，是3G技术的30倍；提供多媒体通信服务；还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX采用了主流通信技术如OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX将逐步实现宽带业务的移动化，而3G则将实现移动业务的宽带化。然而WiMAX作为新一代标准，在中国并不具有营业执照，而且技术标准并不统一，WiMAX移动设备还处于起步阶段，设备比较昂贵，所以随着WiMAX技术的发展，以后可以替换McWiLL在电力通信的作用。图3为WiMAX网络架构。

通过比较几种无线通信技术，在安全、稳定、可靠的电力通信中，McWiLL宽带无线专网和WiMAX宽带无线专网成为电力无线技术的首选，不仅可以保障通信的安全性，还可以提供高质量的实时通信，并节约大量建设成本。

二、宽带电力通信接入网方案的经济效益分析

如果所有配电变压器都采用光纤覆盖，一次性投入巨大，对于许多无法覆盖光纤的环境，只能建立宽带无线专网进行通信。光纤通信与宽带无线专网相结合，将带来巨大的经济效益。主要的经济效益包括减少建设成本、租赁公网费用、减少线损和维护成本。

（1）减少建设成本。如果直接采用光纤铺设，投资成本主要包括工程建设费用和光缆材料费用，每公里约50万元，而单无线基站价格造价约为70万元（含设备成本、配套改造和工程安装费用），覆盖范围5～8公里，平均每公里节约成本40余万元，光纤+无线专网的方式可以带来巨大的经济效益。

（2）租赁公网费用。光纤+无线专网的建立可以节省高额的公网租赁费用。节省公网租用费用约在300万元。

（3）减少线损。光纤+无线专网的方式可以降低配变台区线损1.5%，以100平方公里覆盖范围内消耗10亿度电为例，每年减少损失电量：10亿度×1.5%=1500万度；增加电费收入：1500万度×0.4元/度=600万元，即每年增加收入约600万元。

（4）维护成本。对电力重点线路、区域和设备进行实时监控，智能感知各处测量设备的工作情况，及时发现问题，避免人为破坏和预防事故发生，可年均节约成本费用约在100万元。同时还可以避免人工抄表不准时、错抄、漏抄等现象。

三、结束语

光纤通信具有传输质量好、通信带宽大、抗干扰能力强等特点，然而一次性投入建设成本较大，针对配电设备分布分散，建立宽带无线专网可以弥补光纤铺设受环境因素影响的缺点且将带来经济效益。以光纤（OPPC、OPLC）为主和宽带无线专网（McWiLL，WiMAX）为辅的宽带通信接入方案，不仅可以提供安全、可靠的通信方式，而且将带来巨大的经济效益。

参考文献：

[1]赵德伟.OPGW光缆在电力系统通信中的应用[J].科技信息,2007,

15(6):285-286.

[2]唐常青.OPGW与ADSS在电力系统中的应用[J].江西电力,2007,

31(3):16-24.

[3]谢书鸿,谢志民,吴斌,等.OPPC光缆:一种新兴电力通信解决方案[J].电力设备,2008,9(12):47-51.

[4]代卫星,秦卫东.一种无线公网通信安全的解决方案[J].广东电力,

2009,(8).

（责任编辑：刘辉）