智能配电网通信组网技术研究与应用

吴胜辉

摘要：电力需求的增长和低碳发展的要求促使配电网向着智能化方向发展。智能电网的实施使得一次、二次设备增多，电网规模扩大，现场和IT设备间传输的信息量也大大增加。波动性分布式电源的大规模并网，储能装置以及主动负荷的接入将极大地影响供电可靠性和电能质量，使得电网的控制变得更加复杂，容易造成通信可靠性问题。通信系统作为智能电网中智能量测、能量管理、自动控制及保护等功能的支撑，面临很大的挑战。

关键词：智能配电网;通信组网;变电站设备

引言

近年来，随着我国经济建设速度地发展，对于许多建设项目的投资建设也进入了快速发展的阶段，特别是我国电力通信系统地建设速度尤为显著。目前我国电力通信系统地主干网络已基本实现了传输媒介光纤化，业务承载网络化，运行监视和管理自动化的要求。但是，对于其中最为重要的接入层网络的配电通信网，却因为诸多因素的影响，制约了智能配用电业务的应用。好在无源光网络技术、全球微波接入互操作和电力线载波与OFDM的相继成熟，并开始大范围的应用在我国智能电网试点工程中，提高了传输带宽的可靠性，成为近年来研究的热点，并成为了智能配用电通信组网的发展趋势。

一、智能配电网通信组网技术发展必要性

1.1成为衡量城市发展水平的重要因素

在工业4.0时代，建设智慧城市是未来城市发展的一个共同目标。随着世界经济与科学技术的高速发展，城市对清洁、高效、经济、安全的电力能源的需求日趋加剧。因此，在智慧城市的诸多建设工程中，智能电网也成为关键项目之一。

1.2是改善民生的重要基础设施

配电网是保障电力“落得下、用得上”的关键环节，是改善民生的重要基础设施。随着国家电网公司加强配网建设管理，对供电安全性、可靠性、适应性要求越来越高，对网络规划设计、接入管理、运行检修、安全协调控制等也提出了更高得要求。因此，业务需求和配电设备应用场景对配电通信系统的安全可靠、可视运维、灵活接入也提出了更高的要求。因此可以说，智能配电网通信组网技术的发展是改善民生的重要基础措施，应予以必要的重视。

1.3是工业化、信息化发展的需要

大力推进信息化、工业化建设，是企业提高核心竞争力的重要途径。早在“七五”时期，我国电力企业就开始着手单项业务的信息化建设。几十年一路走来，不懈耕耘。随着业务的不断发展，面临的挑战也越来越棘手：①国产化、自主化、硬件平台越来越丰富，运维也越来越复杂。②系统越来越多，硬件越来越多，数据中心越修越大，利用率却“居低不上”。③平台不是不大，而是不“齐”，在借助平台解决共性问题的同时也带来了额外的负担。业务应用的功能通常需要依赖平台多个组件提供的服务，但是存在各组件接口标准不一致、系统需单独与各组件独立集成（配置），监控信息分散于各组件系统内等问题，影响系统开发与运维效率。④虽然系统越来越多，信息化覆盖度越来越高，但企业级应用却难以建成，企业信息化变成“以部门为战”，基层人员工作量繁重，业务应用重复建设、数据不一致情况严重。这些问题都需要智能配电网通信组网技术的大力实施才能有效解决。

二、几种智能配电网通信技术的研究

2.1对无源光网络技术的研究

无源光网络技术，专业名词就是PON技术，这是一种由一点控制再到多点结构的单纤双向光接入网络。这套系统主要由三部分组成，分别是系统侧的光线路终端、光分配网络及用户侧的光网络单元组成，其包括了从用户端到服务提供端的全过程。就像网络控制端一样，光线路终端一般被放置在中央机房，用于对各个用户进行分配和服务。而光分配网络则一般是用在用户的接入口处，还时常与用户设备端合二为一，提供面向用户的多种业务接入。光分配网络在完成光信号功率的分配后，会为光线路终端和光分配网络之间提供光传输通道，更加方便的完成传输任务。

而PON系统从光线路终端到连接的多个用户侧的光网络单元进行传输数据，一般会采用广播的方式进行。按照IEEE802.3ah协议的相关规则，每个数据帧的帧头包含著之前注册时分配的特定用户侧光网络单元的逻辑链路标识。其目的是为了证明具体使用客户的，本数据帧也是给用户侧光网络单元中独有的。另一方面，部分数据帧可以是给所有的广播式和组播用户侧光网络单元。一些来源于多个用户侧光网络单元到光线路终端上行的数据，一般采用时分多址技术，分时隙给用户侧光网络单元传输上行流量。

2.2对全球微波接入互操作技术的研究

WiMAX是一种无线宽带城域网接入技术，一般被称为全球微波接入互联操作，能够最大限度的将同定用户和移动用户无线的高速接入。全球微波接入互联操作网络体系分为两个重要的组成部分，一个是核心网，另一个是接入网。而核心网中又包含了网络管理系统和用户数据库等网关设备，主要是用来实现对用户的使用功能验证和使用服务的，同时还承担了为提供与其他网络之间的接口的重要功能。接入网包含了基站和移动用户站，其主要是为全球微波接入互联操作用户提供无线接入。

2.3对电力线载波通信技术的研究

电力线载波通信，是PLC电力系统特有的通信方式。其传输媒介是电力线缆，并应用载波方式来传输语音信号，还额外承担着调度电话和继电保护信息的角色。就现实而言，中低压电力线载波只为远方集中自动抄表系统提供数据传输通道。同时，电力线载波信道复杂多变，需要克服的技术困难比较严峻。所以，需要采取编码调制技术来提高信息传输的带宽。

三、智能配电网通信组网方式

通过以上对配电通信网相关技术的叙述，智能配电网通信组网包含了两个方式：一个是配网自动化覆盖区域内。这一设施涉及的范围广泛，主要包含了开闭所、配电室和柱上开关等，用来达到遥信、遥测和遥控功能。其相对于过去的技术来说更加安全可靠、带宽要求更高。应用高分光比的无源光网络系统，用来实现对目标配电网区域的快速覆盖，并合理的安排、光分配网络分光网络配置。可见，无源光网络技术以其特有的技术优势成为了配网自动化站点信息接入系统地首选。所以，通信网适合于用光纤方式。另一种是，配网自动化覆盖区域外。该设备的建设是考虑到“十二五”期间所实施的配网自动化和智能用电互动服务的要求而制定的，但是因为国家政策和用户使用能力等因素的限制，所以，目前还停留在宽带PLC专网或L1rE无线公网的水平上。

四、结束语

作为关系国家能源安全和国民经济命脉的公共事业机构，电力企业所在的整个行业都正面临着人类对能源的需求越来越大，能源危机日益突出，积极寻求安全、可负担和环保的能源供应问题，提升“发、输、变、配、用”电力全环节的能源效率已成为现代智能网络发展的共识。

参考文献：

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