配电网电力通信技术混合组网分析

林宇峰

摘要：针对我国配电网电力自动化系统中，接入网络通信组网方式主要采用单一的光纤专用组网方式或单一的EPON通信技术的现状，为实现原有通信网络与新建网络兼容运行，并为单一通信网络扩容提供更多选择，介绍了配电体系网络，分析配电通信网的特点，并对配网通信组网方案进行了探讨，提出把无线专网与光通信组网灵活结合，实现资源最优化利用。

关键词：配电网;通信网络;混合组网

引言

在现代电力需求背景下，配电网自动化是必然的发展趋势。通过配电网自动化的应用，可以实时对配电网的运行情况进行分析，以此确认配电网的状态，此时当配电网出现异常现象时，会产生相应的异常数据，此时管理人员可以通过数据波动，第一时间得知异常点、异常范围，甚至是异常类型，同时配电网还会自动启用保护机制，例如隔离异常点，避免异常现象扩张，有利于电力供配质量。

1配电通信网概述

电力通信接入网主要随配电自动化及营销系统配套建设，承载配电自动化、配变监测、用电信息采集等业务。目前电力骨干通信网已建设的有线光纤传输网，传输稳定，基本解决了电网的信息化管理问题。配电通信网主要采用EPON通信技术、光纤专用组网方式并依靠电力骨干通信网作为上联通道。配网系统中的数据业务具有接线复杂、分布分散、通信点多、单个通信点信息量少但基础数据库的信息量非常庞大的特征。同时在配网应用中，光纤设备成本高、维护复杂，覆盖到各级配网自动化终端施工难度较大。配用电通信网具有以下特点：

（1）通信节点数量多

配电系统中分布柱上开关、环网柜、分支箱、配电室以及保护自动化设备等设备装置，这些设备主要用来采集用户用电数据，例如，一个小区内每栋大楼中的每个单元都安装ONU终端，普通小区的ONU数量可达上百个。

（2）通信节点分布广

配用电通信系统设备一般随配电设备安装，覆盖整个城市和郊区，比如线路上配电设备之间相隔较远，在一些边缘空旷的地域，节点的分布就更加分散。

（3）通信数据量小

配用电通信网中的设备主要有环网柜、分支箱、柱上开关等设备，通信终端采集的数据多为监控设备信息和用户用电信息，即每个节点采集到的数据量很小（字节级别）。

（4）通信方式多样化

由于配电通信网设备分布广，不同区域、不同条件下的通信接入技术各不同，现有的通信接入技术主要分为无线和有线两种方式，选择单一或者混合接入技术要根据设备实际分布情况判定。

（5）通信网络拓扑结构复杂

通信设备一般沿配电线路分布，网络拓扑结构呈树形、星形或者环形分布，网络拓扑复杂。

2配网中电力通信技术混合组网

2.1SDH骨干网+EPON接入网

EPON系统对于分光器级数没有理论限制，但每个终端设备ONU的光通道衰减应小于24dB。由于光缆布放随着电缆走向实施，因此所辖电网内变电站基本实现光纤全覆盖，光纤网络具备向配电线路延伸的网络基础，具备了EPON组网的通信介质条件。然而此方案实施过程中会遇到一系列问题：

（1）光缆敷设难度大，成本高。导致这一情况的原因主要是：在部分地市变电站之间横跨江河，跨江敷设光缆对技术和成本要求都高;另一方面，位于密集老城区的地埋电缆线其走线槽并没有给光缆预留足够的空间，遇此情况则必须掘开地面重新增设光缆走线槽。

（2）施工难度大。无论采用架空线缆还是地埋线缆，敷设电缆需与用户侧等各方面协调，征得其同意才能走线。

（3）设备安装困难。新增设备体积较大且数量多，而部分通信机房空间有限。

（4）存在不稳定因素。目前地市城区建设或者拆迁较多，光缆很极易被破坏从而通信中断;同时，冰雪等自然灾害导致光缆中断导致采集信息全面中断。因此在配用电网建设中仅依靠有线网建设成本高，施工难度大，自然灾害影响严重。

2.2配置管理

配置管理主要负责对EPON系统内所有运行所需的数据资源进行组织整合，以此对网络系统的配置进行维护，同时在基础配置条件下，根据运行状况的变化自动对配置进行调节。在EPON系统配置管理启动时，用户可以自行选择其运行模式，即自动运行、手动运行，运行之后会形成光线路终端、光网络单元的拓扑图，此时用户根据拓扑图上的变化，可以直观判断当前光线路终端、光网络单元是否正常，另外当拓扑图生成之后，EPON系统中的SNMP管理进程会依照顺序对下层代理进程进行查询，并不断收集其中的设备信息，之后将收集到的信息存放进自带数据库，以此完成数据库更新，确保系统运行的实时性。

2.3SDH骨干网+LTE无线专网

2011年3月，首个基于LTE230无线宽带的用电信息采集通信系统在浙江海盐成功建成，首次将LTE技术引入电力系统。配电通信中的无线专网数据采集方式可设计为星型、环型、链型等。这些组网方式的特点是基带单元（BaseBandUnit，BBU）与不同远端射频单元（RemoteRadioUnit，RRU）之间通过多条光纤直连，组网简单，扩容方便，信号经过的环节少，线路可靠性较高。但是该系统仍然存在以下问题：（1）基于射频的无线信号受无线覆盖范围受地域、建筑影响而不同程度的衰减，对于密集建筑群存在盲区，无法形成全覆盖。（2）星型组网方式耗费的纤芯数较多;链型使用纤芯少，但是分光器逐级分光连接，随着分光的级数增加，线路可靠性逐级降低。可以看出，上述无线组网方式与EPON光纤组网结。

2.4故障管理

EPON系统在运行当中难免会出现相应的故障，所以为了及时了解并处理故障，需要通过故障管理来实现目的。故障管理主要具备两项功能，即故障检测以及故障定位，其中故障检测就是通过光线路终端、光网络单元的数据曲线，判断两者是否存在异常，如果存在异常，那么就会得到相应的异常数据，这就是检测异常的根据。之后针对异常现象，故障管理会直接锁定异常点，同时根据数据段的分布，不断扩张锁定范围，直至锁定范围外部没有异常数据为止，此时就能够确认异常的具体位置，完成故障定位功能。另外，在故障定位的同时，故障管理还会根据故障的范围、影响程度发出不同级别的警报，以此提醒用户。

2.5SDH骨干网+EPON接入网+LTE无线专网

考虑到不同环境下的干扰和衰落等影响，在不同密集型区域使用不同的接入方式。在建筑过于密集的片区，变电站之间距离相对较近，则可以采用EPON接入网，不仅充分利用了光纤通信资源，而且有效避免了射频信号多径衰落严重造成的信息失真。而在采集点比较稀疏、变电站距离过远，或敷设电缆环境较恶劣地区，则采用LTE无线专网，从而降低施工难度并有效控制成本。考虑到无线专网的射频传输方式存在被非法窃取的可能性，而EPON有线光通信方式高效可靠，因此对于不同安全等级的业务可采用不同的采集方式。

结语

EPON具有速率高、性能稳定、安全可靠的特点，LTE系统具有广覆盖、低成本以及对电力业务的适用性的优势，两者都适用用于电力配用电网。随着多种电力业务的开展和终端数量的增加，多样化、智能化、规模化的智能电网建设将逐步深入。本文提出结合EPON技术与LTE系统，形成优势互补，实现最大化利用现有电力通信网络资源，从而使电力通信网更加完善、可靠，为整个电力系统的通信安全奠定坚实的基础。

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