智能配电网通信技术研究

2021-03-16沈雨生荀思超刘晓玥

通信电源技术 2021年19期

关键词：电力线实时性载波

沈雨生，荀思超，徐荣，刘晓玥

（国网盐城供电公司，江苏盐城 224000）

0 引言

随着科学技术的不断发展和进步，智能电网实现了大范围普及。要想全面覆盖AMI智能电表和负荷控制管理业务节点，就要整合配电网通信技术体系，满足业务实时性需求的同时，为智能配电网通信体系的可持续发展奠定基础。

1 智能配电网通信概述

1.1 特点

首先，智能配电网本身就是广域通信网，变电站、开闭所、配电变压器等数量较多，要想借助智能设备和远程终端节点控制模块对其予以监控，就要全面掌控终端模式，终端的节点需求就会随之增多[1]。

其次，通信距离较短。DTU和TTU集中器的基础终端数据一般都是在小区范围内完成汇集和转发，而多数的通信距离会控制在5 km以内。需要注意的是，在实际设置处理过程中，会选取小区分支通信匹配主干通信的智能配电模式实现信息数据的实时性管理。

最后，通信数据的体量较小。我国多数地区依旧采取电缆传输技术完成通信，而电缆传输信号本身就存在质量水平一般的弊端，这就使得采集到的数据应用效率大大降低。如果对大量的线路开关和配电变压器予以智能终端采集，在资源配备和处理方面也存在一定难度。基于此，全范围推广光纤通信技术将成为智能配电网建设方案的重点，充分发挥光纤通信技术低误码率、高保密性以及高抗干扰性的优势作用，为智能配电网通信的综合优化提供支持[2]。

1.2 需求

1.2.1 ADO通信需求

在智能电网装备中，ADO（Microsoft ActiveXData Object）能为智能配电网实时性监控用户互动业务数据提供保障。相较于传统的配电网应用模式，配网通信通道纵联网络保护机制能在保护电气元件的同时，提升电力系统的稳定性。智能配电网通信的设立能充分满足高级配电自动化通信需求，并且在建构分布式电源和储能站状态监测模块的同时更好地维持通信应用效果。例如，分布式能源站能对负荷予以实时性预测，一般是15 min一次，然后在24 h内将96点预测点绘制为基础曲线，上传调度端就能对其予以合理性分析评估[3]。

1.2.2 AMI通信需求

（1）智能电表通信需求。在电力用户管理过程中，借助智能电表对用户用电量信息予以实时性收集和汇总，确保电费传递的规范性和合理性，同时也能及时掌握分时电价和智能家电控制信息。假设区域内要配置400个配电台区、安装20万个智能电表，每个电表按照300字节/min信息量予以设定，则借助RS485电缆和WiFi技术等完成集中点汇聚处理后，配合使用配电网就能建立完整的传输机制[4]。

（2）负荷需求侧通信需求。对一些负荷量较大的用户，要利用对应的应用模块完成电能质量监测、负荷控制参数处理等工作，保证带宽满足5K级别[5]。

1.2.3 AAM通信需求

在智能配电网通信管控工作中，要想从根本上提高电网资产的利用率，需要对电网设备予以全生命周期管控。配合设备运行状态分析机制，全面了解监测信息点的相关内容，从而有效完成监测信息的管控。除此之外，智能配电网通信技术的应用和升级也是为满足汇总智能配电通信网业务需求而展开的。通过搭建非实时性监测管理和实时性控制业务模块，更好地评估符合需求控制管理的要点，保证运行状态监测的规范性[6]。

2 智能配电网通信技术方式

在技术条件支持下，智能配电网通信体系能依据相应技术属性建立更加有效的信息数据交互模式，满足应用管理的基本需求。

2.1 电力线载波

电力线载波技术是针对电力系统建立的特有通信模式，在现有电力线基础上利用载波的处理模式有效完成模拟信号和数字信号的传递。电力线载波最大的应用特点就是无需架设网络模式，只需要使用电力线就能实现数据传递。由于电力线载波技术的变化模式较为复杂，因此在实际应用过程中需要配合调制编码技术才能有效提高信息传输的可靠性[7]。

在智能配电网通信体系中应用电力线载波技术建立扩频窄带调频处理模式，能为扩频调试处理工作提供良好的应用平台，同时配合正交频分多路复用技术就能建立传输效率和频谱利用率更高的抗噪处理模式，提高电力线上网应用的通信质量。此外，电压电力线载波组网体系中，结合物理拓扑结构组网就能建立逻辑拓扑结构模式，有效提升通信可靠性和纠错技术水平，维持传输模式控制、数字调制等模块应用的规范性。

2.2 以太无源光网络

在智能配电网体系中应用以太无源光网络技术能实现光纤实时性接入，配合局端OLT设备和多个用户端设备，维持光分配网连接网络应用的规范性。这种技术体系最大的优势在于能打造组网灵活度较高、网络应用模式较为简便的稳定性主干光纤体系，在满足业务需求的同时实现技术应用目标。

典型EPON系统完整的应用模型如图1所示。其中，光线路终端放置在智能变电站中心机房，配合系统完成数据连接工作；光分配网络借助无源光纤分支器和光纤元件等建立ONU和OLT光传输通道，维持分配机制的规范性；光网络单元能为用户侧提供对应的接口，维持OLT转发数据广播的实时性，保证接收效果满足预期[8]。

图1 典型EPON系统应用模型

此外，以太无源光网络模型还支持多样化的业务端口配置模式，为组网应用提供保障，借助技术自身的稳定性特点和可扩展性优势，在提升以数据业务为基础的网络建设应用效果的同时，实现智能配电网新建业务承载的目标[9]。

2.3 分时长期演进技术

近年来，无线宽带技术的研究范围在不断扩大。分时长期演进技术作为新一代无线宽带技术，采取不同无线通信技术模块和应用要点，建立更加合理且有效的技术统筹体系，其中包括正交频分复用技术、多输入多输出技术等，在提高数据吞吐量的同时还能扩大覆盖范围[10]。

一方面，物理层建设基本传输技术和多址技术模型，主要是应用OFDM调制技术方案实现高速数据流的串并变换模式，为子信道信息和数据传输的规范性提供保障。基于每个基础信道中符号周期的增加，要想建立完整的信息管控结构，需要借助技术要求减少无线信道多径时延扩展产生的弥散性影响。

另一方面，在网络结构中应用Node B单层结构建立相应的技术体系，能在减少网络延迟问题的同时真正实现低时延控制的要求。相较于传统的3GPP接入网技术模式，分时长期演进技术网络结构有效减少了无线网络控制器（Radio Network Controller，RNC）节点，更好地维持演进模式的规范性。同时基于典型IP宽带网结构，其综合应用效能更加突出。

除此之外，分时长期演进技术还支持核心层、接入层、终端层的分层处理。配合智能配电网整体管理要求，建构满足服务器归属签约用户服务器（Home Subscriber Server，HSS）功能、网络操作管理功能的应用体系，提高网络服务的合理性。与此同时，分时长期演进技术还能辅助智能配电网实现馈线自动化系统、配变运行状态监测系统、高故障设备监控系统的联合处理，及时检索故障问题，为应急调度一体化工作的全面落实提供支持。