适用于山谷地区供电维护系统

张珮明

（广东电网有限责任公司电力调度控制中心，广东 广州510600）

在高山密林的育林区，人烟罕至，只有少量的护林员住在山谷之中。由于护林员居住的林间山谷地区远离居民聚集区，若采用长距离输电线供电，建设难度大，维护成本高，电费收益远远低于建设和维护成本，不能接入供电局电网系统。由于护林员居住的地区处于高山的山谷地区，运营商信号基站受到高山遮挡，信号无法覆盖，没有通信网络。

为解决护林员的用电和通信需求，有必要设计一套适合高山密林之间，远离居民聚集区的山谷供电和通信系统，以实现供电通信全覆盖，满足护林员的生活需求，提升护林员的生活质量。

1 技术背景

分布式发电指的是为满足用户特定的需求、支持现存配电网的经济运行或同时满足这两方面的要求，且在用户现场或靠近用户现场配置功率为数kW到50 MW的小型、与环境兼容的发电系统。分布式发电技术主要包括光伏发电技术、风力发电技术、燃料电池发电技术、燃气轮机/内燃机/微型燃气轮机发电技术、生物质能发电技术以及分布式发电的储能技术等。

光伏发电是一种将太阳能辐射能通过光伏效应、经光伏电池直接转换为电能的发电技术，它向负荷直接提供直流电或逆变器将直流电转换为交流电。

离网供电系统的电能计费信息不能按照普通的电力线路载波方式传送回计量主站。而且，由于地处高山山谷且人烟罕至，运营商信号基站受到高山遮挡，信号无法覆盖，没有公网通信网络，电能计费信息也不能利用公网进行传送，因此需要设计建设一套电力专用通信系统。

电力无线专网具有通信容量大、通信安全度高、建设周期短等特点，可满足电力系统各种不同通信应用场合，不对公众开放，能快速组建网络。

2 离网供电系统

由于林间山谷地区远离居民聚集区，若采用长距离输电线供电，建设难度大，维护成本高，电费收益远远低于建设和维护成本，不能接入已有的供电局电网系统，可根据山谷的自然条件，利用太阳能、水能等自然能源，独立供电。设计的离网供电系统如图1所示。

图1 离网供电系统

在离护林员居住的山谷寻找开阔的平地或山坡，安装太阳能板。由于地处山谷，往往有溪流或小河，可安装小型水力发电机。将以上小型发电设备产生的电能存贮至蓄电池中，由直流/交流逆变器（DC/AC）将直流电源转为220 kV交流电源，转入220 kV供电线路，实现民用供电。

3 通信系统设计及其供电方式

由于设计的是离网供电系统，因此，电能计费信息不能按照普通的电力线路载波方式传送回计量主站。而且，由于地处高山山谷且人烟罕至，运营商信号基站受到高山遮挡，信号无法覆盖，没有公网通信网络，电能计费信息也不能利用公网进行传送。需要设计建设一套电力专用通信系统。如图2所示。

图2 电力专用通信系统

3.1 山谷用户侧

用户的电能表采集用户用电量信息，通过微功率无线传送至集中器（TTU），集中器内置远程通信模块与无线网关通信。

储能设备侧配置无线终端（CPE），采集的蓄电池、逆变器的电量信息通过CPE发送至无线网关。

太阳能光板和小型水力发电机监测器通过微功率无线连接CPE。

电力用户或通信测试人员可以手持无线终端（CPE）连接无线网关，实现应急通信或信号测试。

无线网关通过馈线连接射频天线。

其中，电能表安装在用户侧，集中器安装在220 kV线路杆上，无线终端安装在蓄能设备机柜内，无线网关安装在地势较高且相对开阔的220 kV线路杆上，射频天线安装在对应的220 kV线路杆顶。

3.2 供电所

在山谷用户所属电网营业厅或供电所等地势较高的楼宇安装电力无线通信宏站。在电网营业厅或供电所通信机房安装核心路由器、交换机、基带处理单元（BBU），在楼顶安装射频拉远单元（RRU）和射频天线。连接方式如图2所示。

3.3 业务主站

在计量中心配置业务主站系统，通过电力光传输网与各供电所、营业厅进连接。

4 监控系统

在小型发电社诶侧的太阳能光板和水轮机安装监测器。

储能设备机柜内安装烟雾传感器、温度传感器和摄像头。

所有监控设备采集的信息通过储能设备机柜内的CPE进行传输。

监控系统如图3所示。

图3 监控系统

通过以上的供电系统、通信系统和监控系统，可实现林地高山山谷地区散点居住点的电力用户电力供应，并实现电费远程抄表，电力设备远程监控等功能。

在紧急情况，如森林火警、泥石流等情况，电力用户可通过手持无线终端，利用电力系统的无线通信设备，对外呼救或报警。

5 结束语

通过建立了一套离网供电系统和一套电力专用通信系统和电力设备远程监控系统，满足偏远山谷地区居民的供电及通信需求，实现离网用户供电，远程电力抄表、远程电力设备监控和应急通信等功能。