智能配电网通信组网技术的分析及研究

2023-08-22张晨阳

通信电源技术 2023年13期

关键词：中压专网载波

张晨阳，晏胜

（1.国网江苏电力公司镇江供电公司，江苏镇江 212000；2.江苏镇扬汽渡有限公司，江苏镇江 212002）

0 引言

随着智能电网发展进程的加快，通信网络节点也随之增加。因为智能电网通信模式复杂度较高，所以要结合通信应用要求落实规范技术方案，匹配不同环境的运行需求。

1 智能配电网通信需求

1.1 通信系统要求

对于智能配电网而言，通信系统是非常关键的组成部分，对智能配电网的运行效率会产生不同程度的影响。为此，智能配电网通信系统要整合智能化资源和自动化资源，构建完整的控制模式，从而发挥资源优势，保证通信业务都能顺利开展。基于通信系统的运行需求，电力企业要利用通信专网进行通信网的处理，以公网作为辅助通信网，更好地维护智能配电网运行的安全性和可靠性，保证智能配电网运行质量满足预期。

1.2 骨干层通信需求

在骨干层应用过程中，要利用光传输网络完成通信工作，整体要求更加复杂。一方面，骨干层整体通信控制管理体系中，相应的通信处理环节要具备迂回能力，从而维持信息传递处理的科学性，满足统一应用管理的具体要求；另一方面，骨干层运行体系中，通信过程要利用虚拟专网，只有满足相应指标，才能更好地维持运行的科学性[1]。

1.3 接入层通信需求

在智能电网接入层处理过程中，利用无线专网通信、无线公网通信以及光纤专网等建立相应的通信控制体系，从而满足通信应用要求。无线专网通信利用的频段要满足国家相关规定，建立基于专网应用控制要求的运行通信体系。无线公网通信指利用认证机制或者安全隔离措施建立通信模式，配合专网连接模式能更好地实现智能配电网和运营商的连接控制，保证通信实时性质量。光纤专网利用规范连接模式完成控制工作，光缆芯的数量与设计要求相匹配，具备一定的管理能力和检测功能，能够实现业务端口有效接入配电网终端。电力线载波通过应用控制模式有效完成光纤信号无法覆盖范围的管理，减少线路停电问题，提高施工处理的便捷性。

2 智能配电网通信组网技术应用

2.1 总体技术目标

基于坚强配电网网络架构建设的基本需求，在智能配电网应用管理模式中，要整合管理系统运行体系，依据分步、有序、科学的原则落实具体工作，将信息化、自动化、互动化作为配电网通信组网体系的根本目标，以便技术性能和管理水平都能得到全面提升。智能配电网总体目标如表1 所示。

表1 智能配电网总体目标

结合智能配电网通信管理的具体需求，打造布局合理、负荷分配均匀、资源配置规范的配电网通信组网模式，从而更好地提升电力系统综合发展水平[2]。

2.2 具体技术内容

随着先进科学技术的发展进步，各个城市对能源的需求量也在增加，智能电网在其中发挥着重要作用。结合智能配电网运行管理要求，选取适配的技术处理机制，有效维护电力系统综合发展的效能，实现统一管理的目标[3]。

2.2.1 EPON 技术

以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network，EPON）技术具有大容量、超长距离的特点，光缆使用效能优于双绞线、同轴电缆等，基于上下行对称标准就能构建完善的TriPlay 业务体系，综合满足数据、语音等业务需求，构建较为完整的通信组网运行管理体系。EPON 技术还支持点对多点拓扑处理作业，能有效减少光纤资源的损耗，维持局端到用户信息的实时性传送处理。EPON 技术拓扑处理模式如图1 所示。

图1 EPON 技术拓扑处理模式

除此之外，EPON 技术支持光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）和光网络单元（Optical Network Unit，ONU）无源器件处理，在降低项目运行难度的同时，优化运维效果，利用以太网传输格式实现信息传输。利用光缆终端设备实现光纤干线连接，单机支持128个无源光网络（Passive Optical Network，PON）口，用户支持优先级业务。光节点支持双PON 入口，能满足微秒级别的切换处理，设置多个桥进行放大器网络监控管理，满足OLT 发送广播数据的接收需求，响应OLT 指令实现数据统一管理。馈线远方终端直接安装在配电网馈线回路开关柜和柱上开关灯位置，能够实现远端处理，完成故障电流检测和遥信控制[4]。在EPON 技术应用体系中，为了更好地实现数据信息交互处理，要配置对应的设备，以实现多元管理。分光器要支持1 ∶64 分光比，有效维持对应元件节点控制处理的科学性和规范性。

2.2.2 宽带PLC 组网技术

近年来，对于智能配电网通信技术的研究不断增多，基于宽带可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）建立的组网技术体系能借助中压配电网或者低压配电网完成通信介质的调控，有效实现信息传输，维护组网处理的可控性和合理性。宽带PLC 组网技术还能为配电自动化、用电自动化提供保障，实现设备监控和智能小区协同管理，更好地开展远程集中抄表等工作，提高电力系统自动化运行管理的水平。在组网技术体系中，中压PLC 组网将中压电力线作为通信链路接入骨干网。通过中压与低压联合组网实现网络数据、视频以及及控制信号的实时性传输，更好地满足系统运行管理的具体需求[5]。

中压PLC 网络设计选择沿线智能变电站、地埋变压器等作为配置中压PLC 头端、中继或者终端设备的节点，安装具体的中压PLC 设备就能构建宽带通信环路。分支通信网则借助低压PLC 技术实现400 V电缆上搭建接入通道的控制模式。上行通道借助变电站到供电企业建设的宽带网络，与中压PLC 进行头端设备的对接处理。每个节点中压PLC 设备能完成以太网接口的管理，接入管理系统和设备，维持运行体系的科学性。

以某地区地埋式屏蔽电缆10 kV 配电线路为例，沿线涉及公用变电站、专用变电站、商业用电以及居民用电，利用自动化采集终端完成实时性数据的采集和汇总。为更好地维持智能配电网通信组网运行的合理性，主干通信网利用中压PLC 技术在电缆上搭建骨干通道，上行通道借助变电站到供电局端原有的光纤通道，利用主站设备接收数据并传输到相应的主站数据库。中压PLC 技术整体布局设计如图2 所示。

图2 中压PLC 技术整体布局

中压PLC 技术支持具体应用结构的升级，能打造更加可控合理的终端控制模式，维持PLC 处理效果，满足智能配电网通信组网处理的相关需求，进一步减少项目成本投资，为应用控制覆盖面的拓宽处理提供支持[6]。

2.3 电力载波宽带组网

基于光纤以太网和电力线宽带载波网并行的组网模式，打造更加经济实用的配电自动化通信网络解决机制，提高组网处理控制的科学性。电力载波宽带组网结构如图3 所示。

图3 电力载波宽带网

宽带载波是基于传输控制协议/网络协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）技术建立的组网运行体系，能提高链路层和网络层数据保护水平，配合相应的控制模式减少运行通信不良问题，打造更加和谐可控的通信模式[7]。载波宽带网整体通信效率较高，能在极短时间内更好地完成数据传输处理工作，降低突发干扰产生的不良影响。即使通信失败，也能迅速组织重发作业，维持数据传输管理的及时性和可靠性，优化整体系统通信管理的效果。电力载波宽带组网处理模式还能完善中继组网和管理机制，为智能配电网通信组网控制水平的全面提升提供保障[8]。在组网体系建立的基础上，利用正交频分复用（Orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM）完成调制和解调，保证2 ～34 MHz 频段可划分为不同的独立子频率信道，实现信息数据的实时传输。

3 配电组网发展趋势

智能配电网的推广已经成为电力系统多元化发展的必然趋势，配电网能实现分散用户的有机融合，有效建立连接模式，配合现代先进的科学技术手段建立运行体系，提高配电网的运行效率。

一方面，配电组网将向着更加标准化的模式转型。打造基于可控处理体系的运行模式，确保交换机协议标准化落实，无论是底层协议还是冗余协议，都能打造可控合理的运维统一机制，满足配电组网综合发展的基本需求，实现协同化管理。

另一方面，配电组网将进一步增强对能源信息数据通信资料系统的管理。从基础设施建设入手，确保相关信息化控制工作都能在标准流程内逐步落实，利用加密程序维护能源网络体系下用户数据安全保障管理的科学性。与此同时，系统将创建更加安全稳定的能源网络模式，实现实时性监控管理，减少干扰因素对配电网运行效果产生的制约作用[9]。提高推进预警处理机制的建设进程，保证配电网安全运行工作顺利展开。