我国智能配电网通信组网技术的应用

2016-06-08 07:20 [电力论文] 来源于：互联网作者：互联网

导读：摘要智能电网的发展主要是依赖于智能配电网来体现的。电能属于清洁能源，是人们生产和生活比不可少的一部分。现代社会对供电的需求也越来越多且对供电水平的的要求也越来越高。智能配电网正是由于这个需求而发展的。可靠的供电以及有保证的供电质量是确保

　　摘要智能电网的发展主要是依赖于智能配电网来体现的。电能属于清洁能源，是人们生产和生活比不可少的一部分。现代社会对供电的需求也越来越多且对供电水平的的要求也越来越高。智能配电网正是由于这个需求而发展的。可靠的供电以及有保证的供电质量是确保配电网顺利建设的两个关键点。而灵活的通信组网在推进配电网智能化的发展中发挥了有力的保障作用。本文主要对我国智能配电网通信组网技术的应用进行论述，以推动智能电网的建设和发展。

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　　关键词智能配电网；通信组网技术

　　0引言

　　在智能电网的各个环节中，实现配电环节的智能化能够确保供电可靠以及有利于提高系统的运行效率[1]。在现代管理理念的影响下，智能配电网的发展对于构建集成以及优化配电管理系统也有一定的作用。

　　随着我国经济建设的发展，各种建设项目也越来越多，而我国电力系统的建设尤为突出。我国电力通信系统也已经向智能化、自动化等快速发展[2]。电力系统中的配电通信网在系统中是最为重要的一个部分，受各种因素的影响，配网通信网存在的不足阻碍了智能配电业务的使用。不过，随着各种通信技术的发展，我国智能电网在这些技术的支撑下得到了更好的应用。

　　1智能配电网通信规约及需求

　　1.1 通信规约

　　我国智能配电网及其系统的应用规模还较小，当前智能配电网多数是使用工业以太网以及无线公网等各种通信方式。当前，各个地区在进行电网通信的建设中还存在诸多问题，加上通信技术体制以及通道安全等的制约，使得智能配电网的发展也因此而受阻碍。配电网通信的要求主要体现在以下几个方面。

　　对通信系统的要求：通信系统是配电网进行信息传输的载体，在建设智能配电网的过程中应该满足自动化系统的要求，全面覆盖配电终端，以为终端信息的接入提供通信网络。在建设配电通信系统中要能够利用现有的资源，在满足现有业务需求的基础上能重视业务的应用，同时还应该遵循循序渐进的原则完善基础设施；在配电网通信系统当中要把电力通信专网作为主要的通信网，把公网作为辅助网。为了能够保证通信设备安全运行，在自动化配电区应该使用专网通信。要达到实时响应的要求还应该借助光纤专网实现故障隔离；根据实际的具体问题，灵活的使用各种通信方式，且技术指标应该符合标准要求。

　　对骨干层通信要求：对于骨干层通信还应该通过光传输网络，以及使用光传输的网络链路层形成具有迂回能力的网络[3]。如果有其他应用系统，在使用骨干层网络则要确保骨干层网络具备虚拟专网的能力。

　　对接入层的通信要求：配电网通信的接入层可以使用光纤专网以及公网等方式，在充分考虑通信网络管理建设以及改造的基础上，对配电网进行管理。使用光纤专网时，光缆的芯数要同设计的要求相符合，而且还应该有一定的预留。同时，光纤专网还应该有一定的检测以及管理能力，业务端口则要方便于配电终端能够顺利的接入；使用无线专网时，通信系统的频段首先要符合规定，选择多厂家支持的宽带技术且具备用户优先管理和安全防护功能的频段。

　　在使用电力线载波时，有的区域无法覆盖光纤通信，则可以通过使用电缆屏蔽层载波方式。为了能够保证传输，要使用方便进行施工的耦合方式[4]。

　　使用无线公网通信不仅要满足防护和规定的需求，还应该使用较为可靠的隔离措施，通过专线方式和运营商建立有保证的网络连接。

　　1.2 通信需求

　　智能配电网的发展是值得长期研究的课题。智能配电网的发展不仅提供了更多的业务而且对于现有电力通信网而言是一个巨大的挑战。智能配电网的很多新的业务基本上都体现在其配电的领域。根据电网业务的功能，智能配电网的业务有以下几种属性：

　　第一，保护类。这类业务对于通信的安全要求很高，而且对于通信延时以及路由的要求也十分的严格，保护类业务一般不能随意的更改路由；如果在通信失效的情况下，则很有可能致使电网崩溃；第二，控制类。控制类业务和保护类一样对于通信安全的要求以及路由和时延的要求很高、很严格。但是路由可以是相对固定的路由，在有需要的情况下可以从备选的路由中进行切换。同样的，通信的失效很可能致使电网在运行的过程中出现故障；第三，信息监测。此类业务对通信安全的要求比较高，对于路由的要求并没有控制类和保护类业务对路由的要求那么严格。在通信失效时，会对电网的运行管理有影响当时不会致使电网出现故障或者是崩溃的现象出现；第四，视频类。和信息监测相似，视频类业务对于带宽的要求较高，一般要求每路信息带宽每秒应该高于3Mbit。从这几类业新业务来看，不同属性的业务对于通信的需求是不一样的。

　　2.1 EPON技术

　　EPON技术就是无源光技网络技术，这种技术是点对多点的技术，能够灵活的组成各种拓扑机构，而且在其分支点也不需要有节点设备，只要有光分支器就可以。这种技术也因此能够节省一定的光缆资源和带宽资源，而且其设备的安全性也较高，建网的速度快且成本低。对于树形以及环形等拓扑结构，EPON技术都能够支持，其传输的速率最低时也超过了0.25Gbps。因此，使用这种技术能确保电网运行的可靠性。作为一种纯介质的网络，EPON技术在进行组网的过程中能够避免电磁以及雷电的干扰，降低了外部设备以及线路发生故障的几率，电网系统的可靠性也就得到了提高，而且还降低了维护系统的成本。EPON技术还具有以下特点。

　　EPON技术的设备十分简单，且不需要较多的其他设备支持，总体的投资的资金是较低的；此外，EPON技术组网十分灵活，支持的拓扑网络结构较多；在安装的过程中，也十分的方便，且有室内型和室外型。对于室外型EOPN技术设备可以直接挂在墙上，不需要再租用场地来安装设备。

　　EPON技术能够实现点对多点的通信，而且只需要通过分光器就可以分配功率。在实际应用中，分配器的损耗也十分低，通常一条光路能够串接10个左右的分配器。　　在恶劣的环境下，EPON技术仍然可以使用。从EPON的技术发展情况来看，这种网络技术的扩容简单，在将来的改造中只要对其软件进行升级即可，不需要再对设备改造或者重置，在一定程度上节省了投资。

　　EPON技术的组网系统主要是为智能配电网提供通道，把中心的命令传输到终端，同时把终端设备运行情况传送到控制中心来，这样主站同子站之间就能够进行通信。

　　2.2 PLC技术

　　PLC技术是低压电力线载波技术的英文简称，是智能配电网建设过程中需要攻克的一个主要技术。使用PLC技术能够减少大量铺放线路，在一定的程度上可以减少投资，而且其覆盖面也十分广。在智能配电网的建设当中，PLC技术的应用潜力是十分巨大的。PLC技术是在以电能线路为介质的通信模式。PLC通信技术的信道有以下特点：

　　第一，低压电网有不同的负载，因为频率的不同，这些负载所作出的响应也会不同，因而会使得信道的频率响应不平坦。第二，PLC通信上的负载断开比较频繁，因而会使得频率的响应发生变化，加上受地点变化的影响就不能很好的进行预测。第三，我国的电压电网中，设备产生的噪声以及干扰比较大。

　　2.3 电力无线宽带组网

　　无线通信技术中，最具有代表性的则是WiMAX（全球微波互联接入技术）、LTE技术等，这些无线宽带技术在全球内都得到了发展，而且取得了一定的成就。在我国智能配电网的建设中，TD-LTE技术也得到了广泛的使用，国内研发的第四代TD-LTE系统也将引入到电力系统中，对于以往影响配用电网智能化的问题也得到了解决，而且还实现了大规模实时数据的采集功能，在确保数据传输以及安全通信上发挥了积极的作用。电力无线通信技术单次接入的用户能够达到1万多个，而且电力无线通信的组网方式灵活方便，其业务接口也较多，能够支持信息加密技术，拥有这些特点的电力无线通信技术在智能配电网的建设和发展中提供了重要的技术支撑。

　　2.4 复合通信组网技术

　　配用电网的结构是十分复杂的，如果仅仅使用单一的通信组网很难实现智能电网各种复杂业务的要求。对此，可以建立以光纤通信网为骨干接入，以无线和PON通信进行覆盖，以PLC通信以及电力线宽带为末端接入的一体化通信平台[5]。在这个平台中综合使用了各种组网技术，能够为智能电网提供高效安全的通信支撑，确保智能配电网的发展。

　　在对智能配电网组网技术的论述中发现，智能配电网通信组网主要有两种方式。一种是配电网自动化覆盖区域内，一种是自动化覆盖区域外[6]。前者涉及的范围比较广泛，具有遥信和遥测的功能。和以往的技术相比，这种技术更加的可靠和安全。这种组网方式的通信技术以其特有的优势成为了配网站点进行信息接入的最佳选择。配网自动化覆盖区域方式的组网技术是在配网自动化和智能用电互动要求下制定的，然而受我国政策以及人们使用能力的影响，目前该种组网方式的通信就似乎还仅仅停留在PLC专网水平上，还没有较高的发展。

　　3结论与展望

　　智能配电通信组网作为电力通信网中的一个关键部分，其承担的配电责任是巨大的。因此对通信组网技术进行研究不仅是智能电网发展的需求，更是经济发生的需求，也是人们在需要高水平的通信技术的要求。通信组网技术的应用以及发展能够切实地提高配电网的发展，满足智能配电业务的要求，为人们提供给更加安全、可靠的电力服务。

　　然而，在通信组网技术的应用中，因为配电网通信组网中还没有统一的指导模式，加上我国电网部分对通信组网的模式也少有推荐，因而在一定的程度上阻碍了通信组网技术在智能配网中的应用。本文研究通信组网技术具有一定的现实意义，为我国实际配网建设工程能够有所借鉴，但是为了促进智能配电网的建设和发展，我们还应该作出更大的努力。

　　由于笔者能力有限，在论述中有不足之处还望加以指正。

　　参考文献

　　[1]IHisPao-hsiang，CHEN Shi-lin.Distribution Automation Communication Infrastructure[J].

　　IEEE Transaction on Power Delivery，1998，13（3）：728-734.

　　[2]孙晓霞. xPON和工业以太网技术在配电网中的应用研究[D].华北电力大学（北京），2010.

　　[3]曹军威，万宇鑫，涂国煜，张树卿，夏艾�，刘小非，陈震，陆超. 智能电网信息系统体系结构研究[J]. 计算机学报，2013，1：143-167.

　　[4]杜洁，龚宇. 面向智能配电网的宽带无线通信技术的研究与应用[A]. 云南电网公司、云南省电机工程学会.2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C].云南电网公司、云南省电机工程学会，2011：10.

　　[5]孙伟，王建平，钱自拓，张崇巍，穆道明.智能配电网通信无线传感器网络QoS建模[J].电力系统自动化，2011，20：59-64.

　　[6]Marihart D J.Communiciations Technology Guidelines for EMS/SCADA System[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2001，16（2）：181-188.

（编辑：东北亚）