配網(wǎng)中的電力通信技術(shù)混合組網(wǎng)

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摘要：隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程加快，對于配電通信接入網(wǎng)組網(wǎng)方式的要求也在不斷提升，不單需要接入簡便，同時要具有相當(dāng)高的安全性。現(xiàn)階段使用單一配電方式，難以有效達(dá)成這一目標(biāo)，各項通信技術(shù)存在自身的優(yōu)缺點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)理想的組網(wǎng)效果?；诖?，對配網(wǎng)中電力通信技術(shù)混合組網(wǎng)方案進(jìn)行探討，以期為現(xiàn)代配電網(wǎng)發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：配電通信接入網(wǎng)；電力通信技術(shù)；混合組網(wǎng)

引言

配電通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)智能化和自動化的重要保障，也是智能配電網(wǎng)建設(shè)中尤為重要的部分[1]?，F(xiàn)代智能配電系統(tǒng)對配電通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求，通信系統(tǒng)需要更加高效、可靠[2]。在配電系統(tǒng)中，配電網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵的組成部分，按照通信范圍的劃分，一般可以分為接入及骨干兩種網(wǎng)絡(luò)類型。一般配電子站會與變電站設(shè)置，而配電主站和變電站之間的通信中，骨干網(wǎng)已經(jīng)基本完善，所以配電終端與變電站通信連接是配網(wǎng)建設(shè)的主要問題部分。

1配網(wǎng)通信系統(tǒng)

配網(wǎng)通信是將配電主站與子站、終端連接的系統(tǒng)，其將現(xiàn)場配電終端采集電網(wǎng)信息傳輸?shù)街髡究刂浦行?，中心收到反饋后下發(fā)命令或指示至終端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)監(jiān)管控制[3]。從現(xiàn)代整體電力通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，配網(wǎng)通信系統(tǒng)主要包含10~110kV/35kV的配電線路、分布式能源站點(diǎn)、公用變壓器、柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、配電室及開關(guān)站等，向上會承接不小于110kV電力骨干網(wǎng)絡(luò)，向下則延伸到低壓用戶網(wǎng)及用戶室內(nèi)網(wǎng)[4]?，F(xiàn)階段，我國電力通信網(wǎng)總體呈高壓強(qiáng)、低壓弱，骨干強(qiáng)、接入弱的狀態(tài)。

2現(xiàn)階段配網(wǎng)通信系統(tǒng)中存在的問題

現(xiàn)階段，配網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)的技術(shù)有3種，一種為光纖EPON，也即是以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)階段新型的寬帶技術(shù)。該網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)中，物理層選用主要為PON，鏈路層中則主要是將以太網(wǎng)協(xié)議作為基礎(chǔ)，使用PON將以太網(wǎng)連接起來。該組網(wǎng)技術(shù)中，主要含有鏈型以及星形，和配電一次網(wǎng)架構(gòu)相似度較高，在配電系統(tǒng)組網(wǎng)中應(yīng)用較為適宜。第二種是中壓電力載波通信技術(shù)。該技術(shù)是應(yīng)用耦合結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)通信及信道編碼等多樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中壓線路作為通信傳遞介質(zhì)構(gòu)設(shè)。第三種是無線通信技術(shù)，以我國自主研發(fā)McWill無線寬帶系統(tǒng)進(jìn)行分析。該無線寬帶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為全I(xiàn)P，運(yùn)用行業(yè)IP網(wǎng)絡(luò)作為骨干傳輸鏈路網(wǎng)，并于此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺的建設(shè)。該系統(tǒng)中存在的組網(wǎng)設(shè)備主要有數(shù)據(jù)無線傳輸、基站以及SAC。其中基站的作用主要是幫助終端創(chuàng)設(shè)接入口，使得終端業(yè)務(wù)可以在無線接口的支持下和有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，連接的主要作用便是進(jìn)行視頻及語音數(shù)據(jù)的傳輸；SAC主要是對該無線系統(tǒng)組網(wǎng)中的設(shè)備及接入提供管理及控制功能；數(shù)據(jù)傳輸主要是為配電終端提供有效的接口，以達(dá)成配電的終端、主站與基站之間的信息交互功能。但3種組網(wǎng)技術(shù)單用時，會有些弊端，如表1所示。從表1可知，我國配電網(wǎng)在建設(shè)的過程中，還未有完善的單方配網(wǎng)通信技術(shù)。其中光纖通信光纜在敷設(shè)的過程中，難度較大，成本無法控制在合理范圍；中壓載波技術(shù)在實(shí)施完成、應(yīng)用的過程中不能滿足穩(wěn)定的要求，會因?yàn)橐淮尉W(wǎng)架結(jié)構(gòu)導(dǎo)致組網(wǎng)應(yīng)用穩(wěn)定性受到影響；無線通信組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中，安全無法得到保障，環(huán)境影響因素制約。因配電網(wǎng)升級改造網(wǎng)架變動較快，不利于通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，所以現(xiàn)階段對于組網(wǎng)便利性要求較高。同時，配電網(wǎng)升級改造也是城市建設(shè)發(fā)展的重要領(lǐng)域，對于配電通信網(wǎng)絡(luò)的高速、便捷、安全、可靠等都有較高要求。相對而言，光纖EPON通信技術(shù)有著較大優(yōu)勢，這也成為現(xiàn)代通信建設(shè)較為推薦組網(wǎng)方案，不過具體實(shí)施的成本及難度也導(dǎo)致這一技術(shù)應(yīng)用受到阻礙，由此混合式組網(wǎng)方案成為多數(shù)配電站點(diǎn)首選方案。

3光纖EPON與載波結(jié)合組網(wǎng)方案

光纜從變電站引出，從已建成的架空電力線路或者敷設(shè)管道資源，將光纜引至環(huán)網(wǎng)柜及開閉所，無法繼續(xù)向下延伸的情況下，在電纜分支少且站點(diǎn)分散的情況下選擇光纖末端站點(diǎn)中設(shè)置ONU以及主載波設(shè)備，數(shù)據(jù)下行中，選用載波技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行集合匯總，數(shù)據(jù)上行中，則通過光纖和變電站進(jìn)行通信連接，以此實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。

3.1混合組網(wǎng)

變電站光纖聯(lián)通開閉所與環(huán)網(wǎng)柜，根據(jù)需求對站點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，原則上光纖難以實(shí)現(xiàn)覆蓋的站點(diǎn)，需要使用載波技術(shù)達(dá)成通信條件。主載波在光纖通路末端開閉所及環(huán)網(wǎng)柜設(shè)置，依據(jù)線路結(jié)構(gòu)的特征，下行組網(wǎng)中使用主載波設(shè)備實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，通過載波技術(shù)對終端數(shù)據(jù)進(jìn)行集合匯總。向上與EPON連接，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)聯(lián)通。載波通信信息交由主載波匯總，主載波機(jī)每臺要選擇設(shè)置兩個RS-232的數(shù)據(jù)接口，一個用于數(shù)據(jù)通信，一個則在狀態(tài)監(jiān)控中進(jìn)行使用。使用EPON網(wǎng)絡(luò)將站點(diǎn)信息匯總并傳輸?shù)阶冸娬綩LT中（OLT是一種光纜終端設(shè)備）。通過MOXA與設(shè)備網(wǎng)口的連接，能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器終端聯(lián)通。最終MOXA串口要和載波機(jī)串口達(dá)成映射條件，進(jìn)而使得EPON于MOXA服務(wù)器和主載波傳輸中透明化，就相當(dāng)主載波串口和MOXA串口進(jìn)行直接連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了主站與載波網(wǎng)關(guān)的訪問，而其中的條件便是MOXA與主載波機(jī)串口能夠連接。

3.2主從載波組網(wǎng)

該組網(wǎng)方式中，選用一主多從的模式，即主載波為主，從載波機(jī)為輔的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。主從載波的數(shù)據(jù)傳輸中，使用的方式為審核方式。從載波機(jī)在環(huán)網(wǎng)BCD與開閉所BC中進(jìn)行安裝，主載波、從載波使用注入耦合器與高頻電纜進(jìn)行連接，在電纜屏蔽層中進(jìn)行信號耦合，實(shí)現(xiàn)通信。相比較而言，載波與光纖EPON混合式組網(wǎng)方式更為適用于現(xiàn)代配電發(fā)展。

4光纖EPON和無線通信結(jié)合組網(wǎng)方案

變電站光纖聯(lián)通開閉所與環(huán)網(wǎng)柜，根據(jù)需求對站點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，原則上光纖難以實(shí)現(xiàn)覆蓋的站點(diǎn)，需要使用無線通信技術(shù)達(dá)成通信條件。在光纖通路末端開閉所及環(huán)網(wǎng)柜安設(shè)無線基站，環(huán)網(wǎng)柜站點(diǎn)安設(shè)無線終端和無線基站實(shí)現(xiàn)通信。根據(jù)線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)無線下行組網(wǎng)，通過無線通信技術(shù)將終端數(shù)據(jù)匯總，向上與EPON相連，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)聯(lián)通。使用無線組網(wǎng)方式的過程中，基站要與傳輸數(shù)據(jù)模塊達(dá)成數(shù)據(jù)互通的條件，一般由空中接口實(shí)現(xiàn)連接，是單條通信方式，根據(jù)站點(diǎn)在分布上的規(guī)律，選用全向或者定向的方式，同時波束需要賦形，應(yīng)用智能天線技術(shù)可達(dá)成這一條件。該組網(wǎng)方案能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)覆蓋范圍的最大化，并使得頻譜利用率提升，但不會影響到組網(wǎng)使用安全性。開閉所中安裝的無線基站和ONU連接通過網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)傳輸模塊安裝在環(huán)網(wǎng)柜，與配電終端的連接通過網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)。基站和數(shù)據(jù)傳輸模塊間能夠達(dá)成無線通信。該組網(wǎng)方案為載波組網(wǎng)電纜分支多、站點(diǎn)密集情況提供解決方案。

5結(jié)論

通過EPON、載波組網(wǎng)方案，可達(dá)成配電站通信全覆蓋，也使得主載波能夠下設(shè)至配電站點(diǎn)，避免主載波在變電站內(nèi)設(shè)置，避免載波傳輸質(zhì)量不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況；無線基站在光纖站點(diǎn)末端進(jìn)行設(shè)置，能夠針對需要解決無線通信的站點(diǎn)，避免無線基站在變電站中設(shè)置，避免基站范圍受限、無法通信問題。無線與光纖EPON結(jié)合組網(wǎng)及載波與光纖EPON結(jié)合組網(wǎng)能夠?yàn)榕潆娊ㄔO(shè)提供良好的解決方案。

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作者：祁文坤 王竹松 單位：國網(wǎng)湖北省電力有限公司恩施供電公司