配網(wǎng)中的電力通信技術混合組網(wǎng)

　　摘要：隨著智能配電網(wǎng)建設進程加快，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，同時要具有相當高的安全性。現(xiàn)階段使用單一配電方式，難以有效達成這一目標，各項通信技術存在自身的優(yōu)缺點，很難實現(xiàn)理想的組網(wǎng)效果。基于此，對配網(wǎng)中電力通信技術混合組網(wǎng)方案進行探討，以期為現(xiàn)代配電網(wǎng)發(fā)展提供借鑒。

　　關鍵詞：配電通信接入網(wǎng);電力通信技術;混合組網(wǎng)

　　《廣西電力建設科技信息》以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實際，開展教育科學研究和學科基礎理論研究，交流科技成果，促進學院教學、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會主義現(xiàn)代化建設做出貢獻。

　　引言

　　配電通信網(wǎng)絡是實現(xiàn)配網(wǎng)智能化和自動化的重要保障，也是智能配電網(wǎng)建設中尤為重要的部分[1]。現(xiàn)代智能配電系統(tǒng)對配電通信網(wǎng)絡提出了更高要求，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)絡是關鍵的組成部分，按照通信范圍的劃分，一般可以分為接入及骨干兩種網(wǎng)絡類型。一般配電子站會與變電站設置，而配電主站和變電站之間的通信中，骨干網(wǎng)已經基本完善，所以配電終端與變電站通信連接是配網(wǎng)建設的主要問題部分。

　　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)街髡究刂浦行模行氖盏椒答伜笙掳l(fā)命令或指示至終端，進而實現(xiàn)配電網(wǎng)監(jiān)管控制[3]。從現(xiàn)代整體電力通信系統(tǒng)結構來看，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、公用變壓器、柱上開關、環(huán)網(wǎng)柜、配電室及開關站等，向上會承接不小于110kV電力骨干網(wǎng)絡，向下則延伸到低壓用戶網(wǎng)及用戶室內網(wǎng)[4]。現(xiàn)階段，我國電力通信網(wǎng)總體呈高壓強、低壓弱，骨干強、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)通信實現(xiàn)的技術有3種，一種為光纖EPON，也即是以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡，是現(xiàn)階段新型的寬帶技術。該網(wǎng)絡連接技術中，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，使用PON將以太網(wǎng)連接起來。該組網(wǎng)技術中，主要含有鏈型以及星形，和配電一次網(wǎng)架構相似度較高，在配電系統(tǒng)組網(wǎng)中應用較為適宜。第二種是中壓電力載波通信技術。該技術是應用耦合結合、網(wǎng)絡通信及信道編碼等多樣技術，實現(xiàn)中壓線路作為通信傳遞介質構設。第三種是無線通信技術，以我國自主研發(fā)McWill無線寬帶系統(tǒng)進行分析。該無線寬帶系統(tǒng)結構為全IP，運用行業(yè)IP網(wǎng)絡作為骨干傳輸鏈路網(wǎng)，并于此基礎上進行綜合數(shù)據(jù)業(yè)務平臺的建設。該系統(tǒng)中存在的組網(wǎng)設備主要有數(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)設接入口，使得終端業(yè)務可以在無線接口的支持下和有線網(wǎng)絡進行連接，連接的主要作用便是進行視頻及語音數(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)在建設的過程中，還未有完善的單方配網(wǎng)通信技術。其中光纖通信光纜在敷設的過程中，難度較大，成本無法控制在合理范圍;中壓載波技術在實施完成、應用的過程中不能滿足穩(wěn)定的要求，會因為一次網(wǎng)架結構導致組網(wǎng)應用穩(wěn)定性受到影響;無線通信組網(wǎng)技術應用中，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發(fā)展的重要領域，對于配電通信網(wǎng)絡的高速、便捷、安全、可靠等都有較高要求。相對而言，光纖EPON通信技術有著較大優(yōu)勢，這也成為現(xiàn)代通信建設較為推薦組網(wǎng)方案，不過具體實施的成本及難度也導致這一技術應用受到阻礙，由此混合式組網(wǎng)方案成為多數(shù)配電站點首選方案。

　　3光纖EPON與載波結合組網(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分散的情況下選擇光纖末端站點中設置ONU以及主載波設備，數(shù)據(jù)下行中，選用載波技術對數(shù)據(jù)進行集合匯總，數(shù)據(jù)上行中，則通過光纖和變電站進行通信連接，以此實現(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)需求對站點進行設置，原則上光纖難以實現(xiàn)覆蓋的站點，需要使用載波技術達成通信條件。主載波在光纖通路末端開閉所及環(huán)網(wǎng)柜設置，依據(jù)線路結構的特征，下行組網(wǎng)中使用主載波設備實現(xiàn)組網(wǎng)，通過載波技術對終端數(shù)據(jù)進行集合匯總。向上與EPON連接，實現(xiàn)組網(wǎng)聯(lián)通。載波通信信息交由主載波匯總，主載波機每臺要選擇設置兩個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)控中進行使用。使用EPON網(wǎng)絡將站點信息匯總并傳輸?shù)阶冸娬綩LT中(OLT是一種光纜終端設備)。通過MOXA與設備網(wǎng)口的連接，能夠實現(xiàn)服務器終端聯(lián)通。最終MOXA串口要和載波機串口達成映射條件，進而使得EPON于MOXA服務器和主載波傳輸中透明化，就相當主載波串口和MOXA串口進行直接連接，進而實現(xiàn)了主站與載波網(wǎng)關的訪問，而其中的條件便是MOXA與主載波機串口能夠連接。

　　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，從載波機為輔的組網(wǎng)結構。主從載波的數(shù)據(jù)傳輸中，使用的方式為審核方式。從載波機在環(huán)網(wǎng)BCD與開閉所BC中進行安裝，主載波、從載波使用注入耦合器與高頻電纜進行連接，在電纜屏蔽層中進行信號耦合，實現(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)需求對站點進行設置，原則上光纖難以實現(xiàn)覆蓋的站點，需要使用無線通信技術達成通信條件。在光纖通路末端開閉所及環(huán)網(wǎng)柜安設無線基站，環(huán)網(wǎng)柜站點安設無線終端和無線基站實現(xiàn)通信。根據(jù)線路結構特點無線下行組網(wǎng)，通過無線通信技術將終端數(shù)據(jù)匯總，向上與EPON相連，實現(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)模塊達成數(shù)據(jù)互通的條件，一般由空中接口實現(xiàn)連接，是單條通信方式，根據(jù)站點在分布上的規(guī)律，選用全向或者定向的方式，同時波束需要賦形，應用智能天線技術可達成這一條件。該組網(wǎng)方案能夠實現(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)口實現(xiàn)。基站和數(shù)據(jù)傳輸模塊間能夠達成無線通信。該組網(wǎng)方案為載波組網(wǎng)電纜分支多、站點密集情況提供解決方案。

　　5結論

　　通過EPON、載波組網(wǎng)方案，可達成配電站通信全覆蓋，也使得主載波能夠下設至配電站點，避免主載波在變電站內設置，避免載波傳輸質量不能達到標準的情況;無線基站在光纖站點末端進行設置，能夠針對需要解決無線通信的站點，避免無線基站在變電站中設置，避免基站范圍受限、無法通信問題。無線與光纖EPON結合組網(wǎng)及載波與光纖EPON結合組網(wǎng)能夠為配電建設提供良好的解決方案。

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