吳勝輝

摘要：電力需求的增長和低碳發(fā)展的要求促使配電網(wǎng)向著智能化方向發(fā)展。智能電網(wǎng)的實(shí)施使得一次、二次設(shè)備增多，電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，現(xiàn)場和IT設(shè)備間傳輸?shù)男畔⒘恳泊蟠笤黾?。波?dòng)性分布式電源的大規(guī)模并網(wǎng)，儲(chǔ)能裝置以及主動(dòng)負(fù)荷的接入將極大地影響供電可靠性和電能質(zhì)量，使得電網(wǎng)的控制變得更加復(fù)雜，容易造成通信可靠性問題。通信系統(tǒng)作為智能電網(wǎng)中智能量測、能量管理、自動(dòng)控制及保護(hù)等功能的支撐，面臨很大的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng);通信組網(wǎng);變電站設(shè)備

引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度地發(fā)展，對(duì)于許多建設(shè)項(xiàng)目的投資建設(shè)也進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，特別是我國電力通信系統(tǒng)地建設(shè)速度尤為顯著。目前我國電力通信系統(tǒng)地主干網(wǎng)絡(luò)已基本實(shí)現(xiàn)了傳輸媒介光纖化，業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)化，運(yùn)行監(jiān)視和管理自動(dòng)化的要求。但是，對(duì)于其中最為重要的接入層網(wǎng)絡(luò)的配電通信網(wǎng)，卻因?yàn)橹T多因素的影響，制約了智能配用電業(yè)務(wù)的應(yīng)用。好在無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、全球微波接入互操作和電力線載波與OFDM的相繼成熟，并開始大范圍的應(yīng)用在我國智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程中，提高了傳輸帶寬的可靠性，成為近年來研究的熱點(diǎn)，并成為了智能配用電通信組網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

一、智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展必要性

1.1成為衡量城市發(fā)展水平的重要因素

在工業(yè)4.0時(shí)代，建設(shè)智慧城市是未來城市發(fā)展的一個(gè)共同目標(biāo)。隨著世界經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，城市對(duì)清潔、高效、經(jīng)濟(jì)、安全的電力能源的需求日趨加劇。因此，在智慧城市的諸多建設(shè)工程中，智能電網(wǎng)也成為關(guān)鍵項(xiàng)目之一。

1.2是改善民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施

配電網(wǎng)是保障電力“落得下、用得上”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是改善民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著國家電網(wǎng)公司加強(qiáng)配網(wǎng)建設(shè)管理，對(duì)供電安全性、可靠性、適應(yīng)性要求越來越高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、接入管理、運(yùn)行檢修、安全協(xié)調(diào)控制等也提出了更高得要求。因此，業(yè)務(wù)需求和配電設(shè)備應(yīng)用場景對(duì)配電通信系統(tǒng)的安全可靠、可視運(yùn)維、靈活接入也提出了更高的要求。因此可以說，智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展是改善民生的重要基礎(chǔ)措施，應(yīng)予以必要的重視。

1.3是工業(yè)化、信息化發(fā)展的需要

大力推進(jìn)信息化、工業(yè)化建設(shè)，是企業(yè)提高核心競爭力的重要途徑。早在“七五”時(shí)期，我國電力企業(yè)就開始著手單項(xiàng)業(yè)務(wù)的信息化建設(shè)。幾十年一路走來，不懈耕耘。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，面臨的挑戰(zhàn)也越來越棘手：①國產(chǎn)化、自主化、硬件平臺(tái)越來越豐富，運(yùn)維也越來越復(fù)雜。②系統(tǒng)越來越多，硬件越來越多，數(shù)據(jù)中心越修越大，利用率卻“居低不上”。③平臺(tái)不是不大，而是不“齊”，在借助平臺(tái)解決共性問題的同時(shí)也帶來了額外的負(fù)擔(dān)。業(yè)務(wù)應(yīng)用的功能通常需要依賴平臺(tái)多個(gè)組件提供的服務(wù)，但是存在各組件接口標(biāo)準(zhǔn)不一致、系統(tǒng)需單獨(dú)與各組件獨(dú)立集成（配置），監(jiān)控信息分散于各組件系統(tǒng)內(nèi)等問題，影響系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)維效率。④雖然系統(tǒng)越來越多，信息化覆蓋度越來越高，但企業(yè)級(jí)應(yīng)用卻難以建成，企業(yè)信息化變成“以部門為戰(zhàn)”，基層人員工作量繁重，業(yè)務(wù)應(yīng)用重復(fù)建設(shè)、數(shù)據(jù)不一致情況嚴(yán)重。這些問題都需要智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)的大力實(shí)施才能有效解決。

二、幾種智能配電網(wǎng)通信技術(shù)的研究

2.1對(duì)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究

無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，專業(yè)名詞就是PON技術(shù)，這是一種由一點(diǎn)控制再到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)。這套系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是系統(tǒng)側(cè)的光線路終端、光分配網(wǎng)絡(luò)及用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元組成，其包括了從用戶端到服務(wù)提供端的全過程。就像網(wǎng)絡(luò)控制端一樣，光線路終端一般被放置在中央機(jī)房，用于對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行分配和服務(wù)。而光分配網(wǎng)絡(luò)則一般是用在用戶的接入口處，還時(shí)常與用戶設(shè)備端合二為一，提供面向用戶的多種業(yè)務(wù)接入。光分配網(wǎng)絡(luò)在完成光信號(hào)功率的分配后，會(huì)為光線路終端和光分配網(wǎng)絡(luò)之間提供光傳輸通道，更加方便的完成傳輸任務(wù)。

而PON系統(tǒng)從光線路終端到連接的多個(gè)用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，一般會(huì)采用廣播的方式進(jìn)行。按照IEEE802.3ah協(xié)議的相關(guān)規(guī)則，每個(gè)數(shù)據(jù)幀的幀頭包含著之前注冊(cè)時(shí)分配的特定用戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)單元的邏輯鏈路標(biāo)識(shí)。其目的是為了證明具體使用客戶的，本數(shù)據(jù)幀也是給用戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)單元中獨(dú)有的。另一方面，部分?jǐn)?shù)據(jù)幀可以是給所有的廣播式和組播用戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)單元。一些來源于多個(gè)用戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)單元到光線路終端上行的數(shù)據(jù)，一般采用時(shí)分多址技術(shù)，分時(shí)隙給用戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)單元傳輸上行流量。

2.2對(duì)全球微波接入互操作技術(shù)的研究

WiMAX是一種無線寬帶城域網(wǎng)接入技術(shù)，一般被稱為全球微波接入互聯(lián)操作，能夠最大限度的將同定用戶和移動(dòng)用戶無線的高速接入。全球微波接入互聯(lián)操作網(wǎng)絡(luò)體系分為兩個(gè)重要的組成部分，一個(gè)是核心網(wǎng)，另一個(gè)是接入網(wǎng)。而核心網(wǎng)中又包含了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)庫等網(wǎng)關(guān)設(shè)備，主要是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的使用功能驗(yàn)證和使用服務(wù)的，同時(shí)還承擔(dān)了為提供與其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口的重要功能。接入網(wǎng)包含了基站和移動(dòng)用戶站，其主要是為全球微波接入互聯(lián)操作用戶提供無線接入。

2.3對(duì)電力線載波通信技術(shù)的研究

電力線載波通信，是PLC電力系統(tǒng)特有的通信方式。其傳輸媒介是電力線纜，并應(yīng)用載波方式來傳輸語音信號(hào)，還額外承擔(dān)著調(diào)度電話和繼電保護(hù)信息的角色。就現(xiàn)實(shí)而言，中低壓電力線載波只為遠(yuǎn)方集中自動(dòng)抄表系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸通道。同時(shí)，電力線載波信道復(fù)雜多變，需要克服的技術(shù)困難比較嚴(yán)峻。所以，需要采取編碼調(diào)制技術(shù)來提高信息傳輸?shù)膸挕?/p>

三、智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)方式

通過以上對(duì)配電通信網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的敘述，智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)包含了兩個(gè)方式：一個(gè)是配網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋區(qū)域內(nèi)。這一設(shè)施涉及的范圍廣泛，主要包含了開閉所、配電室和柱上開關(guān)等，用來達(dá)到遙信、遙測和遙控功能。其相對(duì)于過去的技術(shù)來說更加安全可靠、帶寬要求更高。應(yīng)用高分光比的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)配電網(wǎng)區(qū)域的快速覆蓋，并合理的安排、光分配網(wǎng)絡(luò)分光網(wǎng)絡(luò)配置。可見，無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以其特有的技術(shù)優(yōu)勢成為了配網(wǎng)自動(dòng)化站點(diǎn)信息接入系統(tǒng)地首選。所以，通信網(wǎng)適合于用光纖方式。另一種是，配網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋區(qū)域外。該設(shè)備的建設(shè)是考慮到“十二五”期間所實(shí)施的配網(wǎng)自動(dòng)化和智能用電互動(dòng)服務(wù)的要求而制定的，但是因?yàn)閲艺吆陀脩羰褂媚芰Φ纫蛩氐南拗?，所以，目前還停留在寬帶PLC專網(wǎng)或L1rE無線公網(wǎng)的水平上。

四、結(jié)束語

作為關(guān)系國家能源安全和國民經(jīng)濟(jì)命脈的公共事業(yè)機(jī)構(gòu)，電力企業(yè)所在的整個(gè)行業(yè)都正面臨著人類對(duì)能源的需求越來越大，能源危機(jī)日益突出，積極尋求安全、可負(fù)擔(dān)和環(huán)保的能源供應(yīng)問題，提升“發(fā)、輸、變、配、用”電力全環(huán)節(jié)的能源效率已成為現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的共識(shí)。

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