配網中的電力通信技術混合組網

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摘要：隨著智能配電網建設進程加快，對于配電通信接入網組網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?，F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，很難實現理想的組網效果?；诖?，對配網中電力通信技術混合組網方案進行探討，以期為現代配電網發(fā)展提供借鑒。

關鍵詞：配電通信接入網；電力通信技術；混合組網

引言

配電通信網絡是實現配網智能化和自動化的重要保障，也是智能配電網建設中尤為重要的部分[1]。現代智能配電系統對配電通信網絡提出了更高要求，通信系統需要更加高效、可靠[2]。在配電系統中，配電網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，骨干網已經基本完善，所以配電終端與變電站通信連接是配網建設的主要問題部分。

1配網通信系統

配網通信是將配電主站與子站、終端連接的系統，其將現場配電終端采集電網信息傳輸到主站控制中心，中心收到反饋后下發(fā)命令或指示至終端，進而實現配電網監(jiān)管控制[3]。從現代整體電力通信系統結構來看，配網通信系統主要包含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)網柜、配電室及開關站等，向上會承接不小于110kV電力骨干網絡，向下則延伸到低壓用戶網及用戶室內網[4]?，F階段，我國電力通信網總體呈高壓強、低壓弱，骨干強、接入弱的狀態(tài)。

2現階段配網通信系統中存在的問題

現階段，配網通信實現的技術有3種，一種為光纖EPON，也即是以太網無源光網絡，是現階段新型的寬帶技術。該網絡連接技術中，物理層選用主要為PON，鏈路層中則主要是將以太網協議作為基礎，使用PON將以太網連接起來。該組網技術中，主要含有鏈型以及星形，和配電一次網架構相似度較高，在配電系統組網中應用較為適宜。第二種是中壓電力載波通信技術。該技術是應用耦合結合、網絡通信及信道編碼等多樣技術，實現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無線寬帶系統進行分析。該無線寬帶系統結構為全IP，運用行業(yè)IP網絡作為骨干傳輸鏈路網，并于此基礎上進行綜合數據業(yè)務平臺的建設。該系統中存在的組網設備主要有數據無線傳輸、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絡進行連接，連接的主要作用便是進行視頻及語音數據的傳輸；SAC主要是對該無線系統組網中的設備及接入提供管理及控制功能；數據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，我國配電網在建設的過程中，還未有完善的單方配網通信技術。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，會因為一次網架結構導致組網應用穩(wěn)定性受到影響；無線通信組網技術應用中，安全無法得到保障，環(huán)境影響因素制約。因配電網升級改造網架變動較快，不利于通信網絡組網，所以現階段對于組網便利性要求較高。同時，配電網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，這也成為現代通信建設較為推薦組網方案，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，由此混合式組網方案成為多數配電站點首選方案。

3光纖EPON與載波結合組網方案

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，數據下行中，選用載波技術對數據進行集合匯總，數據上行中，則通過光纖和變電站進行通信連接，以此實現組網。

3.1混合組網

變電站光纖聯通開閉所與環(huán)網柜，根據需求對站點進行設置，原則上光纖難以實現覆蓋的站點，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)網柜設置，依據線路結構的特征，下行組網中使用主載波設備實現組網，通過載波技術對終端數據進行集合匯總。向上與EPON連接，實現組網聯通。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的數據接口，一個用于數據通信，一個則在狀態(tài)監(jiān)控中進行使用。使用EPON網絡將站點信息匯總并傳輸到變電站OLT中（OLT是一種光纜終端設備）。通過MOXA與設備網口的連接，能夠實現服務器終端聯通。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，進而實現了主站與載波網關的訪問，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

該組網方式中，選用一主多從的模式，即主載波為主，從載波機為輔的組網結構。主從載波的數據傳輸中，使用的方式為審核方式。從載波機在環(huán)網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，實現通信。相比較而言，載波與光纖EPON混合式組網方式更為適用于現代配電發(fā)展。

4光纖EPON和無線通信結合組網方案

變電站光纖聯通開閉所與環(huán)網柜，根據需求對站點進行設置，原則上光纖難以實現覆蓋的站點，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)網柜安設無線基站，環(huán)網柜站點安設無線終端和無線基站實現通信。根據線路結構特點無線下行組網，通過無線通信技術將終端數據匯總，向上與EPON相連，實現組網聯通。使用無線組網方式的過程中，基站要與傳輸數據模塊達成數據互通的條件，一般由空中接口實現連接，是單條通信方式，根據站點在分布上的規(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。該組網方案能夠實現對系統覆蓋范圍的最大化，并使得頻譜利用率提升，但不會影響到組網使用安全性。開閉所中安裝的無線基站和ONU連接通過網口實現；數據傳輸模塊安裝在環(huán)網柜，與配電終端的連接通過網口實現。基站和數據傳輸模塊間能夠達成無線通信。該組網方案為載波組網電纜分支多、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結合組網及載波與光纖EPON結合組網能夠為配電建設提供良好的解決方案。

參考文獻：

[1]周揚玲.淺談高校電力智能節(jié)能系統設計方案[J].信息記錄材料，2018，（2）：154-155.

[2]黃劍榮.淺談配網標準化設計在實際中的意義[J].河南建材，2019，（2）：292-293.

[3]王愛玉，李一男.淺談舟山新一代配電網自動化系統建設模式[J].東北電力技術，2019，40（1）：47-51.

[4]彭林，鮑興川.基于混合組網技術的數據聚合器最佳部署方案研究與設計[J].計算機應用與軟件，2018，35（1）：154-159.

作者：祁文坤 王竹松 單位：國網湖北省電力有限公司恩施供電公司