试论通信技术在配网自动化系统中的运用

【摘要】通信网络是智能电网的重要支持平台，以往电力建设在通信网络建设方面，重点放在偷电区域，造成了配电区域通信网络基础薄弱，制约配电网智能化发展。本文通过分析了智能配电通信网的特点及发展需求，对无源光网络、无线WiMAX和电力线载波通信技术进行了分析，提出了配电通信网的组建方式和未来发展方向。

【关键词】智能电网；通信技术；通信网络

现代电网必须处于高效、稳定、安全、可靠以及环保等状态，才能满足用户和电力系统的需求，因此智能电网是当今社会发展的需要，是今后电力系统发展的方向。通信网络作为支撑智能电网建设的基础，在电力系统骨干网络区域基本建成了覆盖110kv及以上电压等级厂站，及各级调度管理机构的光纤通信网络。信息传输实现了光纤化、数字化和网络化。但在配电区域，由于点多面广，只在局部区域内，试点配网、自动化及通信网络建设，难于全面推广。配电区域通信系统一直以来缺乏规划和重点建设，这成为了智能电网建设的瓶颈，制约了配电智能化建设。由于通信技术的进步和发展，为配网智能化建设提供了条件。其中无源光网络技术成熟，新一代宽带无线技术WiMAX已成规模应用，电力线载波采用与正交频分复用技术，能够提高传输带宽和可靠性。

1.配电区域通信网现状

1.1 通信网现状

配电区域通信网主要与配电自动化系统配套建设，由于区域性试点和资金投人问题，缺乏统一的规划，电力通信基础建设薄弱。目前，只在试点区域配电开关房、配电房，采用PON光纤专网为主，中压电力线载波、无线公网（GPRS、CDMA）为辅的通信方式，整个配电通信网络缺乏长远规划。

1.2 配网自动化对通信的需求

配网自动化数据类型主要分为状态、测量和控制信息数据。状态信息是指开关的分合状态、设备运行状态，电网运行状态和故障信息。测量信息是指线路电压、电流以及功率信息等。控制信息指由控制中心下发的遥控、设点等控制命令。由于实现多功能的配电系统信息量大，实时性、安全性要求高，宜采用光纤专网方式通信，提高传输带宽和可靠性，而电力载波、无线公网作为辅助的通信方式组成配网自动化通信网络。

2.通信技术

2.1 PON技术

PON是一种点到多点结构的单纤双向光接人网络。PON由网络侧的光线路终端OLT、光分配网络ODN和用户侧的光网络单元ONU组成。OLT设置在控制中心机房，是一个多业务平台，提供面向PON的光纤接口。ONU放在用户设备端侧，提供面向用户的多种业务接人。ODN完成光信号功率的分配，为OTL与ONU之间提供光传输通道。

2.2 无线WiMAX技术

WiMAX是一种无线宽带城域网接人技术，其中物理层和Mac层均基于EIEE802.16工作组开发的无线城域网技术，能够实现固定及移动用户的高速无线接人。WiMAX网络体系由核心网和接人网组成。核心网包含路由器、代理服务器、用户数据库以及网关设备，实现用户认证、漫游、网络管理等功能，并提供与其他网络之间的接口。接人网包含基站和用户站，负责为WIMAX用户提供无线接人。WIMAX系统采用了包括正交频分复用技术OFDM、多人多出MIMO等多种技术提高网络传输带宽和抗干扰性能。

2.3 电力载波技术

电力载波技术是利用电力线作为传输媒质，通过载波方式传输信号，在35kv及以上电压等级的输电线路已大量应用，主要承载调度电话、远动和线路继电保护信息。目前，电力线载波通信采用40～500kH，传输频带，传输速率为几十kbps。目前，宽带电力线通信主要采用OFDM自适应调制解调、卷积编码、信道估计等技术，能够很好地适应电力线信道特性，传输速率也从1MbPs发展到2、14、45Mbps，甚至200Mbps，保证了通信带宽和可靠性。

3.通信网组网方式

3.1 技术和经济分析

3.1.1 技术性

PON作为光纤通道的接人方式，在传输带宽方面优于WiMAX和电力载波方式。WiMAX和电力载波技术受限于传输介质，虽采用新一代宽带通信技术，其传输速率和PON仍有较大差距。尽管PON网络均为无源器件，由于信号在光纤中损耗较小，传输距离仍达到20km；无线WiMAX系统具备非视距传输能力，能有效对抗衰减和多径干扰，其理论传输距离可以达到50km，为保证传输速率和信号质量，覆盖半径一般为几km；电力载波由于受电力线运行方式、状态影响，限制了其运行的灵活性、可靠性。网络安全性方面，PON采用搅动方案实现OTL和ONu间密钥同步和更新；WiMAX通过AES一CCM协议对数据加密封装和EAP协议用户身份认证，实现信息的安全传输。

3.1.2 经济性

PON在传输过程中不含有源电子器件，无需配备电源，维护简单；WiMAX通过无线方式实现宽带连接，不需要铺设线缆，组网速度快，建设成本低；电力载波利用已有电力线缆作为传输介质，不需要架设额外通信线路，且通道可靠性高，抗破坏能力强。由于配电通信网建设覆盖范围广，采用PON网络光纤敷设工程量大，投资高；配电信息点分布多且变化快，拓扑结构不固定，给PON组网带来较大难度，后期运维和故障排查工作量大。而WiMAX和电力载波在投资、组网、施工以及运行维护等方面均具有优势。

3.2 通信网组网方式

在实现“三遥”功能的配网自动化覆盖区域内的站点，包括开关所、环网柜、配电房等，需要实现三遥（遥信、遥测、遥控）功能，对通信网络安全性、可靠性和带宽要求高，通信网络宜采用光纤方式，PON系统以其特有的技术优势作为配网自动化站点信息接人手段，能够在较短的时间对配电网区域实现快速覆盖。新建、改造配电线路，可采用光纤复合架空相线光缆；老线路，宜架设全介质自承式光缆或普通光缆。在传输带宽和实时性要求相对较低，只实现“两遥”功能的配网自动化建设范围内的配电信息点，依托变电站已有的通信资源采用电力载波、WiMAX无线通信或无线公网（GPRS/CDMA/3G）是较好的组网方式。

4.结语

配电通信网是智能电网配电系统应用的重要支持平台，应根据配电网不同区域的发展情况采取不同的通信接人技术进行组网。在主城区或高新区内宜采用PON光纤专网方式满足高智能配电网信息传输需求，而在信息传输带宽、安全性和可靠性需求不高的区域可采用无线专网、电力载波或GPRS/CDMA/3G等无线公网通信方式，这种建设模式既能够实现配电通信网的决速布网，又能够满足智能配网对通信带宽和可靠性的要求。

参考文献

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