输配电通信网通信技术的探微范文

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1配网自动化通信网络组成

前期建设的配网通信大多采用光纤通信方式，各开闭所与子站均采用光MODEM与子站连接，行政开闭与变电所子站相连，子站信息以2M速率通过通信传输网络上传到主站，系统连接如图2所示．该系统结构存在以下问题：（1）光缆通道资源紧张．根据配网特点，配网使用的光缆应考虑和配网同管分井，但配电管道资源紧张，10kV管道内基本上未预留敷设微型气吹光缆所需的硅管和子管，难以满足通信光缆新建需求．（2）通信传输主干网可用带宽不足．目前地区通信SDH主干网传输带宽为2．5G，剩余带宽难以满足配网通信站点的接入需求．（3）通信网结构单一．配网中涉及的变电所与环网站、开关站等的通信联系基本处于空白，难以满足配电通信网的建设需要．（4）维护效率低．未建成统一的配电通信网集中监控管理系统，运行维护人员无法了解配电通信网的实时运行状态，难以对配电通信网实现高效率维护．要解决上述问题，新建配网通信应优先选用光纤通信方式，重点选择EPON无源光网络技术进行组网．对于具备较便利的光缆敷设条件、配电自动化要求较高的配电网络，选择光纤专网通信方式，如图3所示．对于要求较高但光缆难以到达或代价太高的区域，宜优先考虑宽带无线通信方式和配电线载波通信方式组网．

2通信技术

2．1光纤通信技术

光纤通信是一种以光波为传输媒质的通信方式，用于输配电通信技术主要有EPON（以太无源光网络）和工业以太网交换机．EPON系统由网络侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成．下行方向（OLT到ONU）采用广播的方式，OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU；在上行方向（ONU到OLT）采用TDMA多址接入方式，ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU．工业以太网交换机主要是应用于复杂的工业环境中的实时以太网数据传输．以太网在设计时，由于其采用载波侦听多路复用冲突检测（CSMA／CD机制），在复杂的工业环境中应用，其可靠性大大降低，从而导致以太网不能使用．工业以太网交换机采用存储转换交换方式，同时提高以太网通信速度，并且内置智能报警设计监控网络运行状况，使得在恶劣危险的工业环境中保证以太网可靠稳定的运行。

2．2无线通信技术

无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，主要分为公网和专网方式．无线公网通过公共通信网的GPRS无线终端模块、CDMA无线终端模块、3G无线终端模块、数据通信卫星无线终端模块，经过公共通信网传送到无线移动基站，最后通过交换网络传送到监测主站．无线专网主要有无线保真技术（WiFi）和全球微波互联接入技术（WiMAX）．无线专网具有高带宽、成本低、组网灵活、易部署、易扩展等特点，是固定无线宽带接入的最佳选择．WiFi可以将个人电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接，是一种在办公室和家庭中使用的短距离无线技术．在输电线路状态监测中，如传感器、摄像机等监测装置可以通过WiFi模块把监测数据上传到节点设备，实现短距离无线传输．WiMAX是一项基于IEEE802．16标准的宽带无线接入城域网技术，具有50公里覆盖范围和高达75M带宽，可以申请1785～1805MHz中的10MHz或以上带宽用于无线接入．

2．3载波技术

电力线中压载波技术是利用在中压电力线上传递载波实现双向通信的技术．主要适用范围：在高速稳定的传输方式覆盖不到情况下，对于传输数据量不大的场所．低压电力线载波是用载波调制的方法将携带信息的数字信号的频谱搬移到较高的载波频率上．主要适用范围：在用户表计至台变／集中点的接入段通信．

3通信方案选择

3．1输电线路状态监测通信方案

现场网络段采用无线方式或有线方式．无线方式采用WiFi技术等，终端通信节点配置Ap模块设置client客户端模式，汇聚通信节点配置AP模块；现场网络段采用RS485方式／以太网电口方式，终端通信节点配置RS485串口／以太网电口，汇聚通信节点配置RS485串口／以太网电口．远传网络段采用远传公网和远传专网方式．远传公网GPRS、CDMA、3G方案中，汇聚通信节点配置GPRS模块、CDMA模块、3G模块，数据通信网接入点配置对应的GPRSAPN、CDMAAPN、3GAPN；远传公网卫星通信方案中，汇聚通信节点配置卫星通信终端模块，汇聚通信节点配置对应的卫星通信终端模块．远传专网又分为光纤通信、无线接力通信以及组合网络通信3种方式．光纤通信方式采用无源光网络EPON，汇聚通信节点配置ONU，数据通信网接入点配置OLT；还可采用工业以太网交换机，汇聚通信节点配置工业以太网交换机，数据通信网接入点配置工业以太网交换机．无线接力通信方式采用MESH，汇聚通信节点配置无线网状网MESH模块，数据通信网接入点配置无线网状网MESH模块；无线接力通信方式采用WiMAX，汇聚通信节点配置CPE客户端，数据通信网接入点配置WiMAX基站．由于输电线路状态监测系统布点的随机性，远传网络的覆盖区域没有一定的规律，应对这种情况需要灵活的通信方案，单一的光通信或者无线接力通信难于满足要求．在实际组网时往往需要考虑光和无线的组合方案．

3．2配电网通信方案

配用电通信网主要采用以太网无源光网络（EPON）技术为主，覆盖110kV变电所至10kV开关站，拓扑结构以"手拉手"全保护倒换型为主．EPON系统由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成．该技术能组织树形、链型手拉手、环形等结构，与配网结构一致．有高带宽和高QOS保障，上行达1．25Gbps，利用光纤作为传输介质，运行可靠稳定．具备有效的隔离保障机制、VLAN隔离、保护端口、MAC地址绑定、IP地址绑定、端口限速、队列技术、流控技术等为多业务融合的开展起到了技术保障，能平滑升级扩容．骨干网组织模式以110kV变电所为汇聚点．根据开关站的地理分布形态，结合10kV电力线出线的电气接线结构，各开关站串接成链状两点接入110kV变电所．同时，为了保证骨干网的安全可靠，采用典型的"手拉手"全保护倒换结构．两个OLT分别安装在不同的110kV变电所，ONU安装在开关站，光缆中断或OLT设备失效均能实现保护，由ONU选择OLT．每个10kV开关站配置1台EPON／ONU设备和1个分光器（ODN），EPON／ONU设备由FTU提供的单路直流24V供电．EPON／ONU设备通过两个光纤接口分别接入两个变电所的EPON／OLT设备，以满足EPON／ONU和EPON／OLT设备之间的冗余备份链路．

4结语

输电线路现场网络段若监测点集中，终端通信节点和汇聚通信节点在同一杆塔上，可考虑采用RS485／以太网口的有线方式；若监测点分散，终端通信节点和汇聚通信节点在不同的杆塔上，或终端通信节点在线路上，可考虑采用wifi的无线方式．远传网络段通信方案的选择需要考虑在有条件的情况下尽量采用专网方案，只有在专网不可实现或者需要备用通信的情况下可以选择公网方案；在条件的情况下尽量采用无线接力将数据传递到线路附近变电站的方案，避免远距离传递通信可靠性和抵御灾害能力的问题；在必须远距离传递数据时尽量采用光通信技术，如果需要通过无线接力中继无线部分的应该距离尽量短；如果一种方式不能保障数据传递是可靠性，可以采用主备路由方案．若汇聚通信节点和数据通信网接入点之间距离较长，且全程铺设OPGW光缆，可采用专网光通信方式．若汇聚通信节点和数据通信网接入点之间距离较短（一般不超过5公里），可采用专网无线接力通信方式．若汇聚通信节点和数据通信网接入点之间距离较长，且没有全程铺设OPGW光缆，光分接点距离监测区域可能还有一定的距离，可采用专网组合网络通信方案．EPON系统网络拓扑能够与电力配电网环形、链形结构完全吻合．能够节省光纤，实现站点到配电终端之间链路的1＋1保护功能并且实现50ms保护切换．

能够实现单纤双向高带宽业务承载，全程无源．能够完全满足智能电网坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的要求．因此EPON技术是配电网通信接入的最佳技术选择．配电载波系统数据传输优点是技术相对简单．典型的配电载波机的传输率可达到150－300bit／s，可满足双向通信的要求，对远方抄表和监测线路数据比较经济，但对于停电区数据如何用配电载波上传仍然是一个技术难题．

作者：盛建雄单位：湖州电力局