鄭猷泉 江錚 林泓生

【摘要】 MV-BPLC的特點(diǎn)在配電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)中有較強(qiáng)的比較優(yōu)勢(shì)，在局部地區(qū)已經(jīng)規(guī)模化應(yīng)用，效果良好。隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化的快速發(fā)展，“MV-BPLC+光纖通信”將成為配電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)最重要的解決方案，快速得到發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 配電網(wǎng)自動(dòng)化 通信系統(tǒng)建設(shè) 中壓電力線寬帶通信（MV-BPLC）

一、配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)及目標(biāo)

2013年，國(guó)家能源局發(fā)布了南方電網(wǎng)十三五規(guī)劃《南方電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃（2013—2020年）》，已經(jīng)明確提出未來8年配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展目標(biāo)：到2020年城市配電網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到 80%；2014年，國(guó)家電網(wǎng)在十三五規(guī)劃編制指導(dǎo)思想工作會(huì)議中明確提出了加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，國(guó)家電網(wǎng)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)，到2020年城市配電網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋率將達(dá)到90%左右。配電網(wǎng)自動(dòng)化：就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理的現(xiàn)代化。按照電網(wǎng)的配電網(wǎng)自動(dòng)化要求，即實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備的“五遙”管理：遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙視。

配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)，是配電網(wǎng)自動(dòng)化的神經(jīng)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)配電設(shè)備與遠(yuǎn)程控制管理中心的雙向數(shù)據(jù)傳送，是配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，也是配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，通信系統(tǒng)的傳輸速率、可靠性等，直接影響到配電網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用效果。

二、配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展中通信系統(tǒng)建設(shè)面臨的問題

配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分支多、分布廣、節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，覆蓋了從變電站10kV端到開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電室及箱變臺(tái)變等各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)所，因此對(duì)通信系統(tǒng)有非常高的需求：

2.1可靠性

配電設(shè)備多應(yīng)用與室外環(huán)境，因此通信系統(tǒng)必須具備具備在惡劣環(huán)境下工作的能力，抗干擾能力強(qiáng)、通信穩(wěn)定可靠。

2.2高通信速率

按照配網(wǎng)自動(dòng)化的五遙（遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙視）要求，通信速率需達(dá)到4MBPS左右（歐洲智能電網(wǎng)研究項(xiàng)目INTEGRIS分析，配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配網(wǎng)通信速率的需求估算為4Mbps，才能有效支撐配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信要求）。

2.3工程實(shí)施簡(jiǎn)單，具備快速建網(wǎng)的能力

配電網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)存量改造點(diǎn)多面廣，分布范圍大，布局分散，工程量大；因國(guó)家新城建設(shè)日新月異，配電網(wǎng)通信系統(tǒng)新增節(jié)點(diǎn)大量增長(zhǎng)，因此更加需要通信系統(tǒng)工程實(shí)施簡(jiǎn)單、具備快速建網(wǎng)的能力。

2.4易用性&易維護(hù)性

通信系統(tǒng)必須易使用、維護(hù)方便等特點(diǎn)，才能滿足新技術(shù)快速規(guī)模應(yīng)用的要求。

2.5通信設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)化

配電設(shè)備種類多、接口復(fù)雜，因此通信設(shè)備必須具備通用的標(biāo)準(zhǔn)化的接口，才能滿足配電設(shè)備的接入要求。

2.6靈活組網(wǎng)的能力

配電網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)復(fù)雜，從主干線路到支線線路，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠喾N多樣，因此通信系統(tǒng)必須具備滿足復(fù)雜組網(wǎng)的能力，變更方便，易于構(gòu)建大型網(wǎng)絡(luò)，便于網(wǎng)絡(luò)集中管理。

2.7投資成本

由于配電網(wǎng)通信點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，采用全光纖通信方式，投資巨大：

1）建設(shè)成本：特別是城市密集區(qū)，光纖敷設(shè)成本非常高；另外，光纖敷設(shè)還需要支付昂貴的市政規(guī)費(fèi)。

2）運(yùn)維成本：一旦光纖損壞，維護(hù)成本非常高；城市改造，配電線路變更導(dǎo)致光纖線路變更成本非常高；需設(shè)置專人維護(hù)。線路維護(hù)需專業(yè)團(tuán)隊(duì)。

3）時(shí)間成本：在光纖敷設(shè)時(shí)，市政申請(qǐng)、挖溝破路、管線挖埋、光纖中繼設(shè)計(jì)等都需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力成本，造成通信系統(tǒng)建設(shè)工期較長(zhǎng)。

目前，配電網(wǎng)通信解決方案紛繁復(fù)雜，包括光纖通信、租用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商信道（GPRS/3G/4G）、中壓（10kV）電力線窄帶通信、中壓電力線寬帶通信、自建小無線等方式，各有優(yōu)勢(shì)與不足，如何選擇性價(jià)比高、滿足配電網(wǎng)通信需求的解決方案，成為配電網(wǎng)自動(dòng)化通信建設(shè)的關(guān)鍵。租用信道（GPRS/3G等）優(yōu)點(diǎn)：實(shí)施簡(jiǎn)單，不足長(zhǎng)期租用信道的高成本，公共信道安全性隱患高；公網(wǎng)繁忙時(shí)穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和可靠性較差；不能自己管理與維護(hù)信道；低通信速率，不能滿足配電網(wǎng)“五遙”通信需求。自主建設(shè)小無線優(yōu)點(diǎn)：投資小、維護(hù)簡(jiǎn)單，不足是易受建筑遮擋，傳輸距離受限，難以實(shí)現(xiàn)端到端的可靠通信；易受天氣環(huán)境等影響，可靠性差；配電網(wǎng)設(shè)備需要更換相應(yīng)的通訊模塊才能與基站通訊，需要和所有設(shè)備廠商進(jìn)行設(shè)備聯(lián)調(diào)，工作量很大；無線覆蓋規(guī)劃、實(shí)施難度大；□難于管理和維護(hù)。

三、MV-BPLC配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1概念及原理

中壓載波技術(shù)是指電力線載波通信（PLC，Power Line Communication）運(yùn)用在中壓（10kV）電力線上進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、語音、視頻等數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N電力線增值技術(shù)，是一種高傳輸帶寬（傳輸速率達(dá)到5Mbps以上）的中壓電力線載波技術(shù)，中壓電力線寬帶通信（MV-BPLC）運(yùn)用先進(jìn)的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）調(diào)制解調(diào)方式，在抗干擾、通信可靠穩(wěn)定性、帶寬，傳輸實(shí)時(shí)性等各方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

中壓電力線寬帶通信（MV-BPLC）解決方案具備以下特點(diǎn)：

1、充分利用現(xiàn)有10kV電力線做為數(shù)據(jù)傳輸載體，無土方施工，無需敷設(shè)傳輸線路，可以實(shí)現(xiàn)快速建網(wǎng)。

2、基于OFDM調(diào)制解調(diào)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，通信穩(wěn)定可靠。

3、芯片物理速率200M，應(yīng)用層通信速率10M-100M，帶寬高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，是一條電力信息傳輸高速公路。

2、MV-BPLC配電網(wǎng)通信建設(shè)方案

因MV-BPLC具備的一些顯著特點(diǎn)，則在配電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)中，可以充分利用。國(guó)家電網(wǎng)公司《電力通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》（國(guó)家電網(wǎng)企管【2015】238號(hào)Q/GDW 11358—2014）中也明確指出，10kV通信接入網(wǎng)有線組網(wǎng)可采用光纖、中壓載波等方案：

（1）在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信解決方案中，配電網(wǎng)主干線路采用光纖通信方案，確保主干通信網(wǎng)絡(luò)高速穩(wěn)定的通信通道；配電網(wǎng)分支線路采用中壓電力線寬帶載波（MV-BPLC）通信解決方案，靈活快速接入光纖主干通信網(wǎng)絡(luò)，可以有效降低建設(shè)成本，縮短建設(shè)工期。

（2）在光纖敷設(shè)困難（包括市政規(guī)劃限制、光纖敷設(shè)協(xié)調(diào)/實(shí)施困難、商業(yè)及人口密集區(qū)敷設(shè)成本高、影響建設(shè)工期等因素）的配電網(wǎng)主干線路，也可以用中壓電力線寬帶載波通信（MV-BPLC）解決方案靈活快速部署。

（3） 對(duì)建設(shè)工期要求短、投資預(yù)算受限的區(qū)域：部分配電網(wǎng)主干線路和分支線路都可以采用MV-BPLC配電網(wǎng)通信解決方案。

四、MV-BPLC在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用

國(guó)家電網(wǎng)公司福建省龍巖市供電公司，從2008年就開始MV-BPLC的應(yīng)用研究和應(yīng)用，經(jīng)過多年和MV-BPLC供應(yīng)商的探討、需求分析和產(chǎn)品不斷優(yōu)化改進(jìn)，最終選擇了與珠海市銘誠(chéng)電力科技有限公司合作，形成了“光纖通信+MV-BPLC”的配電網(wǎng)通信解決方案。目前龍巖配電網(wǎng)MVBPLC網(wǎng)上應(yīng)用超過500套，產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定可靠，未發(fā)生通信中斷事故，有效降低了建設(shè)成本和建設(shè)工期，取得了良好的投資效益。在2014國(guó)家電網(wǎng)審批立項(xiàng)的配電自動(dòng)化工程試點(diǎn)項(xiàng)目龍巖市核心區(qū)建設(shè)中，通過了福建省公司、國(guó)家電網(wǎng)總公司專家團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證，專家團(tuán)隊(duì)MV-BPLC產(chǎn)品和解決方案給予了高度評(píng)價(jià)和認(rèn)可，認(rèn)為MV-BPLC達(dá)到了光纖通信的應(yīng)用效果。

目前珠海市銘誠(chéng)電力科技有限公司提供的MV-BPLC產(chǎn)品及解決方案，具備了滿足配電網(wǎng)通信需求的許多特性，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能有效縮短建設(shè)工期和投資成本：

4.1通信速率高

針對(duì)配電網(wǎng)線路距離、受干擾程度的不同，銘誠(chéng)電力MV-BPLC通信速率能穩(wěn)定達(dá)到5M-50Mbps，通信穩(wěn)定可靠，完全滿足配網(wǎng)自動(dòng)化通信需求；

4.2配電線路適應(yīng)性強(qiáng)

對(duì)配電網(wǎng)地埋電纜線路和架空線路，可以采用不同的耦合方式（電感耦合和電容耦合）將信號(hào)加載到10kV電力線上，保障數(shù)據(jù)傳送的穩(wěn)定可靠。

4.3高可靠性和抗干擾性

采用最先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)——OFDM技術(shù)，將信息分配在1536個(gè)子信道上傳輸，采取智能檢測(cè)信道和規(guī)避干擾的技術(shù)，最大限度的提高抗電磁干擾和多徑干擾能力。對(duì)同頻干擾，銘誠(chéng)電力MV-BPLC的通信頻率達(dá)到2-34MHz，遠(yuǎn)離一般電氣設(shè)備所能產(chǎn)生的頻率干擾，同時(shí)也遠(yuǎn)離10kV電網(wǎng)的噪聲和脈動(dòng)干擾。另外銘誠(chéng)電力MV-BPLC具備數(shù)據(jù)完整性檢查，鑒權(quán)功能，加密算法，支持3DES和AES-128/256，通信穩(wěn)定可靠。

4.4通信距離

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信距離地埋電纜線路距離能達(dá)到2Km左右，架空線路可達(dá)到2Km以上，通信穩(wěn)定可靠；通過中繼模式（銘誠(chéng)電力MV-BPLC可以10級(jí)中繼），可滿足更長(zhǎng)的線路通信需求；

4.5靈活組網(wǎng)的能力

可以組成星型通信網(wǎng)絡(luò)、樹形通信網(wǎng)絡(luò)及混合通信網(wǎng)絡(luò)，完全滿足配電網(wǎng)復(fù)雜的組網(wǎng)需求；

4.6工程實(shí)施簡(jiǎn)單，1小時(shí)即可建立高速通信通道

工程實(shí)施免敷設(shè)傳輸線路（充分利用10kV的電力線資源）、無土方工程，硬件安裝簡(jiǎn)單、免調(diào)試（即裝即用）、利用工具可免斷電實(shí)施；一般情況下，1小時(shí)左右即可以建立兩通信節(jié)點(diǎn)的寬帶通信通道；

4.7易維護(hù)

只需對(duì)故障設(shè)備更換，無需任何數(shù)據(jù)配置（即換即用），讓維護(hù)更加簡(jiǎn)單；

4.8網(wǎng)絡(luò)管理

通過嵌入式網(wǎng)管機(jī)，可以對(duì)MV-BPLC進(jìn)行遠(yuǎn)程的管理，包括對(duì)MV-BPLC各節(jié)點(diǎn)通信狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)配置、調(diào)試、故障信息手機(jī)、信噪比分析。接口標(biāo)準(zhǔn)化：提供標(biāo)準(zhǔn)的10M/100M以太網(wǎng)接口，支持標(biāo)準(zhǔn)的IP協(xié)議規(guī)范；

4.9電源熱備份設(shè)計(jì)

支持DC24V/48V和AC220V電源同時(shí)輸入，保障通信不間斷運(yùn)行；

4.10建設(shè)成本

建設(shè)成本與光纖通信相比，有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，建設(shè)成本大概是光纖通信的50%左右。

五、MV-BPLC應(yīng)用前景探討

1、 中壓電力線寬帶通信（MV-BPLC）解決方案在歐美已經(jīng)規(guī)?；瘧?yīng)用，在歐美中壓電力線寬帶通信在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信使用率超過80%。但在國(guó)內(nèi)，MV-BPLC應(yīng)用較為緩慢，主要原因在于：一是國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)自動(dòng)化的需求較為滯后，影響了MV-BPLC的應(yīng)用研究和推廣；二是歐美配電網(wǎng)規(guī)劃較好，線路上受干擾影響較小，技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)。而國(guó)內(nèi)因近二三十年城市化發(fā)展迅速，導(dǎo)致配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用環(huán)境較為復(fù)雜，國(guó)外的產(chǎn)品和解決方案在國(guó)內(nèi)無法適應(yīng)，需要針對(duì)國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境和特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。

2、 國(guó)內(nèi)從九十年代開始，就有許多的機(jī)構(gòu)、企業(yè)在學(xué)術(shù)方面研究MV-BPLC，已經(jīng)有了較為充分的理論基礎(chǔ)。2010后，陸續(xù)有不少電力通信供應(yīng)商已經(jīng)將學(xué)術(shù)理論轉(zhuǎn)換成了MV-BPLC的產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用，在局部地區(qū)已經(jīng)規(guī)?；瘧?yīng)用，并且取得了非常好的應(yīng)用效果（如珠海市銘誠(chéng)電力科技有限公司）。MV-BPLC產(chǎn)品及解決方案的日漸成熟，為MVBPLC在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用提供了產(chǎn)品基礎(chǔ)。

3、 國(guó)家電網(wǎng)公司《電力通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》（國(guó)家電網(wǎng)企管【2015】238號(hào)Q/GDW 11358—2014），也已經(jīng)明確了配電網(wǎng)建設(shè)“光纖通信+MV-BPLC”的解決方案，為MV-BPLC發(fā)展提供了政策支持。

4、 電力發(fā)展十三五規(guī)劃，配電網(wǎng)自動(dòng)化成為電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)，為MV-BPLC大規(guī)模應(yīng)用提供了良好的市場(chǎng)環(huán)境。

因此，我們相信，隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化的快速發(fā)展，MVBPLC產(chǎn)品及解決方案的日漸成熟，MV-BPLC的優(yōu)勢(shì)將得以規(guī)?；@現(xiàn)，“MV-BPLC+光纖通信”將成為配電網(wǎng)通信的最主流的解決方案，在電力發(fā)展十三五規(guī)劃配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中，將發(fā)揮重要的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 孟紹良.中壓電力線寬帶載波通信新技術(shù)應(yīng)用于配電自動(dòng)化通信的實(shí)踐研究.第二屆配電自動(dòng)化新技術(shù)及其應(yīng)用高峰論壇論文集. 2011年10月

[2] 周志福.10kV中壓電力線寬帶技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化通信的實(shí)踐研究.2010年配電自動(dòng)化新技術(shù)及其應(yīng)用高峰論壇論文集