鄒曉明
摘要:隨著智能配電網(wǎng)的快速發(fā)展以及電力服務(wù)民生理念的深入人心,對(duì)其重要組成部分并起到關(guān)鍵支撐作用的通信系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求。本文就智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)探討。分析了智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)業(yè)務(wù)需求,比較了EPON、PLC技術(shù)、電力無(wú)線(xiàn)寬帶、工業(yè)以太網(wǎng)等組網(wǎng)技術(shù),為智能配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)提供參考。
關(guān)鍵詞:智能配電網(wǎng);通信技術(shù);組網(wǎng)方式
引言
智能電網(wǎng)作為電網(wǎng)體系技術(shù)革新的新動(dòng)向,是改變電力系統(tǒng)未來(lái)面貌的發(fā)展新模式之一。我國(guó)電力企業(yè)近年來(lái)持續(xù)推動(dòng)電力系統(tǒng)朝著智能化發(fā)展,其中輸電、變電領(lǐng)域經(jīng)過(guò)多年建設(shè),已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ),但是處于智能電網(wǎng)末端的配電網(wǎng),由于其規(guī)模巨大、分布廣、環(huán)境惡劣、變動(dòng)頻繁等特點(diǎn),發(fā)展較為滯后,是今后的建設(shè)重點(diǎn)。隨著自動(dòng)化技術(shù)和電力設(shè)備智能化水平的提高,電力系統(tǒng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性、易運(yùn)維等方面也提出更高的要求,配網(wǎng)通信系統(tǒng)已逐漸成為整個(gè)智能電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。
1智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)業(yè)務(wù)需求分析
智能配電網(wǎng)的業(yè)務(wù)主要有4種,第一種是保護(hù)類(lèi)的智能配電方式,它對(duì)于通信安全有著很高的要求,因?yàn)樵摲N通信方式不能更改路由,所以很容易影響到配電網(wǎng)的運(yùn)行;第二種是控制類(lèi)業(yè)務(wù),它對(duì)于通信安全也有很高的要求,與保護(hù)類(lèi)的配電方式相比,它的時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到秒級(jí),同時(shí)它也可以通過(guò)切換路由來(lái)滿(mǎn)足日常的突發(fā)情況;第三種是信息檢測(cè)類(lèi),該種方式即使出現(xiàn)故障也不會(huì)對(duì)配電網(wǎng)造成很大的影響;第四種是視頻類(lèi)業(yè)務(wù),它對(duì)于帶寬有著很高的要求,網(wǎng)速需要高于2Mbit/s。這4種業(yè)務(wù)對(duì)于配電網(wǎng)都起到一定的推動(dòng)作用,在開(kāi)展具體工作時(shí)要合理選擇。
2智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用
2.1 EPON組網(wǎng)技術(shù)
EPON組網(wǎng)技術(shù)是指基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò),是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的技術(shù),可以有效節(jié)約寬帶資源和光纜資源,EPON組網(wǎng)技術(shù)使用的設(shè)備具有很高的安全性,可以很快地建立網(wǎng)絡(luò),而且需要的成本也非常低。另外,EPON組網(wǎng)技術(shù)可以靈活便捷的組成很多種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),比如,樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。EPON組網(wǎng)技術(shù)主要需要以下幾種設(shè)備:(1)光纜終端設(shè)備,主要用來(lái)進(jìn)行光纖干線(xiàn)的連接,上行速率是10Gb/s,下行速率是1.25Gb/s,單機(jī)可以支持128個(gè)PON口以及8192個(gè)ONU口,每個(gè)用戶(hù)可以支持八個(gè)優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)。(2)分光器,EPON組網(wǎng)技術(shù)的分光器可以支持1:64的分光比。(3)光節(jié)點(diǎn),光節(jié)點(diǎn)可以支持雙PON口,進(jìn)行微秒級(jí)別的切換,主要包括多個(gè)橋接收放大器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備、光接收機(jī)以及上行發(fā)射機(jī)。光節(jié)點(diǎn)主要有以下功能:可以進(jìn)行OLT發(fā)送廣播數(shù)據(jù)的接收;可以接收并響應(yīng)OLT發(fā)出的指令;可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩存。(4)饋線(xiàn)遠(yuǎn)方終端,主要是指安裝在配電網(wǎng)饋線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)柜以及柱上開(kāi)關(guān)等位置的遠(yuǎn)方終端,具備故障電流的檢測(cè)、遙信以及遙控等功能。(5)站控終端,主要是指安裝在配電網(wǎng)饋線(xiàn)回路的配電所以及開(kāi)閉所等位置的遠(yuǎn)方終端,具備故障電流的檢測(cè)、遙信以及遙控等功能。(6)配電變壓器遠(yuǎn)方終端,主要用來(lái)進(jìn)行配電變壓器多種運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量以及監(jiān)控。
2.2 PLC技術(shù)
PLC是指電力線(xiàn)載波通信,是電力系統(tǒng)特有的通信方式。它利用電力線(xiàn)纜作為傳輸媒介,并通過(guò)載波方式傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息。PLC技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是在少量鋪放線(xiàn)路的同時(shí)具有較廣的覆蓋率,這一點(diǎn)有利于減少投資。在智能配電網(wǎng)中的建設(shè)問(wèn)題上,PLC技術(shù)擁有十分大的潛力有待開(kāi)發(fā)。該技術(shù)的通信信道有三個(gè)特點(diǎn):第一是信道頻率響應(yīng)不平坦,因?yàn)榈蛪弘娋W(wǎng)的負(fù)載不同導(dǎo)致頻率不同而造成的;第二其通信上負(fù)載頻繁斷開(kāi),使頻率響應(yīng)不斷變化,加之收地點(diǎn)影響而無(wú)法有效預(yù)測(cè);第三是設(shè)備噪聲問(wèn)題,使干擾較大。
2.3電力無(wú)線(xiàn)寬帶組網(wǎng)技術(shù)
目前,世界上使用比較廣泛的電力無(wú)線(xiàn)寬帶組網(wǎng)技術(shù)主要有全球微波互聯(lián)接入技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及3G/4G寬帶移動(dòng)通信技術(shù)。我國(guó)在智能配電網(wǎng)中使用的電力無(wú)線(xiàn)寬帶組網(wǎng)技術(shù)主要是TD-LTE技術(shù)及公網(wǎng)GPRS。公網(wǎng)GPRS由于缺乏網(wǎng)絡(luò)自主性,且網(wǎng)絡(luò)安全存在隱患,目前作為專(zhuān)網(wǎng)、專(zhuān)線(xiàn)的補(bǔ)充手段。無(wú)線(xiàn)LTE專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)速度快,一次可以接入1萬(wàn)多個(gè)用戶(hù),具有支持的信息機(jī)密技術(shù)較多、業(yè)務(wù)應(yīng)用接口較多以及組網(wǎng)非常靈活的特點(diǎn),可以進(jìn)行智能配電網(wǎng)的應(yīng)急通信、配電網(wǎng)自動(dòng)化、接入現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)終端以及信息采集和傳輸?shù)葮I(yè)務(wù),同時(shí)滿(mǎn)足電力業(yè)務(wù)信息安全及服務(wù)質(zhì)量的要求,但是也存在信號(hào)容易受環(huán)境影響、站址選擇受限,無(wú)線(xiàn)頻率不理想,且有一定的不確定性,投資成本較高。
2.4 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)技術(shù)
使用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與光纖組成IP網(wǎng)絡(luò),鏈路帶寬大,可以滿(mǎn)足點(diǎn)各類(lèi)電力業(yè)務(wù)接入需要。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),具有良好的環(huán)境適應(yīng)性,滿(mǎn)足配網(wǎng)設(shè)備各種現(xiàn)場(chǎng)需求,同時(shí)具備環(huán)網(wǎng)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn),并針對(duì)工業(yè)傳輸信息長(zhǎng)度較短、交換頻繁、周期信息較多、非周期信息較少的特點(diǎn)做出了優(yōu)化。
3智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向
3.1工業(yè)化、信息化、智能化三者的融合
智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)之一。一般來(lái)說(shuō)。110kV及以下的電力網(wǎng)絡(luò)是屬于配電網(wǎng)絡(luò)的,配電網(wǎng)它會(huì)將電力系統(tǒng)與分散的用戶(hù)連接起來(lái)。它充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等將配電網(wǎng)在線(xiàn)數(shù)據(jù)、離線(xiàn)數(shù)據(jù)以及配電網(wǎng)數(shù)據(jù)等進(jìn)行信息的整合,使得配電網(wǎng)在開(kāi)展工作的時(shí)候可以被有效地監(jiān)測(cè)、保護(hù),從而避免一些不必要的問(wèn)題產(chǎn)生。
3.2加強(qiáng)信息安全智能的構(gòu)建
加強(qiáng)能源信息通信系統(tǒng)的安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),就是根據(jù)信息重要程度、通信方式和服務(wù)對(duì)象的不同,科學(xué)配置安全策略。依托先進(jìn)密碼、身份認(rèn)證、加密通信等技術(shù),建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)下的用戶(hù)、數(shù)據(jù)、設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間信息傳遞、保存、分發(fā)的信息通信安全保障體系,確保能源互聯(lián)網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行,提升能源互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和信息安全事件監(jiān)測(cè)、預(yù)警和應(yīng)急處置能力。
3.3完善以太網(wǎng)的作用
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,通過(guò)對(duì)于科學(xué)技術(shù)的利用,工業(yè)以太網(wǎng)通信在運(yùn)行過(guò)程中所表現(xiàn)的可靠性高、靈活性高等優(yōu)勢(shì)對(duì)于整個(gè)智能配電網(wǎng)的發(fā)展都是十分重要的。在工業(yè)方面將以太網(wǎng)交換機(jī)作為電網(wǎng)通信設(shè)備解決方案的首要選擇,它可以在促進(jìn)電力設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)使其走向?qū)嵱没碾A段。很多企業(yè)的工業(yè)交換機(jī)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化早已完成,它主要有底層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)冗余協(xié)議以及管理協(xié)議等內(nèi)容,如果采取的是不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品,而且他們的互通性較好還可以實(shí)現(xiàn)混合組網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采用的是分段冗余、相切環(huán)等混合組網(wǎng)的方式,這種方式進(jìn)一步提高了組網(wǎng)的可靠性,同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)方案為電網(wǎng)建設(shè)提供了很多便捷。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在生產(chǎn)管理、運(yùn)行維護(hù)等方面產(chǎn)生了很大的作用,這也要求我們不斷對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)來(lái)提高其技術(shù)。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上的分析,建議智能配電網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng),末端以PLC技術(shù)作為延伸接入,并以無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)作為分散補(bǔ)充的方式構(gòu)建通信系統(tǒng),以保證高帶寬、高安全、全覆蓋的技術(shù)支撐。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展以及電力服務(wù)的日益優(yōu)質(zhì),通信組網(wǎng)技術(shù)的深入研究是必不可少的,要盡快在建設(shè)和運(yùn)維等實(shí)踐找到適合智能電網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)是目前配電網(wǎng)發(fā)展的迫切要求。
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