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智能配电网通信组网技术的应用

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  摘要:随着智能配电网的快速发展以及电力服务民生理念的深入人心,对其重要组成部分并起到关键支撑作用的通信系统提出了越来越高的要求。本文就智能配电网通信组网技术的应用展开探讨。分析了智能配电网通信网业务需求,比较了EPON、PLC技术、电力无线宽带、工业以太网等组网技术,为智能配电网的通信网络规划、建设提供参考。
  关键词:智能配电网;通信技术;组网方式
  引言
  智能电网作为电网体系技术革新的新动向,是改变电力系统未来面貌的发展新模式之一。我国电力企业近年来持续推动电力系统朝着智能化发展,其中输电、变电领域经过多年建设,已经具备一定的基础,但是处于智能电网末端的配电网,由于其规模巨大、分布广、环境恶劣、变动频繁等特点,发展较为滞后,是今后的建设重点。随着自动化技术和电力设备智能化水平的提高,电力系统对通信网络的安全性、可靠性、易运维等方面也提出更高的要求,配网通信系统已逐渐成为整个智能电网建设的重点环节。
  1智能配电网通信网业务需求分析
  智能配电网的业务主要有4种,第一种是保护类的智能配电方式,它对于通信安全有着很高的要求,因为该种通信方式不能更改路由,所以很容易影响到配电网的运行;第二种是控制类业务,它对于通信安全也有很高的要求,与保护类的配电方式相比,它的时延标准达到秒级,同时它也可以通过切换路由来满足日常的突发情况;第三种是信息检测类,该种方式即使出现故障也不会对配电网造成很大的影响;第四种是视频类业务,它对于带宽有着很高的要求,网速需要高于2Mbit/s。这4种业务对于配电网都起到一定的推动作用,在开展具体工作时要合理选择。
  2智能配电网通信组网技术的应用
  2.1 EPON组网技术
  EPON组网技术是指基于以太网的无源光网络,是一种点对点的技术,可以有效节约宽带资源和光缆资源,EPON组网技术使用的设备具有很高的安全性,可以很快地建立网络,而且需要的成本也非常低。另外,EPON组网技术可以灵活便捷的组成很多种拓扑网络结构,比如,树形拓扑结构以及环形拓扑结构等。EPON组网技术主要需要以下几种设备:(1)光缆终端设备,主要用来进行光纤干线的连接,上行速率是10Gb/s,下行速率是1.25Gb/s,单机可以支持128个PON口以及8192个ONU口,每个用户可以支持八个优先级的业务。(2)分光器,EPON组网技术的分光器可以支持1:64的分光比。(3)光节点,光节点可以支持双PON口,进行微秒级别的切换,主要包括多个桥接收放大器网络监控设备、光接收机以及上行发射机。光节点主要有以下功能:可以进行OLT发送广播数据的接收;可以接收并响应OLT发出的指令;可以进行数据的缓存。(4)馈线远方终端,主要是指安装在配电网馈线回路的开关柜以及柱上开关等位置的远方终端,具备故障电流的检测、遥信以及遥控等功能。(5)站控终端,主要是指安装在配电网馈线回路的配电所以及开闭所等位置的远方终端,具备故障电流的检测、遥信以及遥控等功能。(6)配电变压器远方终端,主要用来进行配电变压器多种运行参数的测量以及监控。
  2.2 PLC技术
  PLC是指电力线载波通信,是电力系统特有的通信方式。它利用电力线缆作为传输媒介,并通过载波方式传输语音和数据信息。PLC技术优点是在少量铺放线路的同时具有较广的覆盖率,这一点有利于减少投资。在智能配电网中的建设问题上,PLC技术拥有十分大的潜力有待开发。该技术的通信信道有三个特点:第一是信道频率响应不平坦,因为低压电网的负载不同导致频率不同而造成的;第二其通信上負载频繁断开,使频率响应不断变化,加之收地点影响而无法有效预测;第三是设备噪声问题,使干扰较大。
  2.3电力无线宽带组网技术
  目前,世界上使用比较广泛的电力无线宽带组网技术主要有全球微波互联接入技术、无线传感网络技术以及3G/4G宽带移动通信技术。我国在智能配电网中使用的电力无线宽带组网技术主要是TD-LTE技术及公网GPRS。公网GPRS由于缺乏网络自主性,且网络安全存在隐患,目前作为专网、专线的补充手段。无线LTE专网建设速度快,一次可以接入1万多个用户,具有支持的信息机密技术较多、业务应用接口较多以及组网非常灵活的特点,可以进行智能配电网的应急通信、配电网自动化、接入现场作业终端以及信息采集和传输等业务,同时满足电力业务信息安全及服务质量的要求,但是也存在信号容易受环境影响、站址选择受限,无线频率不理想,且有一定的不确定性,投资成本较高。
  2.4 工业以太网交换机组网技术
  使用工业以太网交换机与光纤组成IP网络,链路带宽大,可以满足点各类电力业务接入需要。工业以太网交换机采用工业级标准,具有良好的环境适应性,满足配网设备各种现场需求,同时具备环网保护标准,并针对工业传输信息长度较短、交换频繁、周期信息较多、非周期信息较少的特点做出了优化。
  3智能配电网通信组网技术的发展方向
  3.1工业化、信息化、智能化三者的融合
  智能配电网是智能电网中的重要环节之一。一般来说。110kV及以下的电力网络是属于配电网络的,配电网它会将电力系统与分散的用户连接起来。它充分利用现代科学技术、计算机技术以及网络技术等将配电网在线数据、离线数据以及配电网数据等进行信息的整合,使得配电网在开展工作的时候可以被有效地监测、保护,从而避免一些不必要的问题产生。
  3.2加强信息安全智能的构建
  加强能源信息通信系统的安全基础设施建设,就是根据信息重要程度、通信方式和服务对象的不同,科学配置安全策略。依托先进密码、身份认证、加密通信等技术,建设能源互联网下的用户、数据、设备与网络之间信息传递、保存、分发的信息通信安全保障体系,确保能源互联网安全、可靠运行,提升能源互联网网络和信息安全事件监测、预警和应急处置能力。
  3.3完善以太网的作用
  科学技术是第一生产力,通过对于科学技术的利用,工业以太网通信在运行过程中所表现的可靠性高、灵活性高等优势对于整个智能配电网的发展都是十分重要的。在工业方面将以太网交换机作为电网通信设备解决方案的首要选择,它可以在促进电力设备在线监测技术发展的同时使其走向实用化的阶段。很多企业的工业交换机协议的标准化早已完成,它主要有底层协议、网络冗余协议以及管理协议等内容,如果采取的是不同厂家的产品,而且他们的互通性较好还可以实现混合组网。工业以太网交换机采用的是分段冗余、相切环等混合组网的方式,这种方式进一步提高了组网的可靠性,同时这样的设计方案为电网建设提供了很多便捷。工业以太网交换机在生产管理、运行维护等方面产生了很大的作用,这也要求我们不断对其进行优化升级来提高其技术。
  结语
  通过以上的分析,建议智能配电网采用工业以太网组网,末端以PLC技术作为延伸接入,并以无线公网作为分散补充的方式构建通信系统,以保证高带宽、高安全、全覆盖的技术支撑。随着电力系统的发展以及电力服务的日益优质,通信组网技术的深入研究是必不可少的,要尽快在建设和运维等实践找到适合智能电网的组网技术是目前配电网发展的迫切要求。
  参考文献
  [1]刘春江.智能配电网通信组网技术及应用要点分析[J].数字通信世界,2016(2):187,259.
  [2]郑旭东,吴岳奇.试析智能配电网通信技术的应用[J].经营管理者,2016,18:433.
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