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《2013电力行业信息化年会论文集》2013年
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基于某典型实例的配网通信方式研究与比较

王凤  司孝平  赵方  李朝晖  罗海勇  
【摘要】:大配电通信网络是实现配电自动化和智能化电网的重要信息基础设施,是建设智能电网的重要内容,它担负着设备及用户与自动化系统的联络、信息的处理、命令的发送和返回以及所有数据的传递工作,因此配电网通信系统应满足安全性、可靠性、实时性、可扩展性好、经济性等要求。按照通信范围的不同,配电通信网络可分为骨干网和接入网两层。目前,骨干层通信网络从信息传输的可靠性、安全性、稳定性并结合现有通信资源利用率等方面的因素考虑,采用光纤通信方式;接入层通信网络按通信介质的不同,可简单分为无线方式和有线方式,有线通信方式主要分为光纤专网和电力线载波等,无线通信主要包括无线专网、无线公网和微功率无线等。光纤通信是以光波作为信息载体,以光导纤维作为传输介质的通信方式,目前常采用以太无源光网络(EPON)、工业以太网等接入方式。电力线载波通信是利用专用调制解调器对信号进行调制,然后把信号加载到现有电力线中进行通信的技术。配电网中的无线通信组网方式将无线网络的核心网网关通过防火墙与电力通信网骨干网相连接或者利用Internet将电力通信数据发送至配电网络管理控制中心。为了更好地比较不同的通信方式,笔者选取上海某地区进行了通信组网方案设计。目前此地区电力通信的骨干网已经基本建成,35 kV以上的配电站已全部实现光纤覆盖都并通过光纤连接到骨干网,通信业务需求基本可以满足,10 kV线路还未全部实现光纤覆盖,通过调研发现此地区的配电网具有以下特点:通信节点数量庞大;通信节点相对分散;通信节点间距离短;配电自动化系统的测点多,通信主网传输信息量较大。针对此地区的实际情况,以某开关站为例分别利用光纤、电缆屏蔽层载波、无线3种不同通信方式进行组网。通过分析比较发现,电缆屏蔽层载波和无线通信方式的土建周期短、投资成本低,比光纤组网节省成本超过30%。在服务性能上,光纤通信方式可靠性高,载波通信方式其次,无线公网与无线专网最差。此外,从网络整体上考虑,无线网络的带宽与光纤网络相差很大,光纤网络的数据速率可达到1 Gbit/s,载波通信物理层数据速率为200 Mbit/s,而无线通信方式中,LTE最新版本的标准理论上也仅能支持150 Mbit/s,其他无线通信方式速率更低;但无线网络的扩展性较好,若有新的配电设备加入,无需再次进行通信网络的设计,只需为新加入的终端配置一个无线通信模块即可,同样PLC通信方式工程改造也无需重新布线,改造工作量小,成本低,而光纤网络则需要进行布线、土建等工作,成本高、工作繁琐。整体来说,无线通信远弱于光纤通信和载波通信方式,其容易受到天气、周围环境的影响,对信道条件要求较高,可以使用无线网络作为配网自动化过渡阶段的选择或在光纤、载波等难以部署的区域使用,不适合全网大面积使用。在配电通信方面,光纤通信是最理想的配电自动化通信方式,但受成本等因素所限,电缆屏蔽层载波通信和无线网络通信也是比较广泛采用的通信手段。从目前的技术条件看,没有一种单一的通信方式能够全面满足各种规模的配电自动化系统的需要。在一个配电自动化系统中,往往由多种通信技术组合成综合的通信系统,各个层次按照实际需求采用合适的通信方式。

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