配网中的电力通信技术混合组网

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摘要：随着智能配电网建设进程加快，对于配电通信接入网组网方式的要求也在不断提升，不单需要接入简便，同时要具有相当高的安全性。现阶段使用单一配电方式，难以有效达成这一目标，各项通信技术存在自身的优缺点，很难实现理想的组网效果。基于此，对配网中电力通信技术混合组网方案进行探讨，以期为现代配电网发展提供借鉴。

关键词：配电通信接入网；电力通信技术；混合组网

引言

配电通信网络是实现配网智能化和自动化的重要保障，也是智能配电网建设中尤为重要的部分[1]。现代智能配电系统对配电通信网络提出了更高要求，通信系统需要更加高效、可靠[2]。在配电系统中，配电网络是关键的组成部分，按照通信范围的划分，一般可以分为接入及骨干两种网络类型。一般配电子站会与变电站设置，而配电主站和变电站之间的通信中，骨干网已经基本完善，所以配电终端与变电站通信连接是配网建设的主要问题部分。

1配网通信系统

配网通信是将配电主站与子站、终端连接的系统，其将现场配电终端采集电网信息传输到主站控制中心，中心收到反馈后下发命令或指示至终端，进而实现配电网监管控制[3]。从现代整体电力通信系统结构来看，配网通信系统主要包含10~110kV/35kV的配电线路、分布式能源站点、公用变压器、柱上开关、环网柜、配电室及开关站等，向上会承接不小于110kV电力骨干网络，向下则延伸到低压用户网及用户室内网[4]。现阶段，我国电力通信网总体呈高压强、低压弱，骨干强、接入弱的状态。

2现阶段配网通信系统中存在的问题

现阶段，配网通信实现的技术有3种，一种为光纤EPON，也即是以太网无源光网络，是现阶段新型的宽带技术。该网络连接技术中，物理层选用主要为PON，链路层中则主要是将以太网协议作为基础，使用PON将以太网连接起来。该组网技术中，主要含有链型以及星形，和配电一次网架构相似度较高，在配电系统组网中应用较为适宜。第二种是中压电力载波通信技术。该技术是应用耦合结合、网络通信及信道编码等多样技术，实现中压线路作为通信传递介质构设。第三种是无线通信技术，以我国自主研发McWill无线宽带系统进行分析。该无线宽带系统结构为全IP，运用行业IP网络作为骨干传输链路网，并于此基础上进行综合数据业务平台的建设。该系统中存在的组网设备主要有数据无线传输、基站以及SAC。其中基站的作用主要是帮助终端创设接入口，使得终端业务可以在无线接口的支持下和有线网络进行连接，连接的主要作用便是进行视频及语音数据的传输；SAC主要是对该无线系统组网中的设备及接入提供管理及控制功能；数据传输主要是为配电终端提供有效的接口，以达成配电的终端、主站与基站之间的信息交互功能。但3种组网技术单用时，会有些弊端，如表1所示。从表1可知，我国配电网在建设的过程中，还未有完善的单方配网通信技术。其中光纤通信光缆在敷设的过程中，难度较大，成本无法控制在合理范围；中压载波技术在实施完成、应用的过程中不能满足稳定的要求，会因为一次网架结构导致组网应用稳定性受到影响；无线通信组网技术应用中，安全无法得到保障，环境影响因素制约。因配电网升级改造网架变动较快，不利于通信网络组网，所以现阶段对于组网便利性要求较高。同时，配电网升级改造也是城市建设发展的重要领域，对于配电通信网络的高速、便捷、安全、可靠等都有较高要求。相对而言，光纤EPON通信技术有着较大优势，这也成为现代通信建设较为推荐组网方案，不过具体实施的成本及难度也导致这一技术应用受到阻碍，由此混合式组网方案成为多数配电站点首选方案。

3光纤EPON与载波结合组网方案

光缆从变电站引出，从已建成的架空电力线路或者敷设管道资源，将光缆引至环网柜及开闭所，无法继续向下延伸的情况下，在电缆分支少且站点分散的情况下选择光纤末端站点中设置ONU以及主载波设备，数据下行中，选用载波技术对数据进行集合汇总，数据上行中，则通过光纤和变电站进行通信连接，以此实现组网。

3.1混合组网

变电站光纤联通开闭所与环网柜，根据需求对站点进行设置，原则上光纤难以实现覆盖的站点，需要使用载波技术达成通信条件。主载波在光纤通路末端开闭所及环网柜设置，依据线路结构的特征，下行组网中使用主载波设备实现组网，通过载波技术对终端数据进行集合汇总。向上与EPON连接，实现组网联通。载波通信信息交由主载波汇总，主载波机每台要选择设置两个RS-232的数据接口，一个用于数据通信，一个则在状态监控中进行使用。使用EPON网络将站点信息汇总并传输到变电站OLT中（OLT是一种光缆终端设备）。通过MOXA与设备网口的连接，能够实现服务器终端联通。最终MOXA串口要和载波机串口达成映射条件，进而使得EPON于MOXA服务器和主载波传输中透明化，就相当主载波串口和MOXA串口进行直接连接，进而实现了主站与载波网关的访问，而其中的条件便是MOXA与主载波机串口能够连接。

3.2主从载波组网

该组网方式中，选用一主多从的模式，即主载波为主，从载波机为辅的组网结构。主从载波的数据传输中，使用的方式为审核方式。从载波机在环网BCD与开闭所BC中进行安装，主载波、从载波使用注入耦合器与高频电缆进行连接，在电缆屏蔽层中进行信号耦合，实现通信。相比较而言，载波与光纤EPON混合式组网方式更为适用于现代配电发展。

4光纤EPON和无线通信结合组网方案

变电站光纤联通开闭所与环网柜，根据需求对站点进行设置，原则上光纤难以实现覆盖的站点，需要使用无线通信技术达成通信条件。在光纤通路末端开闭所及环网柜安设无线基站，环网柜站点安设无线终端和无线基站实现通信。根据线路结构特点无线下行组网，通过无线通信技术将终端数据汇总，向上与EPON相连，实现组网联通。使用无线组网方式的过程中，基站要与传输数据模块达成数据互通的条件，一般由空中接口实现连接，是单条通信方式，根据站点在分布上的规律，选用全向或者定向的方式，同时波束需要赋形，应用智能天线技术可达成这一条件。该组网方案能够实现对系统覆盖范围的最大化，并使得频谱利用率提升，但不会影响到组网使用安全性。开闭所中安装的无线基站和ONU连接通过网口实现；数据传输模块安装在环网柜，与配电终端的连接通过网口实现。基站和数据传输模块间能够达成无线通信。该组网方案为载波组网电缆分支多、站点密集情况提供解决方案。

5结论

通过EPON、载波组网方案，可达成配电站通信全覆盖，也使得主载波能够下设至配电站点，避免主载波在变电站内设置，避免载波传输质量不能达到标准的情况；无线基站在光纤站点末端进行设置，能够针对需要解决无线通信的站点，避免无线基站在变电站中设置，避免基站范围受限、无法通信问题。无线与光纤EPON结合组网及载波与光纤EPON结合组网能够为配电建设提供良好的解决方案。

参考文献：

[1]周扬玲.浅谈高校电力智能节能系统设计方案[J].信息记录材料，2018，（2）：154-155.

[2]黄剑荣.浅谈配网标准化设计在实际中的意义[J].河南建材，2019，（2）：292-293.

[3]王爱玉，李一男.浅谈舟山新一代配电网自动化系统建设模式[J].东北电力技术，2019，40（1）：47-51.

[4]彭林，鲍兴川.基于混合组网技术的数据聚合器最佳部署方案研究与设计[J].计算机应用与软件，2018，35（1）：154-159.

作者：祁文坤 王竹松 单位：国网湖北省电力有限公司恩施供电公司