（广东电网有限责任公司肇庆怀集供电局 广东肇庆 526400）
摘要：文章通过对当前配电通信网常用几种主流通信技术进行了深入研究，对配电网自动化通信系统进行设计时，应先权衡各种方案的利弊进行通信方式的选择，然后根据配电网结构和配电网自动化的特点进行针对性的方案设计。
关键词：配电网；通信网；光纤；EPON；配电线载波
引言
智能电网作为先进信息通信技术和高级物理电网的充分结合，可以保证电网可靠、安全、经济、高效、低碳运行，是电网发展的大势所趋。我国经过近几十年来的电网建设，输变电主干网架建设已卓有成效，网架规模及智能化程度在世界范围内都名列前茅。然而，在配电网领域，其智能化程度和可靠性均远低于输电网，已经制约了各行业用电水平的提高。国家近年来正不断加大对配电网的投资，配电网通信作为配电网建设的重要一环，其通信方式的选择也值得我们去研究分析。
1 配电网通信技术分析
在配电网的管理当中，通信技术是一项非常关键的技术，它主要以信息技术为基础。通信网连接着配网自动化的主站系统和远方终端，是配网自动化系统的重要组成部分，通信系统的好坏对于配网自动化系统的功能实现和可靠运行有着直接的影响。配电网通信系统的主要任务是将后台控制中心的命令传递到智能终端，同时将智能终端的实时数据回送到后台控制中心，使得配网自动化系统可以完成设备管理、调度控制、故障处理等任务。
目前，配电网通信技术主要采用有线和无线两种方式，有线方式的主流技术包括光纤工业以太网、以太网无源光网络（EPON）、配电线载波（电缆屏蔽层）等，无线方式分为无线公网和无线专网两大类，主流技术包括 GPRS/CDMA、WiMAX、McWiLL、TD－LTE等。有线、无线两种方式各有优劣，适用场景侧重不同。由于光纤通信具有传输速率高、抗干扰性强、可靠性高的优点，在工程建设应用中，配网自动化通信系统大多采用以光纤通信方式为主、无线通信或配电线载波等方式为辅的模式。
1. 1 有线通信方式
光纤通信技术指的是采用光纤介质的通信技术，具有传输速率高、抗干扰性强、可靠性高的优点，在条件允许的情况下，应是分支通信网的首选。以前制约光纤通信在配网自动化系统中应用的主要原因是投资大、敷设工程量大，而近年来随着技术的发展，光缆价格有了大幅度的下降，为光纤通信的大量应用创造了条件。
1. 2光纤工业以太网
光纤以太网是以光纤为通信介质的以太网。配网自动化系统采用以太网通信，可以充分地利用光纤带宽，提高数据传输速率与容量，更重要的是能够更好地适应配网自动化应用特点，主动上报数据，支持“例外报告”机制。此外，接到以太网上的DRTU（即动态RTU）之间能够对等交换数据，支持快速故障自愈控制等分布式智能控制应用。采用工业以太网的配网自动化系统结构如图 1所示。
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图2 EPON 系统参考结构图
EPON采用单纤波分复用技术，下行波长1490nm，上行波长 1 310 nm。在下行方向采用加密广播方式，OLT 发送的信号通过 ODN 到达各个ONU。在上行方向采用 TDMA（时分多址）方式并对各ONU的数据发送进行仲裁，ONU 发送的信号只会到达 OLT，而不会到达其他 ONU，避免了数据冲突并提高了网络利用率。
配电网中 EPON 系统常见的组网结构有链型组网、“手拉手”组网、“双 T”组网三种形式，如图3所示。
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图4 基于 EPON 的配网自动化系统结构示意图
3 配电线载波（电缆屏蔽层）
电力线载波（Power Line Carrier，PLC）是电力系统通信的一种主要方式，其原理是将信号按一定方式调制后，利用相应的耦合设备注入输电线，利用现有的输电线传输信息。尽管 PLC 在高压线路中有着广泛的应用，但将其用于配电线路却有着许多实际的困难：
（1）出于成本等考虑，配电线载波（DistributionLine Carrier，DLC）不像在输电线路中那样使用阻波器将信号的传播限制在线路两端之间，载波信号受电源、分支线与负荷的影响，衰减较大。
（2）配电网结构多变，对信号耦合与传播有影响。分段开关打开后造成信号通路断开，需在开关两侧安装信号耦合中继设备。
（3）信号经过变压器时的衰减大。
（4）信号在线路端点或阻抗不匹配点产生反射，反射信号与入射信号相互叠加可能造成“陷波”现象，使得一些点处于信号的波谷位置，信号幅值很小，影响检测灵敏度。
（5）线路故障影响通信可靠性。
鉴于以上原因，DLC 难以满足配电网监控对可靠性与实时性的要求，因此在配网自动化系统中应用较少，目前只是主要用于自动抄表系统。考虑到城市配电网中大量使用电力电缆，而利用电缆的绝缘屏蔽层（外屏蔽层）在电缆两端进行载波通信，载波信号在屏蔽层与大地（金属护套）所构成的信号回路中传播，减少了电源、负荷等因素的影响，提高了通信可靠性。利用电缆屏蔽层的 DLC有注入式耦合和卡接式耦合两种信号耦合方式。注入式耦合方式在安装时需把屏蔽层的接地解开，将耦合变压器接在屏蔽层与大地之间，该方式下信号耦合效果好，但安全起见，安装时需要停电。卡接式耦合方式在安装时直接卡接到电缆上，该方式下信号耦合效果相对较差，好处是安装时不需要停电，施工方便。
电缆屏蔽层载波具有投资小、易于实施、与电网建设同步的优势，对于光缆施工困难的场合，是一种很好的替代方案，因此，在我国的配网自动化工程中有着一定的应用。其不足之处是易受一次网架和外界电磁干扰、传输速率低、网络的扩展性不高，同时受停电影响大，所以载波方式一般只作为配网自动化通信系统的辅助或补充方式。
4 无线通信方式
配网自动化系统应用光纤通信遇到的最大问题，是在一些建筑密集的城区施工困难，此外，还存在易受外力破坏、站点布局调整难的缺点；而无线通信具有安装方便、成本低、抗自然灾害能力强等优点，是对光纤通信的很好补充。配电网中各种终端设备的数量巨大，布局分散，且传输的数据量不大，对于一些偏远或者零散的终端来说，铺设光纤造价昂贵，而且资源较为浪费，所以无线通信是一种很好的替代解决方案。
无线通信按照网络性质分为无线公网和无线专网。目前应用的无线公网主要是 GPＲS/
CDMA 技术，无线公网对用户的数量没有限制，用户使用公网的时候不需要建网维护，具有建设周期短、网络成本低等优点，但是电力系统和公众用户共用网络，缺乏有效的安全保障。而无线专网主要有 WiMAX、McWiLL、TD－LTE 等几种主流技术，具有容量大、安全、建设方式简单、实施周期短、见效快等优点，由于专网专用，其业务质量、带宽保证、安全隔离和覆盖范围能够完全满足电力系统的业务需求。
5 通信方式的选择
相对于骨干电网，配电网特别是10 kV及以下电压等级网络具 有结构复杂、电压等级多、配电设备数量多、支线多、分布广的特点。由此也决定了配电网数据业务具有接线复杂、分布分散、通信点多、通信设备工作环境较差、单个通信点信息量仅几百波特但基础数据库的信息量非常庞大的特征。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。应结合地区特点的具体情况采用不同的通信方式，组成现阶段较为流行的混合通信系统。如在光纤资源丰富可靠时，可以采用光纤通信方式等；配电
线载波通信方式可以在变电站可作为通信集结点和与馈线RTU 之间采用的通信方式；而远方抄表系统可采用控制中心直接与无线公网 GPRS 联系。这样，不同的通信方式的优点得以充分发挥，而且注意避免了其缺点，优缺点的相互抵消是整个系统的投资可以达到一个相对较低的水平。在选择通信方式时，应充分利用各地区原有的通信基础设施，巧妙组合，合理利用，达到减少投资。光纤通信网络还在不断升级发展，特别是随着智能电网的不断发展，配电网自动化通信系统将更加高
6 结束语
配电网作为直接面向客户需求的环节，通过对用户用电情况的实时监控，采取削峰填谷，通过有效转移负荷，在现有网架基础上 配送更多电量，实现对电网保护和控制优化，提供电网的工作效率，它在电网安全、可靠、稳定运行中起着重要作用。
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论文作者:孔维飞
论文发表刊物:《河南电力》2019年7期
论文发表时间:2020/1/3
标签：方式论文; 载波论文; 通信论文; 信号论文; 配电网论文; 电网论文; 公网论文; 《河南电力》2019年7期论文;