智能配电网通信技术研究及应用辛培哲,李隽,王玉东,肖智宏,刘丽榕,刘颖(国网北京经济技术研究院,北京100052中图分类号:TN915.853文献标志码:B文章编号:1005-7641(201011-0014-06第31卷第217期电力系统通信Vol.31No.2172010年11月10日TelecommunicationsforElectricPowerSystemNov.10,20100引言经过多年建设,电力通信系统主干网络已基本实现传输媒介光纤化,业务承载网络化,运行监视和管理自动化和信息化。然而,作为骨干网接入层网络的配电通信网,由于节点多、覆盖面广、建设难度大等原因,一直以来缺乏适用的通信技术和建设模式,成为电力通信网发展瓶颈,制约了智能配用电业务的应用。无源光网络(PON技术成熟,在国内外电信运营商网络和智能电网试点工程中得到应用[1-3];全球微波接入互操作(WiMAX采用新一代宽带无线技术,在国外通信网中已成规模应用[4-9];电力线载波(PLC与OFDM等通信技术相结合,能够提高传输带宽和可靠性,成为近年来研究的热点领域[10-15]。通过对上述几种通信技术进行深入研究比较,提出了差异化组网方案,为智能配用电通信网的建设提供参考。1配电通信网现状及业务需求1.1现状及存在的问题配电通信网目前主要与城市实施的配电自动化系统配套建设,从实施配电自动化的通信系统发展总体看,东部沿海地区及发达城市开展情况较好,覆盖率相对较高;中、西部地区只有少量试点,覆盖率较低。总体而言,配电自动化及其配套通信系统目前仍处于小规模应用阶段,尚未大规模展开建设。目前,配电通信网多采用光调制解调器、工业以太网、以太网无源光网络、中压电力线载波、无线公网等通信方式。目前,在运的配电通信网大多为各地各部门根据实际需要分散建设,缺乏统一的网络规划,技术体制和建设标准在各地相差甚大,电力通信基础资源不能得到有效利用。大量业务应用依赖于公网运营商网络,受无线公网通信技术体制、运营性质和通道安全性制约,导致相关业务应用标准和技术指标降低,信息安全存在风险,严重制约智能配用电的发展。1.2业务需求随着智能电网配用电业务的不断应用,对通信网在安全性、实时性和传输带宽方面提出更高的要求。配电自动化系统涉及到开关设备的控制,处于安全I区;按照配电网技术规范的要求,开关量变位传送到主站小于10s,重要遥测越定值传送时间小于10s,系统控制操作响应时间小于5s;配电通信网除承载配电自动化业务系统本身信息量外,还需汇聚智能用电网的语音、数据和视频信息。以1座110kV变电站20条配网出线、100台配变;1台配变120户居民用户,6户三相工商业用户的典型配置,每条配网出线业务流量统计见表1所列。其中,配电监控只考虑重要节点,用电业务信息以每台配变为统计节点。根据计算,每回配网14··表1配电线路信息流量统计Tab.1Informationflowofdistributionlinks线路至变电站的传输带宽应不小于18Mbit/s,变电站用于配用电网业务出口带宽应不小于360Mbit/s。从信息量统计可以看出,配电通信网业务节点多,数据流向集中,带宽需求大,宜采用专网方式通信,提高传输带宽和可靠性,目前,适用于配电网的通信技术主要有PON、WiMAX和宽带PLC。2智能配电网通信技术2.1PON技术无源光网络(PON是一种点到多点(P2MP结构的单纤双向光接入网络,由系统侧的光线路终端(OLT,OpticalLineTerminal、光分配网络(ODN,OpticalDistributionNetwork和用户侧的光网络单元(ONU,OpticalNetworkUnit组成,其系统架构如图1所示。注:IFPON为PON接口。图1PON系统架构Fig.1SystemstructureofPONOLT放在中心机房,既是一个交换机或路由器,又是一个多业务平台,它提供面向无源光网络的光纤接口(PON接口。ONU放在用户设备端附近或与其合为一体,提供面向用户的多种业务接入,根据ONU在所处位置的不同,PON的应用模式又可分为光纤到路边(FTTC、光纤到大楼(FTTB、光纤到办公室(FTTO和光纤到家(FTTH等多种类型。ODN完成光信号功率的分配,为OLT与ONU之间提供光传输通道,按照其连接方式不同主要可分为星型、树型、总线型和环型结构。PON系统从OLT到多个ONU下行传输数据采用广播的方式,根据IEEE802.3ah协议,每一个数据帧的帧头包含前面注册时分配的、特定ONU的逻辑链路标识(LLID,该标识表明本数据帧是给ONU(ONU1、ONU2、ONU3、...
