基于智能配用电网的通信技术研究与分析

张利军等

【摘要】 配用电网通信系统是实现配用电网智能化的重要环节。为适应智能配用电网的通信需求，结合“智能电网”发展方向和自身的特点，分析了各类通信技术特点，提出了智能配用电网通信模型和建设方案，为智能电网的建设提供坚强可靠的通信保障。

【关键词】 智能配用电网 通信技术 网络模型

随着国家电网建设统一坚强智能电网战略的实施，智能电网配用电环节的信息交互要求迅速提高。智能配用电网是实现配用电侧信息交互的基础，是实现电网信息化、自动化、互动化的前提和保证。为了增强网络架构的安全性与可靠性，提升网络建设的科学性、规范性，提高配用电客户的满意度，需要把智能配用电网通信技术研究与分析作为当前智能电网建设的一项重要任务。

一、智能配用电网通信系统作用

电能从产生到消费主要经过发电、输电、变电、配电、用电五个环节，配用电网处于电网的末端，实现电能的分配，供用户使用。

智能配用电网通信系统是电力通信网的重要组成部分，是电力通信骨干网的延伸。其中智能配电网通信系统主要承载配电自动化、电能质量监测、配电运行监控以及接入配电网的分布式电源监控等业务；智能用电网通信系统主要承载用电信息采集、自助缴费终端、智能家居等业务。

二、智能配用电网对通信的需求分析

为有效指导网络建设，需提供客观、可靠的定量依据，故对智能配用电网业务需求进行分析。

配用电网业务按开展情况分为基本业务、智能电网业务和未来新业务三种。本文按上述三类业务对配电网和用电网对通信的需求进行分析。具体分析结果如表1、表2所示。

三、智能配用电网通信技术分析

智能配用电网通信主要采用光纤通信、电力线载波通信、无线通信等多种通信技术，为智能配用电网检测、控制、互动等业务提供了安全可靠的通信保证。

3.1 光纤通信技术

应用于电力通信系统的光纤组网技术主要有工业以太网和xPON技术（EPON、GPON等）。工业以太网技术成熟，但易受外界干扰，维护成本高，不具有抗多点失效性。不适用于大规模终端接入应用。EPON（以太网无源光网络）是一种采用点到多点结构的单纤数据双向传输的光纤通信技术。EPON系统具有成本低、高带宽、支持多种业务、满足不同QoS要求的优点。

3.2 电力线载波通信技术

电力线通信是电力系统所特有的通信方式，主要指利用电力线作为传输媒质进行数据传输的一种通信方式。根据电力线缆的电压等级不同分为高压、中压、低压电力线通信，根据调制频带和带宽的不同分为宽带技术和窄带技术。采用电力线通信技术组建配电通信网，无需考虑线路建设投资，具有建设成本低、路由合理，专网方式运行安全性高等优点。缺点是由于传输频带受限，传输容量相对较小，限制了电力线通信方式在配用电通信领域的应用，目前电力线通信是配用电通信网的一种补充通信方式[1]。

3.3 无线通信技术

无线通信技术分按照建设属性可分为运营商公网与电力无线专网。电力无线专网主要包括WiMax、TD-LTE等。运营商公网具有投资费用低、建设方便、维护简单等优点，但公网核心传输网和互联网是相通的，安全性不能满足电力要求，通信速率和实时性也不能得到保证。电力无线专网安全性、实时性和可靠性高，能纳入综合网管系统，但具有建设成本高，运维压力大等缺点。

3.4 无线传感器网络技术

无线传感器网络（WSN）利用微功率无线技术，由大量微型无线传感器节点组成的自组织分布式网络智能系统。优点是组网灵活，密度高、功耗低，网络节点间可自组织通信；但也存在带宽低、传输距离短等缺点。

四、智能配用电网通信模型

智能配用电网具有终端节点数量众多、节点分布广泛、节点密度不平衡、节点通信环境差异大、单个节点通信数据量小、实时性、可靠性要求差异明显，通信网容易遭受营配网扩容和城建的影响等一些特点。针对以上特点，本文提炼出有线通信模型和无线通信模型，为建设配用电通信系统提供可靠支撑。在实际应用中，配用电通信网络必须综合采用多种方式混合组网，结合各种技术的特点，在不同场景可选择不同的组网方式。

4.1 有线通信模型

有线通信方式以光纤通信为主。电力通信骨干网通过SDH/MSTP、PTN等光传输系统延伸至110kV/35kV变电站；配用电网通信采用xPON技术，变电站放置OLT用于汇聚配电站点、配电房、用电信息采集点、用户室内等各类智能业务。光纤通信方式组网模型如图1所示：

4.2 无线通信模型

无线通信网络覆盖面广，可承载配电自动化、用电信息采集等传统业务，也可承载应急指挥、无线办公等移动性较强的业务。无线通信系统总体可分为核心网、无线承载网及用户无线接入网三部分，无线宽带接入系统总体模型如图2所示：

五、智能配用电网通信建设方案

5.1 智能配电环节

配电环节智能化主要通过10kV通信接入网实现。10kV通信接入网范围为110kV/35kV变电站至10kV配电变压器之间部分，主要包含10kV配电站点及两端设备。适合10kV通信接入网的组网技术有xPON专网、中压PLC、无线专网和公网等。10kV通信接入网建设方案如图3所示：xPON未来将作为电力核心专网，承载大量配电网业务；其他技术各有特点，将根据实际情况在不同场景下发挥重要作用。

5.2 智能用电环节

用电环节智能化主要通过0.4kV通信接入网实现。0.4kV通信接入网范围为10kV配电变压器至智能终端。适合0.4kV部分组网的技术有低压PLC、无线专网等，除以上技术外，同时还可用于本地信道和室内网组网的技术有无线传感器网络、RS-485串口通信等。此外，部分场景下远程信道可使用公网实现与通信主站的数据交互。0.4kV通信接入网建设方案如图4所示：

六、结束语

智能配用电通信系统是坚强智能电网配电、用电环节的重要组成部分，配用电环节终端通信接入网与电力通信骨干网垂直贯通，构成电力通信网络的主体。需坚持前瞻、开放、经济、适用的原则，加快构建技术先进、布局合理、传输顺畅的配用电通信系统，全面提升网络的覆盖范围、承载能力和可靠性，建立智能化、标准化通信网络管理系统，大力提升专业管理水平和支撑保障能力，为实现坚强智能电网的目标，提供坚强可靠的通信技术支撑。endprint

【摘要】 配用电网通信系统是实现配用电网智能化的重要环节。为适应智能配用电网的通信需求，结合“智能电网”发展方向和自身的特点，分析了各类通信技术特点，提出了智能配用电网通信模型和建设方案，为智能电网的建设提供坚强可靠的通信保障。

【关键词】 智能配用电网 通信技术 网络模型

随着国家电网建设统一坚强智能电网战略的实施，智能电网配用电环节的信息交互要求迅速提高。智能配用电网是实现配用电侧信息交互的基础，是实现电网信息化、自动化、互动化的前提和保证。为了增强网络架构的安全性与可靠性，提升网络建设的科学性、规范性，提高配用电客户的满意度，需要把智能配用电网通信技术研究与分析作为当前智能电网建设的一项重要任务。

一、智能配用电网通信系统作用

电能从产生到消费主要经过发电、输电、变电、配电、用电五个环节，配用电网处于电网的末端，实现电能的分配，供用户使用。

智能配用电网通信系统是电力通信网的重要组成部分，是电力通信骨干网的延伸。其中智能配电网通信系统主要承载配电自动化、电能质量监测、配电运行监控以及接入配电网的分布式电源监控等业务；智能用电网通信系统主要承载用电信息采集、自助缴费终端、智能家居等业务。

二、智能配用电网对通信的需求分析

为有效指导网络建设，需提供客观、可靠的定量依据，故对智能配用电网业务需求进行分析。

配用电网业务按开展情况分为基本业务、智能电网业务和未来新业务三种。本文按上述三类业务对配电网和用电网对通信的需求进行分析。具体分析结果如表1、表2所示。

三、智能配用电网通信技术分析

智能配用电网通信主要采用光纤通信、电力线载波通信、无线通信等多种通信技术，为智能配用电网检测、控制、互动等业务提供了安全可靠的通信保证。

3.1 光纤通信技术

应用于电力通信系统的光纤组网技术主要有工业以太网和xPON技术（EPON、GPON等）。工业以太网技术成熟，但易受外界干扰，维护成本高，不具有抗多点失效性。不适用于大规模终端接入应用。EPON（以太网无源光网络）是一种采用点到多点结构的单纤数据双向传输的光纤通信技术。EPON系统具有成本低、高带宽、支持多种业务、满足不同QoS要求的优点。

3.2 电力线载波通信技术

电力线通信是电力系统所特有的通信方式，主要指利用电力线作为传输媒质进行数据传输的一种通信方式。根据电力线缆的电压等级不同分为高压、中压、低压电力线通信，根据调制频带和带宽的不同分为宽带技术和窄带技术。采用电力线通信技术组建配电通信网，无需考虑线路建设投资，具有建设成本低、路由合理，专网方式运行安全性高等优点。缺点是由于传输频带受限，传输容量相对较小，限制了电力线通信方式在配用电通信领域的应用，目前电力线通信是配用电通信网的一种补充通信方式[1]。

3.3 无线通信技术

无线通信技术分按照建设属性可分为运营商公网与电力无线专网。电力无线专网主要包括WiMax、TD-LTE等。运营商公网具有投资费用低、建设方便、维护简单等优点，但公网核心传输网和互联网是相通的，安全性不能满足电力要求，通信速率和实时性也不能得到保证。电力无线专网安全性、实时性和可靠性高，能纳入综合网管系统，但具有建设成本高，运维压力大等缺点。

3.4 无线传感器网络技术

无线传感器网络（WSN）利用微功率无线技术，由大量微型无线传感器节点组成的自组织分布式网络智能系统。优点是组网灵活，密度高、功耗低，网络节点间可自组织通信；但也存在带宽低、传输距离短等缺点。

四、智能配用电网通信模型

智能配用电网具有终端节点数量众多、节点分布广泛、节点密度不平衡、节点通信环境差异大、单个节点通信数据量小、实时性、可靠性要求差异明显，通信网容易遭受营配网扩容和城建的影响等一些特点。针对以上特点，本文提炼出有线通信模型和无线通信模型，为建设配用电通信系统提供可靠支撑。在实际应用中，配用电通信网络必须综合采用多种方式混合组网，结合各种技术的特点，在不同场景可选择不同的组网方式。

4.1 有线通信模型

有线通信方式以光纤通信为主。电力通信骨干网通过SDH/MSTP、PTN等光传输系统延伸至110kV/35kV变电站；配用电网通信采用xPON技术，变电站放置OLT用于汇聚配电站点、配电房、用电信息采集点、用户室内等各类智能业务。光纤通信方式组网模型如图1所示：

4.2 无线通信模型

无线通信网络覆盖面广，可承载配电自动化、用电信息采集等传统业务，也可承载应急指挥、无线办公等移动性较强的业务。无线通信系统总体可分为核心网、无线承载网及用户无线接入网三部分，无线宽带接入系统总体模型如图2所示：

五、智能配用电网通信建设方案

5.1 智能配电环节

配电环节智能化主要通过10kV通信接入网实现。10kV通信接入网范围为110kV/35kV变电站至10kV配电变压器之间部分，主要包含10kV配电站点及两端设备。适合10kV通信接入网的组网技术有xPON专网、中压PLC、无线专网和公网等。10kV通信接入网建设方案如图3所示：xPON未来将作为电力核心专网，承载大量配电网业务；其他技术各有特点，将根据实际情况在不同场景下发挥重要作用。

5.2 智能用电环节

用电环节智能化主要通过0.4kV通信接入网实现。0.4kV通信接入网范围为10kV配电变压器至智能终端。适合0.4kV部分组网的技术有低压PLC、无线专网等，除以上技术外，同时还可用于本地信道和室内网组网的技术有无线传感器网络、RS-485串口通信等。此外，部分场景下远程信道可使用公网实现与通信主站的数据交互。0.4kV通信接入网建设方案如图4所示：

六、结束语

智能配用电通信系统是坚强智能电网配电、用电环节的重要组成部分，配用电环节终端通信接入网与电力通信骨干网垂直贯通，构成电力通信网络的主体。需坚持前瞻、开放、经济、适用的原则，加快构建技术先进、布局合理、传输顺畅的配用电通信系统，全面提升网络的覆盖范围、承载能力和可靠性，建立智能化、标准化通信网络管理系统，大力提升专业管理水平和支撑保障能力，为实现坚强智能电网的目标，提供坚强可靠的通信技术支撑。endprint

【摘要】 配用电网通信系统是实现配用电网智能化的重要环节。为适应智能配用电网的通信需求，结合“智能电网”发展方向和自身的特点，分析了各类通信技术特点，提出了智能配用电网通信模型和建设方案，为智能电网的建设提供坚强可靠的通信保障。

【关键词】 智能配用电网 通信技术 网络模型

随着国家电网建设统一坚强智能电网战略的实施，智能电网配用电环节的信息交互要求迅速提高。智能配用电网是实现配用电侧信息交互的基础，是实现电网信息化、自动化、互动化的前提和保证。为了增强网络架构的安全性与可靠性，提升网络建设的科学性、规范性，提高配用电客户的满意度，需要把智能配用电网通信技术研究与分析作为当前智能电网建设的一项重要任务。

一、智能配用电网通信系统作用

电能从产生到消费主要经过发电、输电、变电、配电、用电五个环节，配用电网处于电网的末端，实现电能的分配，供用户使用。

智能配用电网通信系统是电力通信网的重要组成部分，是电力通信骨干网的延伸。其中智能配电网通信系统主要承载配电自动化、电能质量监测、配电运行监控以及接入配电网的分布式电源监控等业务；智能用电网通信系统主要承载用电信息采集、自助缴费终端、智能家居等业务。

二、智能配用电网对通信的需求分析

为有效指导网络建设，需提供客观、可靠的定量依据，故对智能配用电网业务需求进行分析。

配用电网业务按开展情况分为基本业务、智能电网业务和未来新业务三种。本文按上述三类业务对配电网和用电网对通信的需求进行分析。具体分析结果如表1、表2所示。

三、智能配用电网通信技术分析

智能配用电网通信主要采用光纤通信、电力线载波通信、无线通信等多种通信技术，为智能配用电网检测、控制、互动等业务提供了安全可靠的通信保证。

3.1 光纤通信技术

应用于电力通信系统的光纤组网技术主要有工业以太网和xPON技术（EPON、GPON等）。工业以太网技术成熟，但易受外界干扰，维护成本高，不具有抗多点失效性。不适用于大规模终端接入应用。EPON（以太网无源光网络）是一种采用点到多点结构的单纤数据双向传输的光纤通信技术。EPON系统具有成本低、高带宽、支持多种业务、满足不同QoS要求的优点。

3.2 电力线载波通信技术

电力线通信是电力系统所特有的通信方式，主要指利用电力线作为传输媒质进行数据传输的一种通信方式。根据电力线缆的电压等级不同分为高压、中压、低压电力线通信，根据调制频带和带宽的不同分为宽带技术和窄带技术。采用电力线通信技术组建配电通信网，无需考虑线路建设投资，具有建设成本低、路由合理，专网方式运行安全性高等优点。缺点是由于传输频带受限，传输容量相对较小，限制了电力线通信方式在配用电通信领域的应用，目前电力线通信是配用电通信网的一种补充通信方式[1]。

3.3 无线通信技术

无线通信技术分按照建设属性可分为运营商公网与电力无线专网。电力无线专网主要包括WiMax、TD-LTE等。运营商公网具有投资费用低、建设方便、维护简单等优点，但公网核心传输网和互联网是相通的，安全性不能满足电力要求，通信速率和实时性也不能得到保证。电力无线专网安全性、实时性和可靠性高，能纳入综合网管系统，但具有建设成本高，运维压力大等缺点。

3.4 无线传感器网络技术

无线传感器网络（WSN）利用微功率无线技术，由大量微型无线传感器节点组成的自组织分布式网络智能系统。优点是组网灵活，密度高、功耗低，网络节点间可自组织通信；但也存在带宽低、传输距离短等缺点。

四、智能配用电网通信模型

智能配用电网具有终端节点数量众多、节点分布广泛、节点密度不平衡、节点通信环境差异大、单个节点通信数据量小、实时性、可靠性要求差异明显，通信网容易遭受营配网扩容和城建的影响等一些特点。针对以上特点，本文提炼出有线通信模型和无线通信模型，为建设配用电通信系统提供可靠支撑。在实际应用中，配用电通信网络必须综合采用多种方式混合组网，结合各种技术的特点，在不同场景可选择不同的组网方式。

4.1 有线通信模型

有线通信方式以光纤通信为主。电力通信骨干网通过SDH/MSTP、PTN等光传输系统延伸至110kV/35kV变电站；配用电网通信采用xPON技术，变电站放置OLT用于汇聚配电站点、配电房、用电信息采集点、用户室内等各类智能业务。光纤通信方式组网模型如图1所示：

4.2 无线通信模型

无线通信网络覆盖面广，可承载配电自动化、用电信息采集等传统业务，也可承载应急指挥、无线办公等移动性较强的业务。无线通信系统总体可分为核心网、无线承载网及用户无线接入网三部分，无线宽带接入系统总体模型如图2所示：

五、智能配用电网通信建设方案

5.1 智能配电环节

配电环节智能化主要通过10kV通信接入网实现。10kV通信接入网范围为110kV/35kV变电站至10kV配电变压器之间部分，主要包含10kV配电站点及两端设备。适合10kV通信接入网的组网技术有xPON专网、中压PLC、无线专网和公网等。10kV通信接入网建设方案如图3所示：xPON未来将作为电力核心专网，承载大量配电网业务；其他技术各有特点，将根据实际情况在不同场景下发挥重要作用。

5.2 智能用电环节

用电环节智能化主要通过0.4kV通信接入网实现。0.4kV通信接入网范围为10kV配电变压器至智能终端。适合0.4kV部分组网的技术有低压PLC、无线专网等，除以上技术外，同时还可用于本地信道和室内网组网的技术有无线传感器网络、RS-485串口通信等。此外，部分场景下远程信道可使用公网实现与通信主站的数据交互。0.4kV通信接入网建设方案如图4所示：

六、结束语

智能配用电通信系统是坚强智能电网配电、用电环节的重要组成部分，配用电环节终端通信接入网与电力通信骨干网垂直贯通，构成电力通信网络的主体。需坚持前瞻、开放、经济、适用的原则，加快构建技术先进、布局合理、传输顺畅的配用电通信系统，全面提升网络的覆盖范围、承载能力和可靠性，建立智能化、标准化通信网络管理系统，大力提升专业管理水平和支撑保障能力，为实现坚强智能电网的目标，提供坚强可靠的通信技术支撑。endprint