摘要:通過綜合對比分析配電網(wǎng)主要通信技術(shù)的特點(diǎn)，以達(dá)到為工程設(shè)計(jì)制定配電網(wǎng)通信技術(shù)方案時(shí)提供決策參考的目的。通信系統(tǒng)是自動化系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，配電通信網(wǎng)是配電自動化系統(tǒng)的載體，配電通信網(wǎng)的優(yōu)劣直接影響配電自動化業(yè)務(wù)的傳輸、采集以及自動化主站系統(tǒng)的調(diào)度控制。從通信效果、網(wǎng)絡(luò)抗毀性、網(wǎng)絡(luò)安全性、施工難度、業(yè)務(wù)接入適應(yīng)性、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性和國家政策等方面綜合比較分析研究了光纖通信技術(shù)、電力載波通信技術(shù)和無線通信技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。綜合評價(jià)指標(biāo)結(jié)果從高至低為:工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、無線專網(wǎng)、EPON、無線公網(wǎng)、電力載波。經(jīng)過分析得出結(jié)論:在配電網(wǎng)的通信組網(wǎng)中，工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用最成熟，EPON的應(yīng)用在興起，無線公網(wǎng)或無線專網(wǎng)通信方式可作為光纖通信的補(bǔ)充。

　　關(guān)鍵詞:配電通信網(wǎng);光纖通信;電力載波通信;無線通信

　　1概述

　　配電通信網(wǎng)是承載中低壓配電網(wǎng)業(yè)務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)，目前主要承載的業(yè)務(wù)包括配電自動化、計(jì)量自動化、分布式電源等。配電通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次可分為遠(yuǎn)程通信網(wǎng)和本地通信網(wǎng)�？傮w架構(gòu)如下圖所示。

　　配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)決定了配網(wǎng)自動化終端的分布分散、節(jié)點(diǎn)眾多、工作環(huán)境差等特征，使得通信技術(shù)的選擇異常復(fù)雜，本文分析的正是配電通信網(wǎng)的接入層部分，技術(shù)方案有光纖通信、電力載波通信、無線公網(wǎng)通信、無線專網(wǎng)通信等。

　　2技術(shù)優(yōu)劣分析

　　2.1光纖通信技術(shù)

　　光纖通信技術(shù)已經(jīng)非常成熟，工業(yè)以太網(wǎng)和PON是配電通信網(wǎng)絡(luò)的兩種主流光纖通信技術(shù)。光纖通信具有傳輸容量大、高速率、傳輸距離長、抗干擾性強(qiáng)、絕緣性能好等優(yōu)勢。

　　然而由于受到配電網(wǎng)網(wǎng)架分布廣、散、雜、多特征的影響，配網(wǎng)光纖的大規(guī)模應(yīng)用還面臨著很多實(shí)際困難，光纖通信的建設(shè)受以下幾方面因素的影響:在線率低;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定;老城區(qū)施工困難;建設(shè)成本高[1-7]。

　　2.2中壓電力載波通信技術(shù)

　　中壓電力載波通信是將信號按一定方式調(diào)制后，利用相應(yīng)的耦合設(shè)備注入輸電線，利用現(xiàn)有的輸電線傳遞信息。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用現(xiàn)有的配網(wǎng)輸電線路進(jìn)行通信，不需另架設(shè)專用通信線路，具有投資成本低、易于建設(shè)等優(yōu)勢。但受限于其技術(shù)體制的影響，實(shí)際應(yīng)用中它有如下缺點(diǎn):傳輸速率低;易受外界電磁干擾;網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性差;建設(shè)受停電因素影響[8-10]。

　　2.3無線通信技術(shù)

　　無線通信技術(shù)分無線公網(wǎng)和無線專網(wǎng)兩種。無線公網(wǎng)是租用運(yùn)營商的無線通信通道，主要是GPRS/CDMA技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是不需要建網(wǎng)維護(hù)，建設(shè)周期短、節(jié)省投資;支付給運(yùn)營商服務(wù)費(fèi)較低;不需向無線電管理局申請頻率。實(shí)際應(yīng)用中它有如下缺點(diǎn):容易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞，造成網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，不支持無線終止功能等。

　　無線專網(wǎng)主要指以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ)的TD-LTE、McWiLL和WiMAX，其主要優(yōu)勢:傳輸速率高;帶寬容量大;安全性高;建設(shè)方式簡單。建設(shè)電力無線專網(wǎng)存在的主要問題是:一次性投資較大，需要專業(yè)人員維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，成本較高，另外需要向無線電管理局申請專用頻率等[11-13]。

　　3綜合比較分析

　　本文從通信效果、抗毀性、安全性、施工難度、適應(yīng)性、擴(kuò)展性、國家政策和城市規(guī)劃對不同技術(shù)體制的影響進(jìn)行方案對比，從而為不同地區(qū)使用何種通信技術(shù)給出建議。

　　3.1通信效果

　　工業(yè)以太網(wǎng)和EPON兩種光纖通信技術(shù)傳輸帶寬大、傳輸速率快、傳輸距離長、抗干擾性強(qiáng)，通信效果最好。

　　電力載波通信技術(shù)傳輸帶寬小、傳輸速率低、抗干擾性弱，通信效果較差。

　　無線公網(wǎng)無QOS保障，帶寬和時(shí)延得不到保障、網(wǎng)絡(luò)不受控、易受網(wǎng)絡(luò)中其它用戶影響，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、永久在線通信，通信效果較差;無線寬帶專網(wǎng)有QOS保障，帶寬高、時(shí)延小，網(wǎng)絡(luò)受環(huán)境影響較小、通信效果較好[14-16]。

　　通信效果由好到壞依次為:光纖通信、無線專網(wǎng)、電力載波、無線公網(wǎng)[17-18]。

　　3.2網(wǎng)絡(luò)抗毀性

　　工業(yè)以太網(wǎng)主要以環(huán)形網(wǎng)絡(luò)為主，可抗設(shè)備單點(diǎn)故障，但抗多點(diǎn)故障能力較弱，網(wǎng)絡(luò)總體抗毀性能較強(qiáng)。

　　EPON主要以星形網(wǎng)絡(luò)為主，無法抗設(shè)備單點(diǎn)故障，但各節(jié)點(diǎn)及分支光纜故障不影響其它節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)總體抗毀性能強(qiáng)。

　　載波通信主要是利用電力線組成鏈型網(wǎng)絡(luò)，無法抗設(shè)備單點(diǎn)故障，電力線故障將影響該線纜上全部節(jié)點(diǎn)終端;但由于設(shè)備建設(shè)在電網(wǎng)內(nèi)部，且電力線纜可靠性較好，網(wǎng)絡(luò)總體抗毀性能較強(qiáng)。

　　無線公網(wǎng)是每個(gè)終端與公網(wǎng)無線基站組成星形網(wǎng)絡(luò)，無法抗設(shè)備單點(diǎn)故障;公網(wǎng)基站多建設(shè)在民用建筑上，抗毀性較差，網(wǎng)絡(luò)總體抗毀性較弱。

　　無線專網(wǎng)是每個(gè)終端與專網(wǎng)無線基站組成星形網(wǎng)絡(luò)，無法抗設(shè)備單點(diǎn)故障;但由于專網(wǎng)基站多建設(shè)在供電局調(diào)度樓或變電站上，抗毀性較強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)總體抗毀性較強(qiáng)。

　　網(wǎng)絡(luò)抗毀性由強(qiáng)到弱依次為:EPON、工業(yè)以太網(wǎng)、無線專網(wǎng)、電力載波、無線公網(wǎng)。

　　3.3網(wǎng)絡(luò)安全性

　　工業(yè)以太網(wǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議，在二層網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證，結(jié)合MAC、端口、賬戶、VLAN和密碼等綁定技術(shù)，支持802.1X的認(rèn)證，具有較高的安全性。

　　EPON以以太網(wǎng)協(xié)議為基礎(chǔ)，除具備以太網(wǎng)協(xié)議支持的各項(xiàng)安全措施外，還結(jié)合終端LLID捆綁及定制，增強(qiáng)系統(tǒng)安全性，其總體安全性好。電力載波一般采用RS232或RS485串口通信，屬于專線方式，安全性強(qiáng)。

　　無線公網(wǎng)存在空口安全性問題，由于無線公網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公開、采用的加密措施容易被破解，故安全性較差。

　　無線專網(wǎng)采用先進(jìn)的加密方法和措施，并可采用定制的加密方式，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，故安全性較好。

　　網(wǎng)絡(luò)安全性由強(qiáng)到弱依次為:電力載波、EPON、工業(yè)以太網(wǎng)、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)。

　　3.4施工難度

　　工業(yè)以太網(wǎng)和EPON技術(shù)除需要安裝、調(diào)試設(shè)備外，還需要敷設(shè)光纜，施工難度高。

　　電力載波技術(shù)無需敷設(shè)線路，但需要考慮電纜線耦合、增加信號放大器等措施，施工難度較高。

　　無線公網(wǎng)只需要安裝無線終端或者只需要配置SIM(內(nèi)置終端)，施工難度低。無線專網(wǎng)需要自建無線寬帶網(wǎng)絡(luò)，包括核心設(shè)備、基站設(shè)備(含天饋線)、無線終端等，施工難度高。施工難度由高到低依次為:工業(yè)以太網(wǎng)/EPON、無線專網(wǎng)、電力載波、無線公網(wǎng)。

　　3.5業(yè)務(wù)接入適應(yīng)性

　　工業(yè)以太網(wǎng)和EPON技術(shù)支持各種寬窄帶業(yè)務(wù)，傳輸速率高，業(yè)務(wù)擴(kuò)展性好;電力載波僅適用于低速率業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)擴(kuò)展性差;無線公網(wǎng)適用于中低速率、突發(fā)性或間斷性、對安全性要求不高的業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)擴(kuò)展性較差;無線專網(wǎng)支持各種寬窄帶業(yè)務(wù)，傳輸速率較高，業(yè)務(wù)擴(kuò)展性較好;業(yè)務(wù)擴(kuò)展性由好到差依次為:工業(yè)以太網(wǎng)/EPON、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)、電力載波。

　　3.6網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性

　　工業(yè)以太網(wǎng)可較大規(guī)模增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，且由于支持不同廠家之間設(shè)備互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性能好;EPON網(wǎng)絡(luò)可通過增加ODN或ONU的方式擴(kuò)展業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，但由于EPON技術(shù)的ODN采用無源分光模式，分光比是固定的，所以在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之初需規(guī)劃好分光比，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性一般。

　　電力載波以鏈型為主，可以通過增加從載波機(jī)的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓展，但從載波機(jī)數(shù)量對主載波機(jī)功率有一定要求，因此網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性一般。

　　無線公網(wǎng)和無線專網(wǎng)只要基站建設(shè)后終端可在覆蓋范圍內(nèi)的任意區(qū)域進(jìn)行使用，所有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性最好。業(yè)務(wù)擴(kuò)展性由好到差依次為:無線公網(wǎng)\無線專網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)、EPON、電力載波。

　　3.7國家政策

　　工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、EPON技術(shù)及無線公網(wǎng)技術(shù)均不涉及國家政策問題，一般無影響。電力載波涉及頻率范圍方面的問題，需要按照國家有關(guān)頻率劃分及功率規(guī)定執(zhí)行。

　　國家政策目前允許的電力無線專網(wǎng)使用頻率有230MHz和1.8GHz頻段，頻率使用應(yīng)嚴(yán)格遵守《中華人民共和國無線電管理?xiàng)l例》。

　　3.8城市規(guī)劃影響

　　城市規(guī)劃建設(shè)對工業(yè)以太網(wǎng)和EPON的影響很大，主要體現(xiàn)為:

　　(1)新建城市相對于老城改造，光纜敷設(shè)成本、施工難度大幅度下降，在新建城市其經(jīng)濟(jì)性能得到很大改善;

　　(2)城市規(guī)劃導(dǎo)致的線路改造將直接影響配電房、開關(guān)房等的變化，從而需要重新敷設(shè)光纜，導(dǎo)致投資增加;

　　(3)城市規(guī)劃對電力載波、無線公網(wǎng)和無線專網(wǎng)等的影響較小，僅涉及被改造設(shè)備的建設(shè)。

　　4總結(jié)

　　綜合以上各要素分析，在配電網(wǎng)的通信組網(wǎng)中，工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用最成熟，EPON的應(yīng)用在興起和試用階段，無線公網(wǎng)或無線專網(wǎng)通信方式可作為光纖通信的補(bǔ)充。

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