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智能配电网通信技术原理应用研究 　　摘要：本文从智能配电网络建设、运行管理的需求分析出发，结合配电网络的特点，对于配电通信传输网络提出需求，同时通过对支撑配电网络的一些现实通信技术原理应用分析比较，对配电网通信网络的规划、建设、运行提供参考。 　　关键词：智能配电网；通信；原理应用 　　中图分类号：TN915.853文献标识码： A 　　1 智能配电网业务及通信需求 　　智能配电网的发展是一个长期艰巨的科学研究和工程实践过程，提出了现有电力通信系统面临的问题和挑战。智能电网模型的业务主要是体现在分配领域，一个典型的新的业务领域，包括网络纵向配电自动化，配电网保护，配电网络视频监控，配电网络设备监控，分布式能源站的管理和控制，微电网的控制管理，用电领域的典型新业务包括专变用户负荷管理，配电变压器监测，低压集抄，家庭用电，电动汽车充电桩管理等智能化管理。 　　电网业务根据其功能属性，可分为保护类、控制类（遥控）、信息监测类（遥信、遥测）、视频类（遥视）。智能配电网业务属性分类见表 1 所列。 　　 表 1 智能配电网业务属性分类 　　Tab.1 Business categories of the intelligent power distribution network 　　 　　 　　 　　1）保护类业务：对通信安全性要求特别高，在《微波电路传输继电保护信息设计技术规定》（DL/T5062-1996）中规定微波通道(光纤通道参照执行)传输主保护信息时对通信的时延应不大于5 ms，路由要求也非常严格（必须确定路由，不允许随便更改路由）；通信的失效可能影响电网的保护跳闸动作执行，导致电网事故扩大，严重时可能导致电网瘫痪； 　　2）控制类业务：对通信安全性要求特别高；对通信的时延（秒级以下）、路由要求较严格（必须是相对固定的路由，可以根据需要在备选路由中切换）；通信的失效可能影响电网的控制执行，导致电网运行故障； 　　3）信息监测类业务：对通信安全性要求较高、对通信的时延（秒级）、路由要求相对较宽松（无需确定路由，信息在要求时间可达即可），通信的失效对电网运行存在一定管理方面的影响，但不会导致电网故障或瘫痪； 　　4）视频类业务：与信息监测类业务类似，但对通信的带宽需要较大，每路信息需要 2 Mbit/s 以上的带宽。 　　综上所述，保护类、控制类业务必须采用专用的电力通信专网；信息监测类、视频类业务应优先采用电力通信专网，在电力通信专网暂无网络覆盖的区域，可选择租用公用通信网络。不同属性业务对通信的需求见表 2 所列。 　　表 2 不同属性业务对通信的需求 　　Tab.2 Communication requirements of different business 　　 　　 　　 　　2 配网常用通信技术特性分析 　　配网通信网常用通信技术包括光纤通信技术、中压载波通信技术、无线公网通信技术和无线专网通信技术（如 TD-LTE）等。通信技术的特性包括多个方面，但在业务应用上，通信技术的通信时延、带宽、安全性和可靠性等是最主要的特性。 　　2.1 光纤通信技术 　　配网光纤通信技术主要采用工业以太网交换机和 EPON 技术，两者都基于以太网技术，因此两者的网络性能基本一致。 　　1）通信时延。网络时延指数据帧从源到目的地址所需要的时间，交换机以太网的时延由帧收发时延（F）、交换时延（S）、线路传输时延（L）、帧排队时延（Q）组成，存储转发最小的时延等于交换机传输一帧所用的时间，100 M 以太网帧收发时延与帧长度成比例，从 5~120 μs 不等；交换机本身带来的交换时延在 5~10 μs，总的网络时延 = ∑（F+S+L+Q）；一般情况下，100 Mbit/s 工业以太网经过 15 个网络设备100 km 传输的总时延小于 2 ms。 　　2）通信带宽。工业以太网交换机、EPON 均支持百兆或千兆以太网，因此网络带宽可根据需要达到百兆或者千兆比特每秒。 　　3）通信安全性。电力配网光纤通信网络是专用数据网络，可以采用一定的网络安全措施提高网络的安全性，总体上通信安全性很高。 　　4）通信可靠性。电力配电网光纤通信网络的可靠性很高，主要体现为：专网专用，保证网络通道的高可靠性；采用成环组网，具备 1∶1 保护能力；采用工业级设备，确保设备的高可靠性。 　　2.2 中压载波通信技术 　　1）通信时延。目前适合长距离通信的、采用窄带调制技术的中压电力载波通信系统的通道建立时间和单个数据报文传输时间通常在几十和几百毫秒。受频率干扰、环境影响，时延波动较大。在实际应用中，由于中压载波技术采用主、从载波轮询方式通信，一般每个节点的轮询间隔根据字节长度设计为 2 s 以上。