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电力10kV通信接入网技术体制选择分析
摘 要：本文通过对光纤通信技术中的SDH/MSTP、光Modem、工业以太网、xPON和无线通信技术中的WiMAX、McWill技术、230电力无线宽带、公网3G/4G进行分析，提出了电力10kV通信接入网骨干层和接入层技术体制选择方案。关键词：10kV通信接入网；技术体制
0 引言
10kV通信接入网是变电站10kV（20kV/6kV）出线至配电网开关站、配电室、环网单元、柱上开关、配电变压器、分布式电源站点、电动汽车充换电站等的通信系统。目前，主要用于上传配电自动信息。
配电自动化以一次网架和设备为基础，以配电自动化系统为核心，综合利用多种通信方式，实现对配电系统的监测与控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电系统的科学管理。
本文通过对多种通信方式进行分析，提出适合电力10kV通信接入网的技术体制。技术体制概况
10kV通信接入网从介质上划分，可分为光纤通信技术、无线通信技术等；从性质上划分，可分为专网通信方式和公网通信方式。以下按照介质分类对10kV通信接入网适用技术进行介绍。1.1 光纤通信技术
光纤通信是以光波为信息载体的通信手段，具有容量大、可靠性高、保密性好、抗干扰能力强等优点，是数字通信的理想通道。目前可应用于配用电环节的光纤通信技术较多，根据设备类型和组网方式的不同，主要有SDH/MSTP、光Modem、工业以太网、xPON等。1.2 无线通信技术
无线通信是，具有容量较大、可靠性较高、组网灵活、不需要大量布线等优点，是数字通信的理想通道。目前可应用于10kV环节的无线通信技术较多，主要有WiMAX、McWill技术、230电力无线宽带、公网3G/4G等。技术体制介绍 2.1 光纤通信技术
（1）MSTP/SDH技术
SDH技术是面向连接的电路交换技术，比较适合传送传统的语音业务。它整个通信机制是先建立通信双方的通道连接，然后再在这个通道上进行通信和信令传送，待通信结束后释放该链路。近年来随着数据业务的不断增加，SDH已逐渐升级到MSTP(多业务传送平台)，它解决了以往SDH无法传送数据业务的问题通过GFP(通用帧封装协议)、LCA(链路容量调整方案)、虚级联技术使原有SDH可以传送以太网业务。
（2）光纤MODEM(RS232光猫)光纤MODEM类似协议转换设备，将RS232/485转换为光信号进行距离上的延伸，突破RS232/485距离限制。
（3）工业以太网
工业以太网EPA是专门为工业应用环境设计的标准以太网。在技术上与商用以太网(即IEEE802．3标准)兼容，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性甚至本质安全等方面能满足工业现场的需要，组网方式灵活，可组成环网形成自愈。能更好的满足配电网复杂的网络结构，提高网络的可靠性。在每个配电终端配置一个多光口工业级以太网交换机，组网方式非常灵活，可以组成环网或者链路。工业以太网方式采用了以太网络的通信模式，结合配电网终端的现状与未来发展趋势提出的一种站端通信方式。以太网络技术的使用，使配电自动化系统在许多方面发生质的变化，可大大提高系统的信息交换速度，保障系统通信的高可靠性和高实时性。主要表现在：通信速度大幅度提高，整个系统的实时性更高，更多的信息可以在信道上传送。信息路由简单易行：以太网采用分层体系结构，可以使用路由器或网桥在IP层实现设备之间信息的路由。系统技术指标得到很大提高：馈线故障隔离时间以及非故障区段恢复供电时间是调配自动化系统的两个比较关键的指标，这两个指标主要取决于系统的通信，因此通信速度、通信质量的显著提高能够大大缩短隔离时间和恢复时间。
（4）xPON无源光网络
xPON技术全名为无源光网络技术。其主要特点为在光网络中使用无源分光器实现光路的分支，而不需要昂贵的光交换设备，以较低成本实现一到多的广播式光通信。发达国家广泛应用于公网通信中的接入网，主要应用于三网FTTx接入。xPON技术非常适合于10kV通信接入网的网络结构。EPON 技术的网络结构以树形结构为主，在构建树形网络时，它会有自己独特的优势。EPON 技术最大的特色则是无源分光器，直接利用分光器构建树形的光通信网络。随着EPON 技术的发展，新的ONU 设备可提供双PON 口，通过不同光路，上行到两台不同OLT 或同一台OLT 的不同PON 口，形成端到端的手拉手主备冗余组网；当主链路出现故障时，可自动切换到备用链路，链路切换时间小于50ms。EPON技术采用时分复用（TDM）的方式，在其分配的时隙内能独享带宽，同时又可根据资源情况动态分配时隙，实现带宽动态分配。
2.2 无线通信技术
（1）WiMAX技术
WiMAX技术全称为全球微波接入互操作性，是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术。该技术采用了OFDM/OFDMA、HARQ、AMC、AAS、MIMO等先进技术，能提供面向互联网的高速连接。传输距离最远可达50km，并能在20MHz信道带宽下，支持高达75M的基站吞吐速率，并具有QoS保障、业务丰富多样等优点。
（2）McWill技术
SCDMA宽带无线接入系统，简称McWiLL，是基于现有窄带SCDMA技术，同时集智能天线、CS-OFDMA、增强零陷、信道跟踪和预测、动态信道分配、频空联合检测等核心技术为一体的宽带无线通信系统。单基站能够利用5MHz频段提供15Mbit/s双向传输速率，为单终端提供3Mbit/s的上下行传输速率，系统支持同频组网，具有QoS/GoS保障，上下行带宽灵活分配。可提供大容量的话音业务和高带宽数据性能,支持固定、便携以及全移动模式下的话音和数据业务，支持切换和漫游。
（3）230电力无线宽带
国家电网公司所属国网信息通信公司自主成功研发了TD-LTE 230M电力无线宽带通信系统，针对配用电网络地域分布广泛、测量监控点多、对通信实时可靠性要求较高等特点，首次将第四代无线宽带通信技术引入电力系统，解决了制约配用电网络智能化的通信问题，能够有效满足智能配用电业务实时大规模数据采集、传输以及安全可靠通信等方面的需要,将为我国发展智能电网提供重要技术支撑。
电力无线宽带通信系统单扇区通信速率达1.76Mbps/0.711Mbps(上行/下行)，无中继覆盖达到3公里/30公里(密集城区/郊区)，单基站支持同时在线用户13320个，具备组网灵活、业务应用接口丰富、支持多种信息加密技术等特点。
（4）公网3G/4G 目前3G/4G技术牌照及相应频率已分配给国内三大运营商，三大运营商都已经部署了3G/4G网络，并开展了商用运营。因此，租用3G/4G网络成为可能3G/4G在注重语音业务的同时，大大加强了数据业务的应用。随着国内3G/4G网络覆盖率的提高，业务应用日渐成熟，产业链发展进一步完善，业务应用越来越体现出高带宽、大容量、安全性好等优势。技术体制选择
鉴于配用电环节通信站点多、单点业务量小、业务类型丰富、非实时数据业务比重大等特点，配用电通信网最适合采用基于IP的数据网络方式建设。本规划建议各地市城区配用电通信网络采用分层结构，自上而下依次是：
骨干层，由配电自动化主站(设在配调中心)至各配电子站或通信子站(设在城区有10千伏出线的各变电站)。骨干层通信网络最适合采用光纤通信方式。考虑到各变电站在作为配电子站/通信子站的同时，自身也有调度通信、远动、保护等实时性、可靠性要求高的业务，故在目前来说，依托地区骨干MSTP传输网建设骨干层IP网络最为方便。骨干层网络结构宜具备自愈功能。
接入层，由各配电子站或通信子站(设在城区有10千伏出线的各变电站)至各配电终端。接入层又可分为主干接入层和分支接入层，主干接入层由各配电子站或通信子站至各开闭所、环网柜、配电所DTU和开关、分支箱FTU；分支接入层由各DTU和FTU至各配变TTU。接入层通信网络应因地制宜，可综合采用光纤专网、无线等多种通信方式。光纤专网方式因其传输容量大、安全性及可靠性高等优势，在条件许可时应优先采用；Wi-max、Mcwill、230电力无线宽带等无线专网方式无需有线介质，组网灵活，传输速率也可满足要求，非常适合于老旧线路多、网络结构复杂且变动频繁、光缆架设困难等地区(如老城区)，但存在实际应用经验少、须申请使用频段等缺点，且在城区基站选址建设有一定难度，终端设备的安装方式也
受到一些影响。结论
10kV通信接入网接入点数量庞大、分布相对分散，网络结构较简单多为一点对多点的辐射方式或手拉手方式，线路长度较短，分段数多，信息对实时性和可靠性要求相对较高。因此结合以上特点，10kV通信接入网应因地制宜，可综合采用光纤、无线、等多种通信方式。
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