[摘 要]智能電網的核心在于構建具備智能判斷與自適應調節能力的多種能源統一入網和分布式管理的智能化網絡系統，可對電網與用戶用電信息進行實時監控和采集。建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎，沒有這樣的通信系統，任何智能電網的特征都無法實現。筆者借助荊州供電公司配電網系統來對城市配電信息寬帶無線接入系統進行研究。

　　[關鍵詞]核心論文,城市配電,寬帶,無線接入

　　國家電網科[2009]1535號文件頒布Q/GDW382-2009《配電自動化技術導則》(以下簡稱《導則》)提出了配電通信網骨干層和接入層的相關技術要求，骨干層原則上建議采用光纖，不具備條件時，考慮采用其他通信方式作為補充。接入層采用光纖、無線專網、載波、無線公網等多種通信方式結合，因地制宜，但是需要統一接入、統一接口規范和統一管理，應支持標準串行接口和以太網等。

　　1 荊州供電公司配電網現狀

　　荊州供電公司配電終端現狀：經統計，荊州市城區現有3.5萬用戶，2009年共有各類配電終端約5 000臺，其中各類設備終端2 000臺，專變負控終端2 700臺，低壓集中器260臺。2011年底，預計供區內約有終端2萬個點。其中計劃新裝低壓集中器830個，用電現場約13 600個，10kV聯絡開關108臺。

　　目前配電終端接入方式采用GPRS無線公網接入，其中2010年新購的設備，在接口模塊方面可以選用GPRS模塊或者以太網模塊，部分設備同時擁有2種接口。

　　2 無線公網存在問題

　　不斷上升的高昂通訊成本：2009年，配網設備終端4 860臺，年通信費為60萬元。2011年，配網設備終端計劃增至19 290臺，按單個終端年通信費120元計算，通信費預計將達到240萬元。運行成本逐年增高，成本高昂。若采用3G方式，單個終端包年約為800元，通訊費用還將增加。

　　網絡性能不高：一是GPRS信號不穩定，數據傳輸時延長、數據容易丟失;二是GPRS實際數據傳輸速率在30kbps左右，僅能滿足窄帶需求，擴展功能有限，不利于在網絡上實現更多功能如視頻傳輸、移動辦公等，數據傳輸速度慢。

　　安全性能較差：GPRS是公眾無線網絡，無法克服內外網隔離帶來的系統整合困難。

　　3 接入層典型方案的技術比較

　　國網公司的規定：按照《導則》規定，接入層通信網可采用光纖網、無線專網、電力載波和無線公網。因為國內載波抄表技術正處于發展過程當中，其組網技術已經由第二代的靜態組網向第三代的動態組網發展，目前僅限于窄帶數據應用，因此不予重點考慮，見圖1。

　　3.1 三種方案的技術比較

　　光纖接入方案：SCADA實時數據通信、遠動、保護、電視會議、圖像監控信號傳輸、視頻會議、調度電話、行政電話語音、IP、安全自動裝置和電力市場化所需的寬帶數據等。優點：從技術角度上說光纖方式是最優的選擇。缺點：部署安裝復雜，建設成本高;建設周期長、維護工作量大;不能靈活組網。

　　無線公網接入方案：GPRS分組無線移動數據通信提供移動環境下的高速無線IP，可實現電力數據采集交互等。優點：投資成本低，建設周期短。缺寬帶無線專網：提供數據業務、VOIP語音業務、視頻業務等。優點：組網靈活易接入，性價比最佳。缺點：頻點資源稀缺。

　　3.2 技術分析結果對比(見表1)

　　電力系統配用電側信息采集點種類多、數量多、單點傳輸數據率不高，有些采集點處于地下，網絡改造較多、變動頻繁，與之相配套的通信網絡必須是網絡覆蓋范圍廣、組網靈活、接入方便、傳輸可靠、網絡管理配置方便、維護簡單、擴展性、生存性很強的網絡。

　　光纖方式(PON無源光網絡)傳輸可靠，實時性、安全性好。但是光纖到配電臺區及各個配用電信息采集點需要敷設大量的光纜，施工難度較大，加之城市光纜的管道及物業協調成本日益增加，導致使用光纖網絡進行多點、短數據信息傳輸一次性成本及傳輸維護成本太高。

　　無線公網GPRS/CDMA/3G不能夠為電網配電系統通信傳輸提供大帶寬的專用數據通信網絡，不能夠保證專網業務的QoS(服務質量)，僅適用于無控制要求的配電終端基本數據信息采集，其中3G可以實現設備終端遠程視頻監控，但對于配電自動化、調控一體化以及智能電網的功能支持仍十分有限，功能擴展不便。

　　無線專網(WIMAX全球微波互聯接入)更適合企業的互動智能網建設，方便管理和配置，組網靈活;安全性能較高，支持內外網物理隔離;在功能擴展方面具有無線公網不可比擬的優勢。

　　結論：無線寬帶專網(WIMAX)綜合性價比最高。

　　4 WIMAX技術簡介

　　WIMAX是一個全IP的網絡，具有按需分配帶寬的能力，合理分配帶寬資源。WIMAX作為無線寬帶領域的重要技術，憑借更低的成本、更大的帶寬、更靈活的部署等一系列優點成為了眾多新興寬帶市場和發達國家發展無線寬帶的首選技術。國內早有WIMAX技術應用案例，2008年奧運會帆船賽事中，我國奧運組委會成功利用部署的WIMAX網絡進行報障及應急處置，見圖3。

　　WIMAX是開放的技術：IOT(Interoperability Test，互操作測試)是多廠商運營環境形成的技術基礎。各設備制造商要通過IOT測試來驗證不同廠家的無線接入網與核心網的互聯互通，保證WIMAX技術體系開放。

　　WIMAX是先進的技術：它是準4G技術，WIMAX 16e可以通過軟件升級、替換模塊平滑演進到16m或者是LTE。它采用了12種先進的關鍵技術：OFDM、Scalable OFDMA、Spectrally-Efficient TDD、Frequency-Selective Scheduling、Fractional Frequency Reuse、Fine Quality of Service (QoS)、MAC Security、HARQ、AMC、MIMO、AAS、Flat network architecture。 　　全球各大廠商共同的選擇：目前全球一些電力服務公司如San Diego Gas&Electric(圣地亞哥電氣)、Southern California Edison(南加利福尼亞愛迪生)等已經表示，將采用WiMAX技術來發展智能電網。英特爾、通用電氣(GE)等廠商也認為，就未來技術發展與應用服務需求來看，相對成熟的WIMAX技術將可作為連接智能電網中各個終端裝置的主要網絡技術。

　　WIMAX同現有3G技術相比，在下行上行的速率、容量等關鍵參數上全面領先，且具備LTE所沒有的較成熟的產業鏈，并可以通過較小的成本平滑過渡到4G，因此從工程實施的選擇上來說，WIMAX是目前技術領先的最佳選擇。

　　安全性問題：WIMAX支持先進的加密、認證和安全機制，使用終端和用戶認證來確保網絡接入的安全，防止服務盜取。

　　內外網隔離問題：利用現有城市骨干光纖網絡，通過添加和改造部分光端設備和光纜，可完全滿足國網公司提出的安全要求。

　　網絡性能：在理想接入環境下，單載波5MHz頻率提供下行8.28Mbps、上行2.93Mbps的接入速率，即1×3×3配置的單基站可以提供24.82Mbps、上行8.79Mbps的最大接入速率。經過精密測算測試，容量和帶寬滿足荊州智能電網需求。

　　5 荊州供電公司的嘗試

　　通過近半年的艱辛努力，在多方通力協助下，荊州供電公司已建設了一張覆蓋荊州市部分中心城區，具有示范效益的技術試驗網絡，可滿足覆蓋區內配網自動化、調控一體化、以及智能電網其他領域的試點及技術驗證工作需求，見圖4。

　　試驗網功能應用：一是視頻監控功能，通過自行組建專用無線寬帶網絡，建立配網調控一體化中心與各監控點間的無線傳輸鏈路，實現現場圖像信息、運行數據的實時動態傳輸，為電力安全生產的提供準確及時的第一手資料，以使調度、運行人員迅速、準確的處理問題。二是無線遠程抄表，能夠實現遠程抄表功能，進行遠程數據采集、交互和控制，滿足未來智能用電的需求。三是負荷控制，能夠實現配電網大用戶的負荷控制，實時監測用戶的負荷數據，根據電網負荷情況對用戶負荷進行調整控制，及時準確發送配電線管理信息，平滑負荷曲線，達到節能增效目的。四是配電自動化，能夠實現對變電站配電終端設備設備的自動化管理，提高配電系統運行的可靠性，對于事故實現提前預告，提高供電質量與生產管理效率，達到經濟運行的目標。五是企業信息化，能夠實現移動辦公，能夠使用內部網絡資源，如登錄PMS(國家電網生產管理系統)。

　　6 結 語

　　城市配電信息寬帶無線接入系統采用WIMAX技術組建電力專網具有很好的應用前景，符合國網公司建設智能電網要求。該技術國際國內標準體系完善，技術先進，組網靈活，綜合性價比高，能滿足電網配用電側多種業務需求。