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1.1 配电网通信技术发展

国外从20世纪70年代就开始了配电网自动化技术及产品的研究开发工作。日本、北美和欧洲等国家和地区已进行了大面积的推广工作。相较而言,我国配电网自动化技术起步较晚。

20世纪80年代,借助国外发达国家的经验,我国引进国外先进的音频负荷控制技术和无线电负荷控制技术,开展了基于电力线、无线电的远程负荷控制系统试点工作。此时的通信技术处于模拟通信阶段,如无线电台、电力线载波、电话线、音频电缆等低速、小范围覆盖的通信技术。

20世纪90年代,数字电台、2G、光纤等通信技术逐渐成熟,性能得到提升,应用范围得到扩大。由于配电网基础设施薄弱,有电送不出的矛盾比较突出,改造配电网、提高供电质量的问题提上议事日程。供电企业在积极投资配电网一次设备的同时,逐步摸索、尝试配电自动化技术。20世纪90年代末,国家启动了城乡电网改造工程,国内有60多个地级城市的供电企业开展了配电自动化系统工程试点工作。新配电终端设备均配置了串行通信接口,先后经历了双绞线、现场总线、电力线载波、230MHz无线数传电台、无线扩频一点多址、光纤等多种通信技术,建立了现场配电网终端与主站(子站)间的通信通道。用电营销主要开展了远程抄表试点应用,采用了低速电力线载波、RS485等短距离通信技术。但从整体范围来看,配电网自动化程度相对较低,其中通信通道问题已是配电网自动化推广的重要障碍之一。

自2000年以后,通信技术尤其是网络通信技术的发展突飞猛进,进入了宽带高速、多业务综合接入的网络通信时代。接入网在现代通信网中占有越来越重要的地位,工业以太网、xPON无源光网络、宽带PLC、3G/4G、宽带无线专网等通信技术迅速发展并规模化应用。

2008年,随着智能电网概念的提出和建设,城市电网改造和用户要求的提高,配电智能化建设进入了一个新阶段,配电网智能化、用电智能化的通信问题已经成为电力通信建设的重点之一。电网公司制定了智能电网发展规划,其中包含终端通信接入网建设。电力公司跟踪并逐渐应用先进成熟的接入网通信技术,配电网通信迎来了快速发展与建设的历史阶段。在光纤通信方面,2005年浙江海盐等地区最早试点EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络)技术在配电网自动化系统中的应用,深圳、珠海等地区试点应用工业以太网技术。2010年电网公司发布了电力EPON/GPON(Gigabit-Capable PON,吉比特无源光网络)技术标准,在部分核心区域关键业务建设配网光纤通信网络,承载配电自动化等核心业务,同时开展了电力光纤到户等智能电网应用试点。在电力线通信(Power Line Communication,PLC)技术方面,2000年宽带PLC技术兴起,国内北京、沈阳等地区试点小区宽带接入应用;窄带FSK(Frequency-Shift Keying,频移键控)/PSK(Pre-Shared Key,预共享密钥)及扩频电力线载波通信技术主要用于低压抄表系统。自2008年起,电网公司开启了规模化用电信息采集系统建设,电力线载波、短距离无线通信技术等逐渐标准并规模化应用。在远程接入方面,主要以2G/3G/4G移动通信技术为主,解决了用电信息采集、配电监测等远程接入的难题。随着智能电网试点和建设的推进,以及电力xPON、工业以太网、4G无线公网、微功率无线、宽带电力线载波通信等技术的成熟,技术标准不断完善,2015年电网公司发布了终端通信接入网典型设计等系列标准规范,配电网通信进入大规模建设阶段。

“十三五”时期,随着泛在电力物联网概念的提出,配电通信网进入新阶段,进入了配电物联网建设阶段。配电通信网覆盖范围向下延伸,接入业务涉及电力物联全业务感知及能源物联业务。在这一阶段,配电网通信技术自主化研发、芯片国产化得到大力发展,制定了自主230MHz/1.8GHz电力无线专网、NB-IoT/LoRa等LPWAN(Low-Power Wide-Area Network,低功率广域网络)无线通信技术标准,开展了探索与小规模试点应用;发布了宽带PLC/HPLC互联互通技术标准,研制了自主核心HPLC芯片,并应用在新一代用电信息采集系统中;开展了5G移动通信技术在配电网应用中的研究与测试验证,北斗短报文通信服务作为无人或偏远地区场景补充通信手段。 6S5pdthryWpNhbcRaMAk+C42rOQJaWQwpPP9SU0OVocIMLxh29Q57ZnfaSAS5pw4

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