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智能配电网电力通信技术“引领”智能电网新革命(3)

北极星智能电网在线  来源:北极星智能电网在线    2012/9/17 15:55:59  我要投稿  

3.4 MIMO

MIMO通信系统在发射端和接收端均采用多个天线,各发射接收天线间的信道响应独立,可以创造多个并行的空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息,数据率成倍提高,经证明,MI-MO系统的容量随最小天线数的增加而近似线性增加。MIMO系统能最大成度地利用无线信道的信道容量,实现高速可靠通信,成为无线通信领域内最炙手可热的技术之一。MIMO系统的基本结构如图5所示。

3.5 PLC技术

电力线载波通信(PLC)是电力系统特有的通信方式,利用电力线缆作为传输媒质,通过载波方式传输语音和数据信号,具有可靠性高,抗破坏能力强,不需要另外架设通信线路的特点。

电力线载波通信在35 kV及以上电压等级的高压输电线路中已大量应用,主要承载调度电话、远动和继电保护信息。中低压电力线载波目前主要为配电自动化系统、远方集中自动抄表系统提供数据传输通道。目前,电力线载波通信采用40~500 kHz传输频带,传输速率为几十kbit/s。电力线载波信道复杂多变,电力线通信需要克服电力线信道中的背景噪声和脉冲噪声导致接收端相对低的信噪比(SNR)、信道的时频变化以及电磁兼容(EMC)要求限制的信号发射功率等问题,因此,需要采取相应的编码调制技术来提高信息传输的带宽和可靠性。

目前,宽带电力线载波通信技术采用OFDM自适应调制解调、卷积编码、信道估计等技术,能够很好地适应电力线信道特性,保证了通信带宽和可靠性。许多研究机构开展了高速电力线技术的研究和开发,产品的传输速率也从1 Mbit/s发展到2 Mbit/s、14 Mbit/s、45 Mbit/s,甚至200 Mbit/s。

四、技术比较

在传输带宽方面,目前10Gbit/s速率的PON产品也已投入商业化运行,WiMAX和宽带PLC技术只有几十上百兆带宽。PON作为光纤接入技术,相对于无线通信和电力线载波通信具有先天性优势。

传输距离方面,尽管PON网络均为无源器件,其传输距离仍达到20 km;WiMAX系统具备非视距传输能力,采用OFDM和MIMO技术后能有效对抗衰减和多径干扰,其理论传输距离可以达到50 km,而实际组网中,为保证传输速率和信号质量,覆盖半径一般为几千米;PLC系统由于电力线信道的恶劣性,传输距离较短,一般只有几百米。

经济性方面,由于配电通信网建设覆盖范围广,采用PON网络光纤敷设工程量大,投资高;无线专网和电力线载波利用无线信道和已有电力线作为传输媒质,不需要额外铺设通信线路,组网速度快,建设成本低。相对而言,无线和电力线载波网络在投资经济型、布网快速性、施工难度以及后期运行维护等方面更具优势。

五、智能配电通信网组网方式

通过上述章节对几种配电通信网适用技术的综合比较,结合各地配网自动化规划建设情况,配电通信组网可以分为以下两种模型。

(1)配网自动化覆盖区域内。配网自动化站点包括柱上开关、开闭所、环网柜、配电室等,需要实现三遥(遥信、遥测、遥控)功能,通信网络安全性、可靠性和带宽要求高,通信网宜采用光纤方式。由于传统的SDH、ATM传输制式投资高、建设周期长、需占用机房和电源、运行维护量大等缺点,PON以其特有的技术优势成为配网自动化站点信息接入系统的首选。

使用高分光比的PON系统,能够在较短的时间对目标配电网区域实现快速覆盖。PON系统组网应较好地解决配套光缆建设问题,并合理安排ODN分光网络配置。对新建、改造配电线路,可采用OPPC光缆;对老线路,宜架设ADSS或普通光缆。根据配网信息点随配网线路链状串接的特点,ODN网络宜采用不均等分光器,以保证网络灵活性和扩展性。

(2)配网自动化覆盖区域外。配网自动化覆盖区域外的配电通信网建设,考虑到“十二五”期间不实施配网自动化和智能用电互动服务,传输带宽要求相对较低,WiMAX是较好的组网方式,但考虑到国家政策限制等因素,目前阶段宜采用同样投资少、建设周期短的宽带PLC专网或GPRS/CDMA/3G/LTE无线公网方式。配电通信网典型系统架构如图6所示。

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