随着智能配用电网的不断发展，智能配用电网通信网的新计算机网络技术也不断呈现，由于智能配用电网覆盖面广、节点多、建设难度大等原因，一直以来缺乏适用的通信技术和建设模式。
论文首先分析了智能配用电通信网建设面临的问题，明确智能配用电通信网组网技术研究的重要性;随后，介绍了智能配用电通信网的定义、网络模型和体系结构;
最后，在分析的基础上，对智能配用电网的特殊应用场景与组网技术进行了深入研究，包括光纤和EPON/GPON技术、电力线载波通信(PLC)技术、GPRS/CDMA/3G公网无线技术等。论文的研究成果，能够为大规模智能配用电通信网建设，提供有力的理论指导。
1 引言
智能电网是当今世界电力系统发展变革的方向，它包括发、输、变、配、用和调度等各环节，应用新型控制技术、信息技术和管理技术，实现信息的智能交流。
目前，我国智能电网建设工作已经全面展开，随着智能电网技术的不断发展，智能电网的业务应用系统也逐步发展和完善，对电力通信网传输带宽和可靠性等方面提出了更高的要求和挑战。配用电通信网是电力通信网络平台的重要组成部分，是电力骨干通信网的向下延伸。
智能配用电通信网应具备较高的带宽和传输速率，以保障海量数据通信的双向、及时、安全、可靠传输，而无论采用何种通信技术，均有其优点和缺点。因此，智能配用电通信网并不适合用单一的通信技术组网。
此外，配用电网络是电网系统中规模最小、数量最多的末梢网络，但它是一个多节点、多分支、多交叉的复杂结构，这样的一个点数繁多、分布无规律的复杂网络特征，使得现有的配用电通信网大多为各地各部门根据实际需要分散建设，缺乏统一的网络规划。技术体制和建设标准各地相差甚大，电力通信基础资源不能得到有效利用。因此，智能配用电网组网技术研究的理论意义和应用价值日益凸显，成为一个重要的研究热点。
2 智能配用电通信网定义及其网络模型
智能配用电通信网是电力骨干通信网的向下延伸，是骨干网的接入层网络，向下覆盖到智能配电网各级站点、用户智能电表及室内通信终端、电动汽车充电站和分布式能源站点等相关设备，设备数目繁多，种类多样，且基本都处于中低压运营环境下。
由于设备有各自的用途，承担的功能和业务种类繁多，对通信质量和通信方式的要求也不尽相同。因此，智能配用电通信网是一个适用于不止一种通信技术和通信手段的通信网络，并且每一种技术都根据其技术特点有其相应承担的业务和适用场景。智能配用电通信网是一个多种技术并存的复杂的通信网络。
综合智能配用电通信的需求预测、信息流量实时性与安全性的分析与计算，智能配用电通信网以配网末端边界和用户智能电表为分界点，分为配电通信网、用户接入网和用户室内网三个层次。
配电通信网络范围主要覆盖配电网开关站、配电室、环网柜、柱上开关、公用配电变压器、分布式能源站点、配电线路等的通信网络，并向下延伸用于接入或汇聚用户接入网和用户室内网的业务，主要承担配电自动化以及用电信息采集的远程通信等业务。
用电接入网络范围主要覆盖智能用电公变出口至用户智能电表、电动汽车充电站、分布式能源站点等的通信网络，并向下延伸用于接入用户室内网，主要承担用电信息采集、双向互动用电、智能家居、增值业务等。
用户室内网范围为用户室内的通信网络，连接各种未来智能家居适用的智能终端设备，诸如家庭网关、智能交互机顶盒、IP电话、智能家电、智能家庭安全防护、智能家庭水气表抄手等等，用于实现双向互动用电服务、智能家电控制及增值业务服务等一系列智能家居通信的通信网络。
3 智能配用电通信网络架构
目前，配用电通信网承载的主要业务是配电自动化业务、用电信息采集系统业务和智能用电业务，从业务角度，配电自动化系统通信网络分为骨干通信网络和接入层通信网络，其中骨干通信网络实现配电主站到配电子站间的通信，对应了图2中的电力通信光纤骨干网;接入层通信网络主要实现配电子站到配电终端之间的通信，对应于图2中的配电通信网;
用电信息采集系统的通信网络分为远程通信网络和本地通信网络。其中远程通信网络实现用电主站和集中器之间的通信，对应于电力骨干光纤通信网和配电通信网。本地通信网络实现集中器和采集器及表计之间的通信，对应于用户接入网。智能用电业务则依靠智能电表和各个家庭智能用电终端之间的通信来实现。
4 特殊应用场景与组网技术分析
为了深入分析智能配用电通信网组网技术的特点，本文在特定的应用场景下分析相对应的技术。
4.1 EPON适用场景组网分析
基于前面提到的EPON技术特点和智能电网的建设需求和目标，未来的智能电网通信网的架设，光纤通信将是主要通信方式。采用光纤通信方式，对于配电通信网建设可铺设OPPC光缆，对用户接入网的建设，根据其双向互动、智能家居、增值业务等特点，可采用PFTTH光纤专网通信技术，保障其信道带宽、实时性、安全性以及可靠性。
智能小区用户室内网通信建设方式可采用以太网无源光网络(EPON)技术，在用户室内配置ONU终端，用户智能交互终端、智能机顶盒、IP电话、电脑、智能家电等设备通过以太网借口和ONU终端互联。实现语音、数据、有线电视、视频等业务的信号接入，满足智能家居和智能小区建设的要求。
智能电网骨干通信网建设将在很大程度上采用光纤通信，因此采用光缆来铺设智能配用电通信网具有先天优势，EPON技术的高带宽、安全性和可靠性方面的优势，将使其在经济条件满足的情况下成为智能配用电通信网接入的首选技术。
在经济发达的沿海地区和大中型城市中，可统一采用光纤和EPON技术来建设智能配用电网络，特别是在新建小区中，不需要重新布线，一次性敷设就可完成，采用EPON技术更加符合智能配用电网络的业务和用户对智能配用电通信网络的越来越高标准的需求，适应智能电网的发展，为实现智能城市和智能家居做更好的准备。
4.2 电力线通信适用场景组网分析
由于智能配用电网络是中低压电网，需要连接大量的用电设备，这给智能配用电通信网的建设带来了极大的困难。电力线载波通信(PLC)是一种现在比较成熟的技术，是电力系统的特有的通信方式，它利用电力线缆作为传输媒质，通过载波传输语音和数据信号的通信方式，使其不需要另外架设通信线路，这种特点，使其在智能配用电通信网络建设中仍然有很高的应用价值。
在配电通信网建设中可采用中压PLC通信，承载用电配变和调度信息的通信，在用户接入网建设中可采用宽带载波，为配用电网络自动化系统和集中自动抄表系统提供数据传输的通道。
在用户室内网建设中，电力猫和智能电表互联，IP电话、电脑、智能交互机顶盒等对带宽和数据速率要求较高的设备通过宽带载波和电力猫、智能交互终端互联;智能洗衣机、智能空调、智能热水机等需要传输控制信息的智能家电设备可通过窄带载波与智能交互终端互联：实现用户室内网络的组建和信息传输。
电力线载波通信建设智能配用电通信网无需重新布线，建设经济快捷方便，因而使用范围极广，在现在配用电通信网应用中依然是主流方案，但是由于其自身存在的技术缺陷，在未来智能电网通信网的建设中，它将起到一个辅助和补充的作用。
4.3 GPRS/CDMA/3G等无线技术适用场景组网分析
GPRS/CDMA/3G等公网无线技术在通信网络组建上面的优势非常明显，它通信方面的各种技术成熟度非常高，商业运作模式也非常成熟，这使其在建设通信网络是无需重新布线，预算、仿真、设备和商家支持方面都非常成熟，具有一套非常完整和齐全的产业链和网络建设方案。
鉴于公网无线技术的优势，在智能配电用通信网络建设中必然有其用武之地，在智能配用通信网、用户接入网中均能适用，把配用电通信网配变、接入各个环节和设备用无线通信的方式连接起来，进行通信。在用户室内网络建设中，可采用微功率无线技术，也可采用PLC技术。
适用GPRS/CDMA/3G等公网无线通信技术建设只能配用电通信网络建设成本很低，但是需要每年向公网运营商租用带宽，使用成本较高，而且由于配用电数据信息对数据的保密性要求较公网数据信息高，可靠性要求难以满足电力系统信息传输的要求，信息通过公网接入电力专网时应采取必要的安全措施，因此实际建设配用电通信网络中，应该以实际需要为准。决定是否采用无线公网技术以及在何处适用无线公网技术来组网。
5 结束语
当前有多种组网方式可以用来搭建智能配用电通信网。但是需要针对各自的场景采用合适的组网方式。
光纤和EPON、GPON技术建设智能配用电通信网，建设成本高、建设周期长，需要大量的光缆敷设和配套的设备建设，花费大，但是技术明显具有优势，在不考虑建设成本的情况下，一旦建成，将能满足智能配用电通信网的各种业务通信需求，满足未来智能电网的发展和需要，并且具有非常好的适应性和可扩展性。从长远角度来看，采用光纤和EPON、GPON技术建设智能配用电通信网价值巨大，应当首先选择。
电力线载波通信(PLC)技术建设智能配用电通信网，无需重新铺设线路、建设周期短、经济成本具有明显的优势，但其在信号衰减和带宽等方面的技术缺陷，导致其并不能完全符合智能配用电通信网的要求，特别是双向互动业务和语音、视频等增值业务的不断出现，对智能配用电通信网带宽、速率等指标提出了更高的要求。
电力线载波通信(PLC)技术在目前的智能配用电通信网建设中依然应用范围很广。可作为光纤通信的主要辅助手段，并且一旦解决其技术问题之后，依然大有可为。
GPRS/CDMA/3G等公网无线技术建设周期短、成本低，但是后期运营成本较高，并且一旦接人大量的用户，通信质量并不能够得到保证，与智能配用电通信的特点在根本上有着一定矛盾，但在一定范围内。其仍然有很高的应用价值，可以根据实际情况选择使用。
TD-LTE、WiMAX等技术作为无线专网来建设智能配用电通信网可靠性较高。通信量较大，具有很高的应用价值，但是其网络规范、标准体系上还不够完整，频率的使用上也有一定的问题。但是发展电力无线专网是解决电力通信的一大关键，特别是在一些地区，光纤通信和电力线载波通信等有线信道力有不逮的情况下，电力通信必须依靠无线方式解决。电力无线专网通信将在智能配用电通信网建设中占有相当的比例。
通过以上各种技术适用场景组网分析，综合技术特点、经济成本和建设周期等因素，再结合智能电网的发展前景和要求，智能配用电通信网建设应当以光纤通信技术为主，以电力线载波通信和无线通信技术作为补充的方式进行。
作者：汪玉成 杨阳 王红全 占永红 来源：网络空间安全 2016年5期
