在智能配電網中，現場總線主要解決智能電能表等現場設備之間以及現場設備和配電自動化等高級控制系統之間的信息傳遞問題。不同通信技術組建的網絡有不同的優缺點。如何部署通信基礎設施，在滿足配電網對速率、時延和可靠性等需求的同時，盡量減少不必要的投資，是當前智能電網需要解決的問題。因此，有必要對當前主流的通信技術及其應用情況進行充分的了解，為我國配電網智能化的發展提供參考。
歐洲配電網智能化系列專題已經介紹了歐洲配電網智能化發展的驅動力和需求分析、應用場景及其功能、標準化工作及其控制技術，在此基礎上，將繼續介紹配電網通信技術、規劃技術和數據倉庫技術等相關智能化技術的進展情況，本文將詳細介紹通信技術的發展趨勢。
智能電網的區域網絡為通信技術開啟了一個獨特的市場。本文介紹到目前為止現場總線部署中最流行的可應用技術，包括PLC（電力線載波）、BPL（寬帶電力線）、專用無線（RF-無線射頻）、公共無線（GPRS/GSM/3G/LTE）和WiMax5種通信技術。
不同的通信技術在組網時需要的設備不同，而生產設備的廠商也有很多，智能電網中部署的種類繁多的設備之間要實現互操作，需要滿足一定的標準。IEC62357給出了電力設備間互操作的參考架構，見圖1。
圖1 用于電力設備間互操作的可用標準
1. PLC（電力線載波）
電力線載波通信使用中，低壓電線提供電信服務。在非專用信道中形成了窄帶和寬帶2種主要的應用模式。窄帶PLC頻率低、帶寬窄，因而數據傳輸速率低、通信距離長；而寬帶PLC則主要為互聯網和多媒體提供高速短距的基本通信服務。
在此考慮的“窄帶PLC”是一種在中、低壓網中速率可達2～150kbit/s的技術。
PLC技術可通過使用電力線來攜帶數據，從而不需要重新建設昂貴的網絡基礎設施。因此，PLC技術具有以下優勢：
①網絡所有權：智能電網網絡的建設和運營都由擁有物理設施的同一個公司負責；
②網格拓撲結構：通信網和電網架構相同；
③故障檢測：可對設備的運行方式以及結構配置進行分析。此外，PLC網絡跟隨配電線路建設，從而可反映電網所處的地理信息。
歐洲智能電網的窄帶PLC部署采用了歐洲電工標準委員會（CENELEC）預留給電力企業的3～95kHz頻帶，即CENELECA頻帶。這部分頻帶極易受到噪聲干擾，比如汽車駛過道路或者噴泉廣場的聲音。圖2所示為由歐洲電工委員會EN50065-1定義的頻帶及其使用情況。
目前，根據調制技術的不同，已經用于部署的PLC技術主要有5種。
圖2 歐洲的PLC網絡頻帶分配
2. BPL（寬帶電力線）BPL通常使用1MHz和50MHz之間的頻譜，有大量的可用頻段（比PRIME更多），這使得當某些頻率受到干擾時，數據包有更多的選擇，因而其可靠性高于PLC。但是，高頻率也使其通信距離及線路長度變短。
BPL速率約為1～5Mbit/s，甚至在中壓線上可達15Mbit/s。這遠遠超過了舊窄帶PLC技術（1～2kbit/s）以及像PRIME這樣較新協議（>100kbit/s）的速率。
BPL節點可以設置在網狀網絡中。由于BPL網絡有如此高的帶寬，因而可以容納更多的設備以及增加除抄表以外的功能，也可以作為局域網和廣域網之間的橋接技術，適合設備密度高的城市環境。其端點不是單一的設備，而是利用“網關”連接到多個電能表或傳感器。BPL網關通過ZigBee或M-Bus（讀表標準）等二次技術實現與電能表等設備通信。
但是，由于BPL比其他通信方式更昂貴，且存在干擾和可靠性不高等問題，過去很少有供應商成功應用BPL。
3. 專用無線（RF-無線射頻）
專用無線是目前美國最具影響力的網絡技術，由Aclara、Elster（埃爾斯特）、Itron、Landis+Gyr、SilverSpringNetworks（銀泉網絡）、思科（CISCO）以及Trilliant等公司提供。其使用900MHz或2.4GHz頻段（或其他授權頻段），采用網狀或者星形拓撲結構。相對于電力線載波技術而言，專用無線技術對噪聲和干擾不敏感，有更高的可靠性和更快的傳輸速度。
星形拓撲結構便于移動終端切換，同時更適合高帶寬的應用，見圖3。
圖3 星形拓撲結構
而網狀拓撲可靠性更高，并通過可靠的多路徑提供冗余保護，見圖4。與星形網和公共蜂窩網相比，網狀網更適合分布式控制，通常可實現自動搜索和動態路由，網絡設置相對簡單。
圖4 網狀拓撲結構
4. 公共無線（GPRS/GSM/3G/LTE）在智能電網風力發電方面當前排行第三的通信方式就是公共無線技術，由美國AT&T和Verizon、歐洲Vodafone和DeutscheTelekom等移動供應商提供。公共無線的優點是不需要電網自己擁有、管理或者維護無線網絡，可租賃現成的網絡。而公網供應商可將網絡的建設、維護和升級到費用分攤到多個用戶身上。長期來看，公共無線技術可更方便的在現有基礎上提供更多的功能。
但是，由于電網的設備分布廣泛，典型的公共無線并不能覆蓋到全部設備，所以需要增加少量的通信設施。而且，電信運營商需要定期更新通信系統，這也將產生額外費用。同時，公網的時延不穩定，城區用戶掉線率高，可靠性低等問題還需要改善。電網也不愿在停電管理等關鍵應用方面依靠第三方運營商。
5. WiMax
WiMax與LTE一樣也是一種4G通信標準。根據IEEE802.16標準規定，其速率可達72Mbit/s，支持不同的網絡拓撲、多種傳輸模式和帶寬，可滿足不同的傳播條件和用戶需求。
WiMax技術對視線（LOS）內的點對點通信采用定向天線，最遠可達50km。而對于視線之外（NLOS）的寬帶通信采用全向天線，覆蓋范圍為幾千米。
WiMax系統可提供速率為30～40Mbit/s，未來有潛力發展到1Gbit/s。由于WiMax擁有充裕的帶寬可支持數百個終端設備收發信息，因而常被用于“中繼”通信。WiMax采用網狀拓撲結構，可以通過建設專網來連接智能電能表和集中器。但是，電網公司要想在智能電網中部署WiMax專網，就不得不承擔相應的許可費用。美國和澳大利亞的多數的試點工程采用的都是Alcatel-Lucent、AirSpan和GEEnergy（通用電氣GE在密歇根州和得克薩斯州進行的智能電能表項目）的無線技術。
6. 結語
上述通信技術在各層采用的技術和標準有所不同，其特點也各不相同。由對比可以看出，電力線載波和公共無線技術初始投資較少，對于實現在現有電網設施基礎上向智能電網的演進是很好的選擇。盡管很多電力企業對公共無線存有戒心（尤其像美國這樣喜愛“擁有和經營”自己的網絡模型的國家），公共無線技術還是很可能在智能電網AMI工程中勝出，運營商在智能電網領域將會更加主動。由無線網狀網和PLC結合而成的混合網絡可以成為AMI工程在復雜地形區域提供服務的選擇。
由歐洲智能電網試點工程中通信技術應用的情況可以總結出以下幾點：
①網狀拓撲結構的通信網更適合智能電網。
②現有通信技術都存在有待解決的問題，比如PLC的抗干擾問題、RF射頻和WiMax的頻段授權問題以及BPL和公共無線的運營費用問題。
③從速率、成本和安全等單方面考慮，現有的通信技術能夠分別滿足智能電網的要求，但綜合來看，還不能決定哪種組網方式最適合用于智能電網。
未來還需要根據智能電網中不同的業務、環境對通信的需求進行定量的分析，才能找到較為合適的選擇。而通信技術一直在向著更高的速率、更可靠的通信方向發展，未來智能電網將會有更多的通信技術可以選擇。 來源： 供用電技術
