[发明专利]输电线路通信系统及其组网方法

说明书

本发明涉及智能电网领域，公开了一种输电线路通信系统及其组网方法。本发明中，针对超长距离输电线路，提出了一种基于SDH/MSTP光传输、光纤以太网、5.8G无线专网等多种技术混合的组合通信系统，实现监测数据分段分层汇聚、集中上传、分省管理。改变单一的链状网络结构，优化为树形网络结构，增强网络传输的健壮性，提高监测节点的可用传输带宽。减少了塔上中继通信设备、站内接入通信设备、安全认证设备数量，减少了工程投资。

技术领域

本发明涉及智能电网领域，特别一种涉及超长距离高压输电线路通信技术。

背景技术

输电线路状态监测系统是智能电网建设的重要组成部分，是实现运行状态化、信息标准化和应用网络化的重要手段。可靠高效的通信网络是该系统运行的重要基础。

经过国内若干年输电线路状态监测系统的建设，已经形成了几种较为成熟的数据通信方案，主要有：无线公网、光纤以太网+5.8G无线专网、EPON+5.8G无线专网等。

无线公网方式是通过安装GPRS/3G/4G模块，借助三大通信运营商的公共无线网络进行通信，直接将数据传输至系统主站。由于工程中输电线路走廊常位于人口稀少地带，甚至部分为无人区，地形条件上山地丘陵也较多，部分节点公网网络信号质量较差，无法达到全覆盖。即使在公网覆盖地区，网络带宽为蜂窝小区内共享，可用带宽不稳定，严重影响系统整体的运行效果和用户体验。

光纤以太网+5.8G无线专网：光纤以太网可解决具备光纤接入条件节点的数据传输问题，单跳传输距离可达80km。同时结合5.8G无线专网，解决“最后一公里”，即不具备光纤接入条件节点的数据接入问题。在常规的交流输电线路中，该方式较为常用。然而，由于塔上通信装置串联成链状网络，随着节点数量的增加，可靠性、可用性(平均带宽)均大幅降低。因此，“光纤以太网+5.8G无线专网”方式受限于塔上通信装置数量，间接受限于输电线路的长度。

EPON+5.8G无线专网：主干通信链路采用EPON(以太网无源光网络)，配合5.8G无线专网解决“最后一公里”全覆盖。EPON系统的覆盖半径为20km，可支持最大光分路比1:64，较适用于短距离线路，并且监测装置分布密集的场景。

根据500kV以上高压输电线路长度以及输电线路呈链状的特点，同时考虑公网信号覆盖不全及传输带宽受限的问题，目前较为常用的方式为：光纤以太网+5.8G无线专网。图1是现有技术中一种“光纤以太网+5.8G无线专网”的通信装置示意图。如图1所示，“光纤以太网+5.8G无线专网”方式的通信装置，主要由架设在线路杆塔上的OPGW光缆、布置于杆塔上的光纤以太网交换机、5.8G无线专网设备以及布置在变电站内的光纤以太网交换机、安全认证装置等组成。

但是，现有输电线路状态监测系统普遍应用的专网通信方案，即，“光纤以太网+5.8G无线专网”的缺点主要表现为：

(1)区段内所有监测节点串联成链状的网络结构，随着节点数量的增加，安全可靠性会降低，当其中单个节点故障时，将中断链路中其它部分节点的数据传输；

(2)链状网络结构使得数据向一端聚集，随着节点数量的增加，每个节点平均可用带宽大幅降低，节点数量越多，可用带宽越小；

(3)由于监测节点分布的不规则性，且光纤以太网交换机光接口的传输受限距离为80km，需要额外增加塔上光中继设备，从而增加工程投资；

(4)由于部分区域地理边界特殊，同一省的线路物理上不是连续的，导致两种结果：1)不同省的监测节点通信设备具有关联性，存在相互影响，不利于各省线路的后期运行维护；2)监测数据在同一个省内多点落地，增加网络后端的复杂性和站内设备投资。

对于数千公里超长距离的直流输电线路，需要将沿线杆塔上所布置的状态监测装置采集的监测数据传输至各省的输变电状态监测系统主站，依靠以往单一的某种通信方式或多种通信方式组合，无法满足网络全覆盖、可靠性、传输容量、工程投资等各方面的要求和限制。