配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

林顯仕

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東 陽江529500）

0 引言

配網(wǎng)包括變電站、變電所、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)、配網(wǎng)變壓器等10kV 電力設(shè)備，配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)以一次設(shè)備為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)以及通信技術(shù)，將配網(wǎng)線路的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，能夠?qū)ε渚W(wǎng)線路正常運(yùn)行狀態(tài)或故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、保護(hù)以及控制。配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)對(duì)快速判斷故障點(diǎn)位置、縮短故障停電時(shí)間、提高配網(wǎng)運(yùn)行管理水平具有重要意義。

1 配網(wǎng)通信需求

配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器、專家系統(tǒng)組成，采集器負(fù)責(zé)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，專家系統(tǒng)進(jìn)行故障的分析判斷和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。可選配智能數(shù)據(jù)分析儀進(jìn)行故障的分析判斷以及和調(diào)度系統(tǒng)的通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換。通信通道負(fù)責(zé)局內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)工作站與采集器之間的通信，通信網(wǎng)絡(luò)在配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，負(fù)責(zé)上傳各采集器采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

2 配網(wǎng)通信技術(shù)分析

配網(wǎng)通信技術(shù)是配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，通信網(wǎng)絡(luò)的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。采集器接入局端設(shè)備可選用的通信技術(shù)包括光纖通信、中壓電力載波、無線公網(wǎng)通信等。

光纖通信傳輸容量較大，傳輸距離遠(yuǎn)、速率高，具有強(qiáng)抗干擾性和絕緣性，因此在變電所、高壓線路等強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中使用廣泛。電力載波通信是傳統(tǒng)電網(wǎng)通信的一種常見方式，它的帶寬逐漸增大，正向數(shù)字化調(diào)制方向發(fā)展。這種通信方式頻率資源少、接入速率低、傳輸距離短、抗干擾性差，因此載波組網(wǎng)難度較大，容易影響到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)于一些分散的偏遠(yuǎn)的采集器，鋪設(shè)光纖非常浪費(fèi)材料，且對(duì)于配網(wǎng)線路狀態(tài)采集來說采用光纖傳輸是大材小用。而無線公網(wǎng)通信適用于間斷的、突發(fā)性的少量數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)于配網(wǎng)中數(shù)量多、分布散、傳輸數(shù)據(jù)量小的終端設(shè)備特別合適。目前配網(wǎng)中主要應(yīng)用的無線公網(wǎng)通信為GPRS和3G。

GPRS（General Packet Radio Service）是基于GSM 的無線分組電路交換數(shù)據(jù)傳輸方式，它有按需計(jì)費(fèi)、傳輸快速、切換靈活等特點(diǎn)。GPRS與GSM 具有相同的格式，包括頻段、頻率帶寬、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)頻規(guī)則以及TDMA 幀結(jié)構(gòu)。GPRS對(duì)于上行和下行數(shù)據(jù)采用不同的頻段，其工作帶寬在900 MHz 或1 800 MHz，傳輸最大速率能夠達(dá)到9.05～171.2kb/s，傳輸可靠性高，通信時(shí)采用分組交換技術(shù)，實(shí)時(shí)性不是很好。

3G 主要采用的是CDMA（Code Division Multiple Access）技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)頻譜利用率較高，覆蓋面積廣。3G 具有較強(qiáng)的保密性，且系統(tǒng)容量大，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量較高，傳輸速度也較快。

根據(jù)配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)組網(wǎng)方式選用無線公網(wǎng)通信。

3 配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)組網(wǎng)方式

3.1 一般組網(wǎng)方式

一般組網(wǎng)方式分為儲(chǔ)存數(shù)據(jù)組網(wǎng)方式和不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)組網(wǎng)方式，采集器負(fù)責(zé)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，通過2.4GHz射頻發(fā)送給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器通過GPRS/3G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)云端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)。一般組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 一般組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

存儲(chǔ)數(shù)據(jù)組網(wǎng)方式通過網(wǎng)絡(luò)云端服務(wù)器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給局內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)工作站和安卓APP 客戶端，由工作站主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、故障分析和短信通知。局內(nèi)可以在此工作站查看線路運(yùn)行情況。由于局內(nèi)網(wǎng)絡(luò)防火墻的限制需要申請(qǐng)IP白名單或域名白名單，網(wǎng)絡(luò)云端服務(wù)器具有固定IP、固定域名，比較適合申請(qǐng)有效的IP白名單或域名白名單。

不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)組網(wǎng)方式即局內(nèi)無監(jiān)控系統(tǒng)工作站，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)云端服務(wù)器，由云端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。局內(nèi)申請(qǐng)域名或IP白名單后，所有電腦均能訪問云端服務(wù)器查看線路運(yùn)行情況。

3.2 直傳組網(wǎng)方式

直傳組網(wǎng)方式指數(shù)據(jù)不傳外部，直接給到局內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)工作站，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 直傳組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

采用供電局內(nèi)部的SIM 卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可透過局端防火墻，將數(shù)據(jù)直接傳給局內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)工作站 進(jìn)行存儲(chǔ)和讀取。給局內(nèi)服務(wù)器安裝存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫PostgreSQL、訪問本機(jī)數(shù)據(jù)Web服務(wù)器的Apache、Jdk等軟件，然后訪問本地域名服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)。

4 關(guān)于接入自動(dòng)化主站擴(kuò)展

通過以上兩種方式接入防火墻后，選配智能數(shù)據(jù)分析儀來進(jìn)行故障的分析判斷以及和調(diào)度系統(tǒng)或配電主站的通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換，將專用規(guī)約轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的符合配網(wǎng)主站的IEC60870－5－101或IEC60870－5－104規(guī)約，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度系統(tǒng)或配電主站SCADA 系統(tǒng)。

5 結(jié)語

隨著電網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，面向用戶需求的智能電網(wǎng)技術(shù)才能滿足用戶對(duì)電能的需求。配網(wǎng)有其自身的特點(diǎn)，本文根據(jù)配網(wǎng)通信特點(diǎn)提出了配網(wǎng)線路狀態(tài)采集分析系統(tǒng)組網(wǎng)方案，即基于無線公網(wǎng)通信的組網(wǎng)方式，包括一般組網(wǎng)方式以及直傳組網(wǎng)方式，能夠保證配網(wǎng)成熟發(fā)展，又能滿足用戶對(duì)配網(wǎng)提供電能的質(zhì)量要求。

［1］辛培哲，李雋，王玉東，等.智能配電網(wǎng)通信技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)通信，2010，31（11）：14－19.

［2］張嵐，高鵬，王澄.南方電網(wǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的建設(shè)［J］.電力系統(tǒng)通信，2010，31（11）：20－24.

［3］史秋蕓，邱志斌，胡敏，等.3G 通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，27（5）：236－237.

［4］謝偉紅，章健軍.3G 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能配電網(wǎng)的應(yīng)用研究［J］.電信科學(xué)，2010（10）：127－131.

［5］朱永娟.3G 通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究［J］.無線互聯(lián)科技，2012（5）：43－44.