淺議智能輸電網(wǎng)線路狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

朱正凱

【摘要】 隨著科學(xué)傳感技術(shù)及國內(nèi)智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中輸電設(shè)施的管理已經(jīng)由最初的數(shù)字化、可視化，不斷的向智能化方向發(fā)展。本文基于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸要求，研究出多種適合輸電線路狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ拍Ｊ?，對于不同?yīng)用條件給予相應(yīng)的通信系統(tǒng)方案設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】 智能輸電網(wǎng) 監(jiān)測系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸

一、智能輸電網(wǎng)線路狀態(tài)監(jiān)測中數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)在相關(guān)技術(shù)方面的研究起步比較晚，在21世紀(jì)初，我國開始對供電部門及發(fā)電廠等設(shè)施設(shè)備進(jìn)行定期的檢查維修，但初期的檢修方式是都是借鑒以往的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)而定，在執(zhí)行方面技術(shù)較差，比較死板。

而對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境等影響因素的考慮也不夠全面，一直存在工作效率低、檢修耗時較長、檢修費(fèi)用高等不同的問題，而這些問題的存在也直接的影響到電網(wǎng)長期發(fā)展。

隨著傳感器設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)技術(shù)等不同學(xué)科技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的輸電線路在數(shù)據(jù)存儲、遠(yuǎn)端測量、實(shí)時響應(yīng)等方面已經(jīng)具有較高的技術(shù)條件支撐，這也讓輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)水平取得了更加良好的發(fā)展，讓數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)[1]。

在目前的電力系統(tǒng)中，輸電線路防盜監(jiān)測技術(shù)、輸電線路舞動監(jiān)測技術(shù)、輸電線路溫度在線監(jiān)測技術(shù)、氧化性避雷器監(jiān)測技術(shù)、輸電線路絕緣子污移在線監(jiān)測技術(shù)等輸電線路監(jiān)測技術(shù)運(yùn)行都較為成熟。

二、輸電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)

結(jié)合國家發(fā)布的《輸電線路狀態(tài)監(jiān)測代理技術(shù)規(guī)范》及《輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》[2]等相關(guān)法規(guī)，確定輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)見圖1。

由圖1可知，該系統(tǒng)包括主站、狀態(tài)監(jiān)測裝置（CMD）和狀態(tài)監(jiān)測代理（CMA）三部分，其中主站由狀態(tài)接入網(wǎng)關(guān)機(jī)（CAG）構(gòu)成，主站系統(tǒng)（MSS）包含了CAG、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、數(shù)據(jù)整理加工以及系統(tǒng)的各類狀態(tài)監(jiān)測功能等模塊，可以進(jìn)行各類輸變電設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，完成數(shù)據(jù)信息的集中存儲、管理及應(yīng)用。

而CAG是布設(shè)在主站系統(tǒng)的一類關(guān)口設(shè)備，分為線路CAG和變電CAG，可以和狀態(tài)監(jiān)測代理CMA或CAC進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程連接，及時得到、校驗(yàn)并控制CMA或CAC傳輸?shù)母黝悹顟B(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。

CMA是一種可以在某個局域范圍內(nèi)對各類輸電線路狀態(tài)進(jìn)行管理、協(xié)同的監(jiān)測代理裝置，集聚了各類狀態(tài)監(jiān)測裝置的測量數(shù)據(jù)，取代狀態(tài)監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)和主站系統(tǒng)的安全、雙向數(shù)據(jù)通信。

CMA連接了一組不同類型、廠家及線路的狀態(tài)監(jiān)測裝置，有效完成了輸電線路各類狀態(tài)監(jiān)測裝置的標(biāo)準(zhǔn)化、安全化、智能化接入等。

CMD是一種安放于被監(jiān)測輸變電設(shè)備上的狀態(tài)數(shù)據(jù)收集、管理及通信的裝置，實(shí)現(xiàn)與狀態(tài)監(jiān)測代理、狀態(tài)接入控制器、綜合監(jiān)測單元等模塊的信息交互。

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置可傳輸控制指令給數(shù)據(jù)采集單元，整個主站部署于國網(wǎng)公司的總部、網(wǎng)公司及省公司，借助電力通信光纖骨干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互間的通信，CAG屬于布設(shè)于主站邊緣的裝置，其作用類似網(wǎng)關(guān)，借助CMA連接到主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，故CAG通常設(shè)立在省局。CMA屬于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的中間橋梁部分，借助11、12接口和CMD、CAG相連，通常位于桿塔上或變電站處。CMD屬于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的末端節(jié)點(diǎn)，地處塔桿上。

三、在輸電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中有效應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

3.1 CMA技術(shù)方案

目前，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中已不存在單純的通信設(shè)備，主要通過CMA設(shè)備組網(wǎng)進(jìn)行通信。CMA設(shè)備屬于通信組網(wǎng)中的主要設(shè)備，配置了多個接口通信模塊，既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的附加處理，又可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多方位通信。CMA和CAG通過12接口通信協(xié)議連接，因CMA和CAG相距很遠(yuǎn)，此間所需通信網(wǎng)絡(luò)多且復(fù)雜，故選用混合組網(wǎng)方式將各類專網(wǎng)通信方式進(jìn)行組合并投入使用，可選擇以太網(wǎng)光纖通信模塊、無源光網(wǎng)絡(luò)光纖通信模塊、無線專網(wǎng)通信模塊等三個模塊中任意二者的混合組網(wǎng)。

CMA和CMD通過11接口通信協(xié)議連接，距離較近，可選用網(wǎng)絡(luò)模塊包括以太網(wǎng)電通信模塊、無線專網(wǎng)通信模塊、串口模塊等。

由以上分析得出，全功能CMA必須包含幾個模塊：CMA核心處理模塊、安全加密模塊、電源供電模塊、11接口模塊及12接口模塊等，其中11接口模塊由以太網(wǎng)電通信模塊、無線專網(wǎng)通信模塊及串口模塊三部分構(gòu)成；12接口模塊由以太網(wǎng)光纖通信模塊、無線公網(wǎng)通信模塊、OLT_PON通信模塊、無線專網(wǎng)通信模塊及ONU_PON通信模塊五部分構(gòu)成。

全功能CMA其模塊種類較多，成本很高，且功耗相對較大，故在實(shí)際輸電網(wǎng)絡(luò)中使用時會進(jìn)行適當(dāng)裁剪和系列化處理，盡可能避免資源浪費(fèi)，只配備相對必要的通信模塊。

3.2 典型設(shè)計方案

3.2.1含OPGW資源系統(tǒng)

1）CMD處于有光纜接頭盒的桿塔上：

此塔桿需安設(shè)一個CMA，借助光纖通信模塊與主站CAG進(jìn)行通信。對于光纖通信模塊以上的通信方式，常常從無源光網(wǎng)絡(luò)光纖通信模塊和以太網(wǎng)光纖通信模塊中選擇。

2）CMD處于無光纜接頭盒的桿塔上：

最簡單方式是在CMD自身系統(tǒng)配置有無線專網(wǎng)通信模塊的AC模式，借助無線專網(wǎng)通信模塊和臨近的CMA（即已配置為AP模式）實(shí)施通信。

當(dāng)CMA處于有光纜接頭盒的桿塔上，CMD和CMA借助11接口進(jìn)行通信，通過12接口實(shí)現(xiàn)向上通信。對于光纖通信模塊以上的通信方式，常備有的最佳選擇是無源光網(wǎng)絡(luò)光纖通信和以太網(wǎng)光纖通信等方式。

當(dāng)CMA距有光纜接頭盒桿塔相對很遠(yuǎn)時，甚至直接通信出現(xiàn)障礙時可選擇無線專網(wǎng)通信模塊的無線中繼方式完成通信[2]。

其中，CMA0和CMD借助11接口的無線專網(wǎng)通信模塊實(shí)現(xiàn)通信功能，CMA1和CMA0則借助12接口的無線專網(wǎng)通信模塊實(shí)現(xiàn)通信功能。

此時，CMA的上行通信主要是指CMA0和CMA1之間借助無線專網(wǎng)通信模塊完成的通信，這就對CMA0提出更高要求，必須具備無線專網(wǎng)通信模塊的中繼能力。無線專網(wǎng)通信模式下，CMA1是AP模式，CMA0是中繼模式，CMD是AC模式。

3.2.2不含OPGW資源系統(tǒng)

1）CMD附近存在有OPGW資源的線路：

借助無線模式與有OPGW光纜資源的線路搭設(shè)通信通道，通過其OPGW資源完成CMD模塊的系統(tǒng)接入，亦可通過無線公網(wǎng)通信模式完成CMD模塊的系統(tǒng)接入。

2）CMD附件不存在有OPGW資源的線路：

這種情況只可以通過無線公網(wǎng)通信模式實(shí)現(xiàn)CMD模塊的系統(tǒng)接入。

四、結(jié)束語

綜上所述，數(shù)據(jù)通信方式在數(shù)據(jù)傳輸方面存在很多問題，如數(shù)據(jù)傳輸不及時、速度慢、通信費(fèi)用高等。在智能化逐步深入科技發(fā)展的同時，為更進(jìn)一步提升輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、?shí)時性及安全性，優(yōu)化通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完善通信組網(wǎng)方式，改進(jìn)接口技術(shù)等是最佳的應(yīng)對方案，對于輸變電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)具有重要意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王德文，王艷，邸劍.智能變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2011（18）：51-56.

[2]DL/T 1430—2015，變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2015.