配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的分析與研究

孫軍

摘要：近年來，我國電力行業(yè)的配電網(wǎng)正逐步向智能化方向發(fā)展，配電網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)種類越來越多，且對(duì)配電網(wǎng)通信技術(shù)提出了更高的要求?；诖耍恼聦?duì)配電自動(dòng)化中通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體原則進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并探討了配電網(wǎng)通信自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)踐，希望對(duì)相關(guān)研究有所幫助。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動(dòng)化通信系統(tǒng)；原則；構(gòu)建

引言

在當(dāng)前形勢(shì)下，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)在全面分析各種通信技術(shù)特點(diǎn)、性能和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，合理選擇配電網(wǎng)通信自動(dòng)化技術(shù)，構(gòu)建配電網(wǎng)通信自動(dòng)化系統(tǒng)。配電自動(dòng)化屬信息管理系統(tǒng)，其融合了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及相關(guān)電力系統(tǒng)技術(shù)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，把通信技術(shù)及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)在配電網(wǎng)監(jiān)控方面的應(yīng)用稱為配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，其以提高供電服務(wù)質(zhì)量、提高供電可靠性、提高配電網(wǎng)絡(luò)管理水平及提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為最終目標(biāo)。

1配電自動(dòng)化中通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體原則

在設(shè)計(jì)配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)時(shí)，通常應(yīng)遵循全方位規(guī)劃設(shè)計(jì)、分布逐級(jí)實(shí)施的原則來進(jìn)行，具體包括如下幾個(gè)方面：第一，站在宏觀的角度進(jìn)行考慮，對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用，以使通信網(wǎng)絡(luò)的寬帶速度與容量能夠與電網(wǎng)通信數(shù)據(jù)自動(dòng)化的要求相符，還要確保所使用的網(wǎng)絡(luò)具備可擴(kuò)展性和易管理性的特征；第二，在布置實(shí)施通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，一定要確保其清晰合理，并應(yīng)采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，切不可出現(xiàn)與其它通信網(wǎng)絡(luò)交叉合并的現(xiàn)象。對(duì)于通信系統(tǒng)的管理要采取統(tǒng)一的模式，并要盡量與上一級(jí)管理中心靠攏；第三，在通信設(shè)備與實(shí)施技術(shù)上要選擇經(jīng)過國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)驗(yàn)證過的先進(jìn)設(shè)備技術(shù)，對(duì)于實(shí)施過程中出現(xiàn)的任何技術(shù)難題與疑問都能有理可依有據(jù)可查；第四，實(shí)施過程中各個(gè)地方因經(jīng)濟(jì)情況不同導(dǎo)致的配電網(wǎng)發(fā)展情況不同，通信系統(tǒng)建設(shè)也要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)，不能一蹴而就，要步步為營、循序漸進(jìn)；第五，通信系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)施發(fā)展離不開經(jīng)濟(jì)的支持，而這項(xiàng)工程又是一項(xiàng)投資巨大的工程，因此我們考慮實(shí)施方案時(shí)要充分考慮實(shí)施時(shí)的基礎(chǔ)費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，綜合比較，擇優(yōu)而用。

2配電網(wǎng)通信自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)踐

2.1配電網(wǎng)通信自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)

對(duì)于通信自動(dòng)化系統(tǒng)而言，其主體架構(gòu)具體包括主站系統(tǒng)層、通信系統(tǒng)層與終端系統(tǒng)層三個(gè)層次。一般情況下，自動(dòng)化系統(tǒng)主站會(huì)設(shè)置在變電站的調(diào)度中心，通過通信自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將配電網(wǎng)采集終端信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸送到自動(dòng)化系統(tǒng)主站，然后再對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一處理。與通信自動(dòng)化系統(tǒng)類似，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)也分為三個(gè)層次，分別為骨干通信網(wǎng)、接入通信網(wǎng)與終端層。首先，接入層對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先處理，然后根據(jù)其權(quán)重大小篩選、上傳，以免出現(xiàn)信息擁擠現(xiàn)象。在此過程中，骨干通信網(wǎng)可以有效實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)通信子站和配點(diǎn)網(wǎng)通信主站之間的實(shí)時(shí)通信，通常采用的是光纖通信技術(shù)手段；對(duì)于接入通信網(wǎng)而言，其作用是實(shí)現(xiàn)終端層到配電網(wǎng)各個(gè)通信子站的通信，可采用的技術(shù)手段有光纖通信技術(shù)、載波通信技術(shù)和無線通信技術(shù)等。

2.2配電網(wǎng)通信自動(dòng)化系統(tǒng)各層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.2.1核心層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)部分供電局已經(jīng)投入使用的通信網(wǎng)絡(luò)主要包括MSTP光纖傳輸網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，各通信子站實(shí)現(xiàn)了光纖全覆蓋，因此，將大部分通信子站設(shè)在變電站。通過綜合分析，核心層所承擔(dān)的主要任務(wù)是配電網(wǎng)通信子站至主站的相關(guān)業(yè)務(wù)處理，通過MSTP光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在核心層通信組網(wǎng)過程中，利用MSTP光纖傳輸網(wǎng)傳輸業(yè)務(wù)信息和相關(guān)數(shù)據(jù)。通常來說，如果通信子站位置的MSTP存在空余端口，就可以對(duì)MSTP光傳輸與設(shè)備板卡進(jìn)行利用，通過SDH或MSTP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將變電站配電網(wǎng)中的相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息傳送到電力調(diào)度中心。當(dāng)調(diào)度中心的MSTP技術(shù)設(shè)備將業(yè)務(wù)落實(shí)以后，就可以通過對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)的運(yùn)用將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳送到電網(wǎng)系動(dòng)化主站系統(tǒng)中。

2.2.2接入層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，而且電氣設(shè)備數(shù)量和支線比較多，具有終端分布廣等特點(diǎn)；而無線通信覆蓋范圍廣，具有組網(wǎng)靈活、架構(gòu)方便、終端接入簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。因此，配電網(wǎng)通信自動(dòng)化系統(tǒng)的接入層建議選用無線專網(wǎng)通信模式，這樣可以有效滿足配電網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)處理的需求。在接入層通信組網(wǎng)過程中，其通信網(wǎng)絡(luò)采用的是TD-LTE技術(shù)條件下的電力無線專網(wǎng)技術(shù)。該層為用戶終端提供了有效的無線信號(hào)接入端口，用戶終端層利用無線空中接口可實(shí)現(xiàn)與接入層基站的有效連接，接入層通過電力系統(tǒng)光纖通信專網(wǎng)建立與核心網(wǎng)絡(luò)層的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)無線資源管理和業(yè)務(wù)調(diào)度等功能。無線專網(wǎng)可采用兩種方式來實(shí)現(xiàn)ULAN：第一，基于IP的連接方式，也就是不同的終端差異性IP網(wǎng)段；第二，基于MAC地址的連接方式。通過系列實(shí)踐可以得知，對(duì)于每一個(gè)終端MAC地址來說，其都具有唯一性的特點(diǎn)，所以，要想有效劃分ULAN，就可以利用終端MAC地址來進(jìn)行。具體實(shí)施步驟如下：第一，在無線專網(wǎng)交換機(jī)上對(duì)物理端口進(jìn)行指定，并要將其與VPN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)；第二，通過對(duì)現(xiàn)代無線專網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的利用，來對(duì)接入終端進(jìn)行VLAN劃分，劃分的方式主要包括IP網(wǎng)段劃分與MAC地址綁定兩種，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況而定；第三，將無線專網(wǎng)ULAN網(wǎng)與電力VPN網(wǎng)連接在一起。對(duì)于配電網(wǎng)無線專網(wǎng)來說，其只是一種傳輸通道，所以，數(shù)據(jù)信息需要傳送到不同的系統(tǒng)，然后再對(duì)其進(jìn)行縱、橫向的安全隔離。

2.2.3終端層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在終端層通信自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，終端層和接入層之問利用無線專網(wǎng)進(jìn)行連接通信，終端層的任務(wù)是對(duì)開關(guān)站、配電房和環(huán)網(wǎng)柜等配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)檢測(cè)。配電網(wǎng)終端層的通信方式如圖2所示。

終端層的設(shè)備需要安裝CPE，安裝的基本要求如下：CPE電源為24V，采用DC供電模式，由DTU提供，并且要保證停電時(shí)利用DTU蓄電池供電（CPE與DTU之問通過網(wǎng)線相連）。如果有現(xiàn)成的建筑結(jié)構(gòu)可以利用，則CPE可以置于室內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢?，將天線安裝在屋頂抱桿之上；如果沒有現(xiàn)成的建筑結(jié)構(gòu)可以利用，就要在環(huán)網(wǎng)柜周邊再裝一個(gè)落地3米的抱桿，并要將CPE放置在環(huán)網(wǎng)柜中，在抱桿上還要固定天線。通過實(shí)踐可以知道，對(duì)于DTU供電功率來說，其會(huì)受到環(huán)網(wǎng)柜空間的影響，所以每一個(gè)配電網(wǎng)終端都要通過CPE接入。

結(jié)束語

總的來說，通過對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了解，可以更好地指導(dǎo)相關(guān)人員對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電能設(shè)備與通信技術(shù)的有效結(jié)合，從而使其更好地為人類服務(wù)，促進(jìn)電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

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