智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的組網(wǎng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

　　【摘要】通信技術(shù)是智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)一次設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備與主站雙向通信，從而提高電力公司與客戶之間的信息交互能力，構(gòu)建智能配用電系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。本文首先闡述了智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，介紹了智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信作用和特點(diǎn)，分析了智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的要求，最后提出了智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了智能配電系統(tǒng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸。

　　【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；配網(wǎng)自動(dòng)化；通信網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)交互

　　智能電網(wǎng)是我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)正快速向全國(guó)推進(jìn)[1~2]。面對(duì)龐大的配電系統(tǒng)，勢(shì)必有海量配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)需要傳輸至主站供電力公司運(yùn)維人員進(jìn)行分析決策，因此需要建立高速、雙向、實(shí)時(shí)和集成的通信系統(tǒng)[3~4]。現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題有以下幾個(gè)方面：

　�、倥渚W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過(guò)多，數(shù)據(jù)并發(fā)量、丟包率等使數(shù)據(jù)采集存在一定的困難；

　　②目前雖然有多種通信技術(shù)和設(shè)備可以使用，但智能配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，城市和農(nóng)村各不相同，缺乏單一的通信方式可以實(shí)現(xiàn)所有智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸需要；

　�、弁ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)作為簡(jiǎn)單的信息連接接口，未考慮通信網(wǎng)絡(luò)功能差異、以及通信技術(shù)差異，容易造成通信網(wǎng)絡(luò)擁塞[5]。

　　針對(duì)智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的傳輸需求，本文首先闡述了我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念，介紹了智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，分析了智能配網(wǎng)自動(dòng)化通信的要求，最后提出了智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，能夠滿足智能配電網(wǎng)性能可靠、價(jià)格合理和技術(shù)先進(jìn)的要求，并為智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的推廣和實(shí)現(xiàn)提供借鑒。

　　1智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)概述

　　根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司提出的智能電網(wǎng)需求，智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電以及通信信息模塊，配電網(wǎng)是電力供應(yīng)鏈的末端，隨著國(guó)家電力改革步伐的進(jìn)一步加快，配電系統(tǒng)作為市場(chǎng)放開(kāi)的重要環(huán)節(jié)而被廣泛關(guān)注。智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是運(yùn)用云計(jì)算、自動(dòng)控制、通信及新的高性能的配電設(shè)備等技術(shù)手段，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行離線與在線的智能化監(jiān)控管理，使配電網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通常包括現(xiàn)場(chǎng)配變終端系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)以及配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)[6]。其中現(xiàn)場(chǎng)配變終端系統(tǒng)主要采集配變數(shù)據(jù)、處理傳送配變數(shù)據(jù)、執(zhí)行主站下發(fā)的控制命令等功能；配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)通過(guò)組建光纖通信網(wǎng)絡(luò)為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)提供安全可靠的高速數(shù)據(jù)傳輸通道，保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳和下發(fā)；配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（supervisorycontrolanddataacquisition，簡(jiǎn)稱為SCADA）、配網(wǎng)管理、停電管理、需求側(cè)響應(yīng)、調(diào)度自動(dòng)化及其他高級(jí)應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)及遙視的“五遙”功能。

　　2智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的作用及特點(diǎn)

　　數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是智能配網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度取決于通信技術(shù)與自動(dòng)化相關(guān)要求的符合度。如果通信網(wǎng)絡(luò)不能有效傳輸、反饋信息，將嚴(yán)重影響正常的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用主要有：

　�、賹�(shí)現(xiàn)信息資源共享；

　　②及時(shí)準(zhǔn)確地將遠(yuǎn)方監(jiān)控單元各種信息上傳至控制中心；

　�、奂皶r(shí)準(zhǔn)確地下發(fā)控制命令調(diào)節(jié)配電網(wǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　由于配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多，其自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模較大，配電數(shù)據(jù)通信的主要特點(diǎn)有：

　�、偻ㄐ啪W(wǎng)點(diǎn)眾多：配電終端多，需要數(shù)量龐大的RTU設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)智能裝置；

　�、趩喂�(jié)點(diǎn)通信數(shù)據(jù)量少：遠(yuǎn)方RTU終端采集和監(jiān)控的對(duì)象是配網(wǎng)線路開(kāi)關(guān)和配變等設(shè)備信息，通信數(shù)據(jù)量十分有限；

　�、鄯植际酵ㄐ耪军c(diǎn)：配電設(shè)備分布廣泛，現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化裝置和RTU與配電設(shè)備安裝距離較近，因此通信站點(diǎn)分布范圍比較廣；

　　④通信距離短：經(jīng)常采用主流與分支流間通信網(wǎng)絡(luò)互相結(jié)合的方法，因此每段的通信距離較短；

　�、菪畔�傳輸多樣：配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的傳輸方式主要有電力載波通信（powerlinecommunication，簡(jiǎn)稱為PLC）、以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Ethernetpassiveopticalnetwork，簡(jiǎn)稱為E-PON）、無(wú)線公網(wǎng)通信、無(wú)線專網(wǎng)通信等單一或混合組網(wǎng)方式。

　　3智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊��?/strong>

　　針對(duì)智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)，智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提出了以下幾點(diǎn)要求：

　�、俑呖煽啃裕阂�求通信系統(tǒng)在室外可靠運(yùn)行，并且在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)冗余鏈路的實(shí)時(shí)保護(hù)；

　�、诘屯顿Y成本：配網(wǎng)終端設(shè)備龐大，信息節(jié)點(diǎn)分布廣泛，開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)保證成本最低化；

　�、鄹咚俾室�求：配變監(jiān)控、負(fù)荷控制監(jiān)控、進(jìn)線監(jiān)控、饋線、開(kāi)閉所等監(jiān)控要求較高的數(shù)據(jù)傳輸速度；

　�、芨叨葦U(kuò)展性：配電系統(tǒng)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展持續(xù)增大，要求信息傳輸網(wǎng)絡(luò)具有足夠的擴(kuò)展性。

　　4配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案

　　4.1通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)

　　根據(jù)智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�求，配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)通常采用以EPON與PLC混合組網(wǎng)技術(shù)，即從變電站敷設(shè)光纖，若通過(guò)現(xiàn)有管道資源無(wú)法鋪設(shè)至關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，則考慮利用電力線路載波通信方式，在光纖所到達(dá)的通信節(jié)點(diǎn)內(nèi)安裝載波設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)單元（opticalnetworkunit，簡(jiǎn)稱為ONU），利用載波設(shè)備采集周邊站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，利用ONU通過(guò)EPON方式將信息傳上送至主站。EPON與PLC混合通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，PLC對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)以下的配電終端按照電力線走向進(jìn)行載波組網(wǎng)，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)載波設(shè)備可以收集、轉(zhuǎn)發(fā)終端數(shù)據(jù)相關(guān)信息，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的ONU通過(guò)接口采集載波設(shè)備收集的信號(hào)，EPON網(wǎng)絡(luò)與ONU實(shí)現(xiàn)連接后，通過(guò)光線路終端（opticallineterminal，簡(jiǎn)稱為OLT）將獲得的數(shù)據(jù)傳送至配網(wǎng)自動(dòng)化子站、載波通信管理機(jī)及配網(wǎng)自動(dòng)化主站管理平臺(tái)。

　　4.2網(wǎng)絡(luò)層次及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　智能配網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)一般采用接入層、匯聚層及核心層三層網(wǎng)絡(luò)，相比二層扁平交換的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而言，三層路由技術(shù)的層次化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化效果明顯，網(wǎng)絡(luò)的安全性得到了較大提升，具備良好的擴(kuò)展性，適用于大型、復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)。智能配網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)的EPON及OLT組網(wǎng)拓?fù)浞桨覆煌�，EPON配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用雙光芯同光纜環(huán)網(wǎng)保護(hù)拓?fù)�、ONU雙向手拉手保護(hù)拓?fù)浼半p向環(huán)形保護(hù)拓?fù)涞榷喾N方案。OLT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎眯切瓮負(fù)�、環(huán)形拓?fù)浠颉靶切危�環(huán)形”拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)送數(shù)據(jù)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要將數(shù)據(jù)發(fā)送至中心節(jié)點(diǎn)，再由中心節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)送到其他節(jié)點(diǎn)，施工較復(fù)雜；環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，會(huì)影響信息傳輸速率，施工方便但成本高。在實(shí)際應(yīng)用中要因地制宜地選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　本文針對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸需求，提出了配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，首先對(duì)智能配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念進(jìn)行了敘述，對(duì)智能配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的作用及特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，分析了智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�求，提出了基于以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)混合電力載波的配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)，并分析了通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層次與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，解決如何采用通信交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與主站及用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)智能配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高速、可靠地雙向通信。

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