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智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信的組網(wǎng)設計畢業(yè)論文
【摘要】通信技術是智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的關鍵技術之一，可實現(xiàn)配網(wǎng)一次設備、自動化設備與主站雙向通信，從而提高電力公司與客戶之間的信息交互能力，構建智能配用電系統(tǒng)，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎。本文首先闡述了智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，介紹了智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信作用和特點，分析了智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信的要求，最后提出了智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡組網(wǎng)的設計方案，實現(xiàn)了智能配電系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸。
【關鍵詞】智能電網(wǎng)；配網(wǎng)自動化；通信網(wǎng)絡；數(shù)據(jù)交互
智能電網(wǎng)是我國電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，隨著現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，我國配網(wǎng)自動化技術正快速向全國推進[1~2]。面對龐大的配電系統(tǒng)，勢必有海量配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)需要傳輸至主站供電力公司運維人員進行分析決策，因此需要建立高速、雙向、實時和集成的通信系統(tǒng)[3~4]�，F(xiàn)有配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)存在的主要問題有以下幾個方面：
�、倥渚W(wǎng)網(wǎng)絡節(jié)點過多，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；
�、谀壳半m然有多種通信技術和設備可以使用，但智能配電網(wǎng)系統(tǒng)結構復雜，城市和農(nóng)村各不相同，缺乏單一的通信方式可以實現(xiàn)所有智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸需要；
③通信網(wǎng)絡作為簡單的信息連接接口，未考慮通信網(wǎng)絡功能差異、以及通信技術差異，容易造成通信網(wǎng)絡擁塞[5]。
針對智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的傳輸需求，本文首先闡述了我國配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的概念，介紹了智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸?shù)奶攸c，分析了智能配網(wǎng)自動化通信的要求，最后提出了智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡架構的設計方案，能夠滿足智能配電網(wǎng)性能可靠、價格合理和技術先進的要求，并為智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的推廣和實現(xiàn)提供借鑒。
1智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)概述
根據(jù)國家電網(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)是電力供應鏈的末端，隨著國家電力改革步伐的進一步加快，配電系統(tǒng)作為市場放開的重要環(huán)節(jié)而被廣泛關注。智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是運用云計算、自動控制、通信及新的高性能的配電設備等技術手段，對配電網(wǎng)進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)濟的運行狀態(tài)。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通常包括現(xiàn)場配變終端系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)以及配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)[6]。其中現(xiàn)場配變終端系統(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)自動化通信系統(tǒng)通過組建光纖通信網(wǎng)絡為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)提供安全可靠的高速數(shù)據(jù)傳輸通道，保證數(shù)據(jù)實時上傳和下發(fā)；配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)實現(xiàn)配電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（supervisorycontrolanddataacquisition，簡稱為SCADA）、配網(wǎng)管理、停電管理、需求側響應、調(diào)度自動化及其他高級應用功能，實現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)及遙視的“五遙”功能。
2智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信的作用及特點
數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡是智能配網(wǎng)自動化的基礎，配電網(wǎng)的自動化程度取決于通信技術與自動化相關要求的符合度。如果通信網(wǎng)絡不能有效傳輸、反饋信息，將嚴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)絡在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的作用主要有：
①實現(xiàn)信息資源共享；
②及時準確地將遠方監(jiān)控單元各種信息上傳至控制中心；
③及時準確地下發(fā)控制命令調(diào)節(jié)配電網(wǎng)執(zhí)行機構。
由于配電網(wǎng)絡節(jié)點多，其自動化系統(tǒng)規(guī)模較大，配電數(shù)據(jù)通信的主要特點有：
�、偻ㄐ啪W(wǎng)點眾多：配電終端多，需要數(shù)量龐大的RTU設備和現(xiàn)場智能裝置；
�、趩喂�(jié)點通信數(shù)據(jù)量少：遠方RTU終端采集和監(jiān)控的對象是配網(wǎng)線路開關和配變等設備信息，通信數(shù)據(jù)量十分有限；
③分布式通信站點：配電設備分布廣泛，現(xiàn)場的自動化裝置和RTU與配電設備安裝距離較近，因此通信站點分布范圍比較廣；
�、芡ㄐ啪嚯x短：經(jīng)常采用主流與分支流間通信網(wǎng)絡互相結合的方法，因此每段的通信距離較短；
⑤信息傳輸多樣：配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)的傳輸方式主要有電力載波通信（powerlinecommunication，簡稱為PLC）、以太無源光網(wǎng)絡（Ethernetpassiveopticalnetwork，簡稱為E-PON）、無線公網(wǎng)通信、無線專網(wǎng)通信等單一或混合組網(wǎng)方式。
3智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?/strong>
針對智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信的特點，智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸提出了以下幾點要求：
①高可靠性：要求通信系統(tǒng)在室外可靠運行，并且在關鍵節(jié)點實現(xiàn)冗余鏈路的實時保護；
②低投資成本：配網(wǎng)終端設備龐大，信息節(jié)點分布廣泛，開發(fā)過程中應保證成本最低化；
�、鄹咚俾室螅号渥儽O(jiān)控、負荷控制監(jiān)控、進線監(jiān)控、饋線、開閉所等監(jiān)控要求較高的數(shù)據(jù)傳輸速度；
④高度擴展性：配電系統(tǒng)隨著經(jīng)濟的發(fā)展持續(xù)增大，要求信息傳輸網(wǎng)絡具有足夠的擴展性。
4配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡組網(wǎng)方案
4.1通信網(wǎng)絡組網(wǎng)技術
根據(jù)智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�，配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡通常采用以EPON與PLC混合組網(wǎng)技術，即從變電站敷設光纖，若通過現(xiàn)有管道資源無法鋪設至關鍵節(jié)點，則考慮利用電力線路載波通信方式，在光纖所到達的通信節(jié)點內(nèi)安裝載波設備和光網(wǎng)絡單元（opticalnetworkunit，簡稱為ONU），利用載波設備采集周邊站點的數(shù)據(jù)信息，利用ONU通過EPON方式將信息傳上送至主站。EPON與PLC混合通信網(wǎng)絡架構如圖1所示，PLC對關鍵節(jié)點以下的配電終端按照電力線走向進行載波組網(wǎng)，關鍵節(jié)點載波設備可以收集、轉發(fā)終端數(shù)據(jù)相關信息，關鍵節(jié)點的ONU通過接口采集載波設備收集的信號，EPON網(wǎng)絡與ONU實現(xiàn)連接后，通過光線路終端（opticallineterminal，簡稱為OLT）將獲得的數(shù)據(jù)傳送至配網(wǎng)自動化子站、載波通信管理機及配網(wǎng)自動化主站管理平臺。
4.2網(wǎng)絡層次及拓撲結構
智能配網(wǎng)自動化通信網(wǎng)絡一般采用接入層、匯聚層及核心層三層網(wǎng)絡，相比二層扁平交換的網(wǎng)絡架構而言，三層路由技術的層次化網(wǎng)絡架構優(yōu)化效果明顯，網(wǎng)絡的安全性得到了較大提升，具備良好的擴展性，適用于大型、復雜的配電網(wǎng)絡。智能配網(wǎng)自動化通信網(wǎng)絡的EPON及OLT組網(wǎng)拓撲方案不同，EPON配電網(wǎng)絡的拓撲結構采用雙光芯同光纜環(huán)網(wǎng)保護拓撲、ONU雙向手拉手保護拓撲及雙向環(huán)形保護拓撲等多種方案。OLT網(wǎng)絡拓撲采用星形拓撲、環(huán)形拓撲或“星形＋環(huán)形”拓撲結構。星型網(wǎng)絡中，發(fā)送數(shù)據(jù)的每個節(jié)點都要將數(shù)據(jù)發(fā)送至中心節(jié)點，再由中心節(jié)點將數(shù)據(jù)送到其他節(jié)點，施工較復雜；環(huán)型網(wǎng)絡中，由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過各個節(jié)點，當環(huán)中節(jié)點過多時，會影響信息傳輸速率，施工方便但成本高。在實際應用中要因地制宜地選擇拓撲結構設計通信網(wǎng)絡。
5結語
本文針對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸需求，提出了配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡組網(wǎng)設計方案，首先對智能配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的概念進行了敘述，對智能配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信的作用及特點進行了系統(tǒng)的闡述，分析了智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�，提出了基于以太無源光網(wǎng)絡混合電力載波的配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡組網(wǎng)技術，并分析了通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡層次與拓撲結構，解決如何采用通信交換設備實現(xiàn)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)與主站及用戶進行數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)絡設計問題，實現(xiàn)智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高速、可靠地雙向通信。
參考文獻
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