通信自動化系統在配電網中的分析與應用

王大為

摘 要：智能電網的實現依賴于高速、可靠的電力通信網絡系統，在信息資源共享的基礎上，通過用戶終端，在用戶之間、用戶與電網和電網之間建立網絡數據互動關系，從而實現配電網信息數據的實時、高速、準確傳輸。對配電網通信自動化系統建設的要求進行了介紹，并在此基礎上，就如何構建配電網通信自動化系統提出一些建議，以供參考。

關鍵詞：配電網；通信系統；自動化；信息數據

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0140-02

近年來，我國電力行業的配電網正逐步向智能化方向發展，配電網自動化業務種類越來越多，且對配電網通信技術提出了更高的要求。在當前形勢下，電力企業應當在全面分析各種通信技術特點、性能和技術要求的基礎上，合理選擇配電網通信自動化技術，構建配電網通信自動化系統。

1 配電網通信自動化系統的基本要求

在當前時代背景下，配電網通信自動化系統應當滿足配電網的客觀發展要求，同時還要考慮未來的發展需求。由于配電網通信自動化系統的構建受配電網結構、經濟環境條件的限制，因此，配電網通信自動化系統在建設過程中，應當充分考慮組網技術、傳輸介質以及網絡架構和相關設備的選型，應當與配電網系統的特點、建設規模、具體的業務要求和未來的發展要求相適應。在此過程中，需要合理地利用現存的通信網絡資源，設計配電網通信自動化網絡架構。對于某一項目而言，如果無線專網覆蓋范圍內既有生產控制大區終端，又有管理信息大區終端，但是根據無線系統自身的特點和性質，難以在數據信息采集過程中對所采集到的相關數據信息進行業務劃分時，本次組網應當采用將數據信息匯總到核心交換機之中，經防火墻傳至配網自動化和計量自動化系統中。

實踐中，為了實現用戶的增加、業務的擴展，本文所研究和建設的配電網通信自動化系統應當有一定的冗余，并且要充分考慮經濟性、合理性原則，采用現代化科學通信技術手段，提高數據信息的傳輸質量和傳輸效率，同時，還可以有效節約資源，縮短項目的建設周期。配電網自動化通信系統在建設過程中應當滿足配電網通信需求，要求具有較高的安全性和可靠性，并且具有速率高，帶寬、組網結構科學，合理，覆蓋范圍廣，接入靈活等特點，確保擬建配電網系統的安全性、經濟性和高效性。在組建通信網絡系統時，應當充分考慮以下三方面的問題：①充分利用接口組網的經濟性條件，采取適合現有網絡技術的組網方式；②盡可能多地利用現有資源和技術手段，確保該系統建設的節約性；③充分考慮配電網通信自動化系統網絡數據信息采集、傳輸的及時性，在各分區網絡之間采用劃分不同的通信方式來保證數據信息的安全性和可靠性。

2 配電網通信自動化系統的構建與實踐

2.1 配電網通信自動化系統架構

配電網通信自動化系統的主體架構包括三個層次，即主站系統層、通信系統層和終端系統層。通常情況下，在變電站調度中心設自動化系統主站，經通信自動化網絡系統，將配電網采集終端信息數據統一送至自動化系統主站，然后對其進行集中處理。配電網自動化系統與通信自動化系統非常相似，也分為三個主要層次，即骨干通信網（核心層）、接入通信網（接入層）和終端層。首先，接入層對相關信息數據進行預先處理，然后根據其權重大小篩選、上傳，以免出現信息擁擠現象。在此過程中，骨干通信網可以有效實現配電網通信子站和配點網通信主站之間的實時通信，通常采用的是光纖通信技術手段；對于接入通信網而言，其作用是實現終端層到配電網各個通信子站的通信，可采用的技術手段有光纖通信技術、載波通信技術和無線通信技術等。圖1是一個較為典型的配電網通信自動化系統拓撲圖。

2.2 配電網通信自動化系統各層設計要點

2.2.1 核心層設計要點

經調查發現，國內部分供電局已經投入使用的通信網絡主要包括MSTP 光纖傳輸網、綜合業務數據網和調度數據網，各通信子站實現了光纖全覆蓋，因此，將大部分通信子站設在變電站。通過綜合分析，核心層所承擔的主要任務是配電網通信子站至主站的相關業務處理，通過MSTP光纖傳輸網絡和相關技術來實現。在核心層通信組網過程中，利用MSTP光纖傳輸網傳輸業務信息和相關數據。一般而言，當通信子站位置的MSTP存在空余端口時，可利用MSTP光傳輸技術和設備板卡，將匯集于變電站配電網的相關業務數據信息，經SDH或MSTP網絡系統送至電力調度中心；調度中心的MSTP技術設備將業務落地以后，利用工業以太網將相關數據信息傳至配電網自動化主站系統中。

2.2.2 接入層設計要點

配電網絡系統結構非常復雜，而且電氣設備數量和支線比較多，具有終端分布廣等特點；而無線通信覆蓋范圍廣，具有組網靈活、架構方便、終端接入簡單等優勢。因此，配電網通信自動化系統的接入層建議選用無線專網通信模式，這樣可以有效滿足配電網相關業務處理的需求。在接入層通信組網過程中，其通信網絡采用的是TD-LTE技術條件下的電力無線專網技術。該層為用戶終端提供了有效的無線信號接入端口，用戶終端層利用無線空中接口可實現與接入層基站的有效連接，接入層通過電力系統光纖通信專網建立與核心網絡層的聯系，實現無線資源管理和業務調度等功能。無線專網可采用兩種方式來實現VLAN：①基于IP的連接方式，即為不同的終端劃分差異性IP網段；②基于MAC地址的連接方式。

由實踐可知，由于每一個終端MAC地址都具有唯一性特點，因此，可根據終端MAC 地址來實現對VLAN的有效劃分。具體操作如下：①在無線專網交換機上指定準確的物理接口，并且與VPN網絡一一對應。②利用現代無線專網網關設備，對接入終端實施VLAN劃分，方式有兩種，即IP網段劃分和MAC地址綁定，具體根據實際情況來選擇。③將無線專網VLAN網和電力VPN網進行有效的互通。由于配電網無線專網只是一種傳

輸通道，因此，數據信息需傳送至不同的系統以后，再進行縱、橫向的安全隔離。

2.2.3 終端層設計要點

在終端層通信自動化系統設計過程中，終端層和接入層之間利用無線專網進行連接通信，終端層的任務是對開關站、配電房和環網柜等配網節點相關設備進行信息數據采集和狀態檢測。配電網終端層的通信方式如圖2所示。

對于終端層而言，該層設備需安裝CPE，基本要求如下：CPE電源為24 V，采用DC供電模式，由DTU提供，并且要保證停電時利用DTU蓄電池供電（CPE與DTU之間通過網線相連）。如果有現成的建筑結構可以利用，則CPE可以置于室內適當的位置，將天線安裝在屋頂抱桿之上；如果沒有現成的建筑結構可以利用，則在環網柜周圍加裝落地3 m左右的抱桿，并且將CPE置于環網柜中，將天線固定在抱桿之上。由實踐可知，由于DTU 供電功率會受到環網柜空間的限制，因此，每一個配電網終端都經CPE接入。

3 結束語

通過對配電網通信自動化系統的構建與測試可以看出，現代化專網技術既可以滿足配電網通信自動化的需求，又可以滿足配電網在未來發展中的業務要求，表現出移動性、便捷性和靈活性等特點，應用效果非常顯著。同時，筆者認為，相關技術人員應當不斷地創新和改進組網技術。只有這樣，才能保持與時俱進，才能提高配電網通信自動化系統的安全性和可靠性。

參考文獻

[1]許雯旸.智能配電網與配電自動化[J].科技創新導報，2011（34）.

[2]林永軍，施玉杰.配電網自動化使用技術[M].北京：中國水力水電出版社，2008.

[3]閻陽.配網自動化通信技術的研究[D].保定：華北電力大學，2011.

[4]張淦.配電網自動化通信系統研究及應用[D].鄭州：鄭州大學，2011.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：智能電網的實現依賴于高速、可靠的電力通信網絡系統，在信息資源共享的基礎上，通過用戶終端，在用戶之間、用戶與電網和電網之間建立網絡數據互動關系，從而實現配電網信息數據的實時、高速、準確傳輸。對配電網通信自動化系統建設的要求進行了介紹，并在此基礎上，就如何構建配電網通信自動化系統提出一些建議，以供參考。

關鍵詞：配電網；通信系統；自動化；信息數據

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0140-02

近年來，我國電力行業的配電網正逐步向智能化方向發展，配電網自動化業務種類越來越多，且對配電網通信技術提出了更高的要求。在當前形勢下，電力企業應當在全面分析各種通信技術特點、性能和技術要求的基礎上，合理選擇配電網通信自動化技術，構建配電網通信自動化系統。

1 配電網通信自動化系統的基本要求

在當前時代背景下，配電網通信自動化系統應當滿足配電網的客觀發展要求，同時還要考慮未來的發展需求。由于配電網通信自動化系統的構建受配電網結構、經濟環境條件的限制，因此，配電網通信自動化系統在建設過程中，應當充分考慮組網技術、傳輸介質以及網絡架構和相關設備的選型，應當與配電網系統的特點、建設規模、具體的業務要求和未來的發展要求相適應。在此過程中，需要合理地利用現存的通信網絡資源，設計配電網通信自動化網絡架構。對于某一項目而言，如果無線專網覆蓋范圍內既有生產控制大區終端，又有管理信息大區終端，但是根據無線系統自身的特點和性質，難以在數據信息采集過程中對所采集到的相關數據信息進行業務劃分時，本次組網應當采用將數據信息匯總到核心交換機之中，經防火墻傳至配網自動化和計量自動化系統中。

實踐中，為了實現用戶的增加、業務的擴展，本文所研究和建設的配電網通信自動化系統應當有一定的冗余，并且要充分考慮經濟性、合理性原則，采用現代化科學通信技術手段，提高數據信息的傳輸質量和傳輸效率，同時，還可以有效節約資源，縮短項目的建設周期。配電網自動化通信系統在建設過程中應當滿足配電網通信需求，要求具有較高的安全性和可靠性，并且具有速率高，帶寬、組網結構科學，合理，覆蓋范圍廣，接入靈活等特點，確保擬建配電網系統的安全性、經濟性和高效性。在組建通信網絡系統時，應當充分考慮以下三方面的問題：①充分利用接口組網的經濟性條件，采取適合現有網絡技術的組網方式；②盡可能多地利用現有資源和技術手段，確保該系統建設的節約性；③充分考慮配電網通信自動化系統網絡數據信息采集、傳輸的及時性，在各分區網絡之間采用劃分不同的通信方式來保證數據信息的安全性和可靠性。

2 配電網通信自動化系統的構建與實踐

2.1 配電網通信自動化系統架構

配電網通信自動化系統的主體架構包括三個層次，即主站系統層、通信系統層和終端系統層。通常情況下，在變電站調度中心設自動化系統主站，經通信自動化網絡系統，將配電網采集終端信息數據統一送至自動化系統主站，然后對其進行集中處理。配電網自動化系統與通信自動化系統非常相似，也分為三個主要層次，即骨干通信網（核心層）、接入通信網（接入層）和終端層。首先，接入層對相關信息數據進行預先處理，然后根據其權重大小篩選、上傳，以免出現信息擁擠現象。在此過程中，骨干通信網可以有效實現配電網通信子站和配點網通信主站之間的實時通信，通常采用的是光纖通信技術手段；對于接入通信網而言，其作用是實現終端層到配電網各個通信子站的通信，可采用的技術手段有光纖通信技術、載波通信技術和無線通信技術等。圖1是一個較為典型的配電網通信自動化系統拓撲圖。

2.2 配電網通信自動化系統各層設計要點

2.2.1 核心層設計要點

經調查發現，國內部分供電局已經投入使用的通信網絡主要包括MSTP 光纖傳輸網、綜合業務數據網和調度數據網，各通信子站實現了光纖全覆蓋，因此，將大部分通信子站設在變電站。通過綜合分析，核心層所承擔的主要任務是配電網通信子站至主站的相關業務處理，通過MSTP光纖傳輸網絡和相關技術來實現。在核心層通信組網過程中，利用MSTP光纖傳輸網傳輸業務信息和相關數據。一般而言，當通信子站位置的MSTP存在空余端口時，可利用MSTP光傳輸技術和設備板卡，將匯集于變電站配電網的相關業務數據信息，經SDH或MSTP網絡系統送至電力調度中心；調度中心的MSTP技術設備將業務落地以后，利用工業以太網將相關數據信息傳至配電網自動化主站系統中。

2.2.2 接入層設計要點

配電網絡系統結構非常復雜，而且電氣設備數量和支線比較多，具有終端分布廣等特點；而無線通信覆蓋范圍廣，具有組網靈活、架構方便、終端接入簡單等優勢。因此，配電網通信自動化系統的接入層建議選用無線專網通信模式，這樣可以有效滿足配電網相關業務處理的需求。在接入層通信組網過程中，其通信網絡采用的是TD-LTE技術條件下的電力無線專網技術。該層為用戶終端提供了有效的無線信號接入端口，用戶終端層利用無線空中接口可實現與接入層基站的有效連接，接入層通過電力系統光纖通信專網建立與核心網絡層的聯系，實現無線資源管理和業務調度等功能。無線專網可采用兩種方式來實現VLAN：①基于IP的連接方式，即為不同的終端劃分差異性IP網段；②基于MAC地址的連接方式。

由實踐可知，由于每一個終端MAC地址都具有唯一性特點，因此，可根據終端MAC 地址來實現對VLAN的有效劃分。具體操作如下：①在無線專網交換機上指定準確的物理接口，并且與VPN網絡一一對應。②利用現代無線專網網關設備，對接入終端實施VLAN劃分，方式有兩種，即IP網段劃分和MAC地址綁定，具體根據實際情況來選擇。③將無線專網VLAN網和電力VPN網進行有效的互通。由于配電網無線專網只是一種傳

輸通道，因此，數據信息需傳送至不同的系統以后，再進行縱、橫向的安全隔離。

2.2.3 終端層設計要點

在終端層通信自動化系統設計過程中，終端層和接入層之間利用無線專網進行連接通信，終端層的任務是對開關站、配電房和環網柜等配網節點相關設備進行信息數據采集和狀態檢測。配電網終端層的通信方式如圖2所示。

對于終端層而言，該層設備需安裝CPE，基本要求如下：CPE電源為24 V，采用DC供電模式，由DTU提供，并且要保證停電時利用DTU蓄電池供電（CPE與DTU之間通過網線相連）。如果有現成的建筑結構可以利用，則CPE可以置于室內適當的位置，將天線安裝在屋頂抱桿之上；如果沒有現成的建筑結構可以利用，則在環網柜周圍加裝落地3 m左右的抱桿，并且將CPE置于環網柜中，將天線固定在抱桿之上。由實踐可知，由于DTU 供電功率會受到環網柜空間的限制，因此，每一個配電網終端都經CPE接入。

3 結束語

通過對配電網通信自動化系統的構建與測試可以看出，現代化專網技術既可以滿足配電網通信自動化的需求，又可以滿足配電網在未來發展中的業務要求，表現出移動性、便捷性和靈活性等特點，應用效果非常顯著。同時，筆者認為，相關技術人員應當不斷地創新和改進組網技術。只有這樣，才能保持與時俱進，才能提高配電網通信自動化系統的安全性和可靠性。

參考文獻

[1]許雯旸.智能配電網與配電自動化[J].科技創新導報，2011（34）.

[2]林永軍，施玉杰.配電網自動化使用技術[M].北京：中國水力水電出版社，2008.

[3]閻陽.配網自動化通信技術的研究[D].保定：華北電力大學，2011.

[4]張淦.配電網自動化通信系統研究及應用[D].鄭州：鄭州大學，2011.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：智能電網的實現依賴于高速、可靠的電力通信網絡系統，在信息資源共享的基礎上，通過用戶終端，在用戶之間、用戶與電網和電網之間建立網絡數據互動關系，從而實現配電網信息數據的實時、高速、準確傳輸。對配電網通信自動化系統建設的要求進行了介紹，并在此基礎上，就如何構建配電網通信自動化系統提出一些建議，以供參考。

關鍵詞：配電網；通信系統；自動化；信息數據

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0140-02

近年來，我國電力行業的配電網正逐步向智能化方向發展，配電網自動化業務種類越來越多，且對配電網通信技術提出了更高的要求。在當前形勢下，電力企業應當在全面分析各種通信技術特點、性能和技術要求的基礎上，合理選擇配電網通信自動化技術，構建配電網通信自動化系統。

1 配電網通信自動化系統的基本要求

在當前時代背景下，配電網通信自動化系統應當滿足配電網的客觀發展要求，同時還要考慮未來的發展需求。由于配電網通信自動化系統的構建受配電網結構、經濟環境條件的限制，因此，配電網通信自動化系統在建設過程中，應當充分考慮組網技術、傳輸介質以及網絡架構和相關設備的選型，應當與配電網系統的特點、建設規模、具體的業務要求和未來的發展要求相適應。在此過程中，需要合理地利用現存的通信網絡資源，設計配電網通信自動化網絡架構。對于某一項目而言，如果無線專網覆蓋范圍內既有生產控制大區終端，又有管理信息大區終端，但是根據無線系統自身的特點和性質，難以在數據信息采集過程中對所采集到的相關數據信息進行業務劃分時，本次組網應當采用將數據信息匯總到核心交換機之中，經防火墻傳至配網自動化和計量自動化系統中。

實踐中，為了實現用戶的增加、業務的擴展，本文所研究和建設的配電網通信自動化系統應當有一定的冗余，并且要充分考慮經濟性、合理性原則，采用現代化科學通信技術手段，提高數據信息的傳輸質量和傳輸效率，同時，還可以有效節約資源，縮短項目的建設周期。配電網自動化通信系統在建設過程中應當滿足配電網通信需求，要求具有較高的安全性和可靠性，并且具有速率高，帶寬、組網結構科學，合理，覆蓋范圍廣，接入靈活等特點，確保擬建配電網系統的安全性、經濟性和高效性。在組建通信網絡系統時，應當充分考慮以下三方面的問題：①充分利用接口組網的經濟性條件，采取適合現有網絡技術的組網方式；②盡可能多地利用現有資源和技術手段，確保該系統建設的節約性；③充分考慮配電網通信自動化系統網絡數據信息采集、傳輸的及時性，在各分區網絡之間采用劃分不同的通信方式來保證數據信息的安全性和可靠性。

2 配電網通信自動化系統的構建與實踐

2.1 配電網通信自動化系統架構

配電網通信自動化系統的主體架構包括三個層次，即主站系統層、通信系統層和終端系統層。通常情況下，在變電站調度中心設自動化系統主站，經通信自動化網絡系統，將配電網采集終端信息數據統一送至自動化系統主站，然后對其進行集中處理。配電網自動化系統與通信自動化系統非常相似，也分為三個主要層次，即骨干通信網（核心層）、接入通信網（接入層）和終端層。首先，接入層對相關信息數據進行預先處理，然后根據其權重大小篩選、上傳，以免出現信息擁擠現象。在此過程中，骨干通信網可以有效實現配電網通信子站和配點網通信主站之間的實時通信，通常采用的是光纖通信技術手段；對于接入通信網而言，其作用是實現終端層到配電網各個通信子站的通信，可采用的技術手段有光纖通信技術、載波通信技術和無線通信技術等。圖1是一個較為典型的配電網通信自動化系統拓撲圖。

2.2 配電網通信自動化系統各層設計要點

2.2.1 核心層設計要點

經調查發現，國內部分供電局已經投入使用的通信網絡主要包括MSTP 光纖傳輸網、綜合業務數據網和調度數據網，各通信子站實現了光纖全覆蓋，因此，將大部分通信子站設在變電站。通過綜合分析，核心層所承擔的主要任務是配電網通信子站至主站的相關業務處理，通過MSTP光纖傳輸網絡和相關技術來實現。在核心層通信組網過程中，利用MSTP光纖傳輸網傳輸業務信息和相關數據。一般而言，當通信子站位置的MSTP存在空余端口時，可利用MSTP光傳輸技術和設備板卡，將匯集于變電站配電網的相關業務數據信息，經SDH或MSTP網絡系統送至電力調度中心；調度中心的MSTP技術設備將業務落地以后，利用工業以太網將相關數據信息傳至配電網自動化主站系統中。

2.2.2 接入層設計要點

配電網絡系統結構非常復雜，而且電氣設備數量和支線比較多，具有終端分布廣等特點；而無線通信覆蓋范圍廣，具有組網靈活、架構方便、終端接入簡單等優勢。因此，配電網通信自動化系統的接入層建議選用無線專網通信模式，這樣可以有效滿足配電網相關業務處理的需求。在接入層通信組網過程中，其通信網絡采用的是TD-LTE技術條件下的電力無線專網技術。該層為用戶終端提供了有效的無線信號接入端口，用戶終端層利用無線空中接口可實現與接入層基站的有效連接，接入層通過電力系統光纖通信專網建立與核心網絡層的聯系，實現無線資源管理和業務調度等功能。無線專網可采用兩種方式來實現VLAN：①基于IP的連接方式，即為不同的終端劃分差異性IP網段；②基于MAC地址的連接方式。

由實踐可知，由于每一個終端MAC地址都具有唯一性特點，因此，可根據終端MAC 地址來實現對VLAN的有效劃分。具體操作如下：①在無線專網交換機上指定準確的物理接口，并且與VPN網絡一一對應。②利用現代無線專網網關設備，對接入終端實施VLAN劃分，方式有兩種，即IP網段劃分和MAC地址綁定，具體根據實際情況來選擇。③將無線專網VLAN網和電力VPN網進行有效的互通。由于配電網無線專網只是一種傳

輸通道，因此，數據信息需傳送至不同的系統以后，再進行縱、橫向的安全隔離。

2.2.3 終端層設計要點

在終端層通信自動化系統設計過程中，終端層和接入層之間利用無線專網進行連接通信，終端層的任務是對開關站、配電房和環網柜等配網節點相關設備進行信息數據采集和狀態檢測。配電網終端層的通信方式如圖2所示。

對于終端層而言，該層設備需安裝CPE，基本要求如下：CPE電源為24 V，采用DC供電模式，由DTU提供，并且要保證停電時利用DTU蓄電池供電（CPE與DTU之間通過網線相連）。如果有現成的建筑結構可以利用，則CPE可以置于室內適當的位置，將天線安裝在屋頂抱桿之上；如果沒有現成的建筑結構可以利用，則在環網柜周圍加裝落地3 m左右的抱桿，并且將CPE置于環網柜中，將天線固定在抱桿之上。由實踐可知，由于DTU 供電功率會受到環網柜空間的限制，因此，每一個配電網終端都經CPE接入。

3 結束語

通過對配電網通信自動化系統的構建與測試可以看出，現代化專網技術既可以滿足配電網通信自動化的需求，又可以滿足配電網在未來發展中的業務要求，表現出移動性、便捷性和靈活性等特點，應用效果非常顯著。同時，筆者認為，相關技術人員應當不斷地創新和改進組網技術。只有這樣，才能保持與時俱進，才能提高配電網通信自動化系統的安全性和可靠性。

參考文獻

[1]許雯旸.智能配電網與配電自動化[J].科技創新導報，2011（34）.

[2]林永軍，施玉杰.配電網自動化使用技術[M].北京：中國水力水電出版社，2008.

[3]閻陽.配網自動化通信技術的研究[D].保定：華北電力大學，2011.

[4]張淦.配電網自動化通信系統研究及應用[D].鄭州：鄭州大學，2011.

〔編輯：劉曉芳〕