計算機通信技術在智能配電網建設中的應用研究

程 雯

北京工商大學，北京 102488

0 引言

根據近幾年的趨勢，提高電網自動化水平，實現智能配電網是必然趨勢。計算機通信技術具有強大的技術優勢，計算機通信技術與配電網相互結合有著極為重要的意義[1]。在配電網中應用計算機通信技術，不僅可以提高配電網的安全性，還可以大幅降低配電網的運營成本。基于此，文章針對計算機通信技術在配電網中的應用進行了分析研究，從而使計算機通信技術更好地服務于配電網，為實現智能配電網建設提供參考。

1 智能配電網在實際應用中存在的問題

1.1 基礎設施相對薄弱

智能配電通信網絡結構相對薄弱，整體層次不明確，安全性較低。目前，配電自動化技術的研究正處于探索階段，配電自動化水平有待提高。故障方面的判斷、隔離和修復要消耗較長的時間，在網絡的重構和自愈方面同樣也存在較多問題，互供能力較差，恢復供電消耗的時間也較長。在配電網建設早期，由于缺乏明確的目標，往往進行盲目建設，導致整個系統結構無法滿足當前電力系統的結構需求。因此，有必要依托計算機通信技術對配電自動化系統進行多方面的優化和改造，從而使其更加完善，為我國的經濟和社會發展提供有力的支撐。

1.2 安全性較差

隨著智能配電網系統的不斷更新換代，智能配電網系統面臨越來越多的安全問題，必須加強公網、中低電壓的通信系統的安全隔離，防止其帶來的巨大安全隱患。

2 智能配電網通信系統存在的問題及其通信需求

2.1 智能配電網通信系統存在的問題

智能配電網可以分為主站、通信系統、自動終端等區塊，通信是連接區塊和核心的環節。因此，建立可靠、經濟、高效的配網通信系統十分必要。但是現有智能配電網通信系統的組網仍存在一些問題：

（1）組網節點多、種類多、分布密度不均衡；

（2）由于大部分節點都在戶外，在惡劣的環境條件下，供電難度大大增加，通信方式的選擇受到了很大的制約；

（3）網絡自我修復和故障定位能力不斷增強，但是配電網絡的通信覆蓋較小，無法做到實現實時傳輸，難以做到兼顧經濟與技術。

2.2 智能配電網通信系統的建設需求

在配電網環境中，通信系統的建設或改造不能單單只依賴于光纖通信技術，更應該著力于加強對無線通信技術的研究，同時要滿足以下建設需求。

（1）低成本。建設目標是適應配電網絡中多節點分布的網絡結構。

（2）工期短。由于建設或改造配電網的根本目的是滿足人們對電力的需求，這就要求其工期一定要短。通信系統建設周期太長，將會對實際的配送網絡投運時間造成不利影響。

（3）具有良好的兼容性。要加快配電網的更新，不斷地引入新的設備，增強配電網與新設備相適應的能力。

（4）高可靠性。配電網方面的通信常常具有不確定性強、數據規模龐大的特征，需要采取恰當的負載均衡方式來降低業務阻塞率[2]。

3 計算機通信技術的應用原則

計算機通信技術在實際應用中應首先考慮技術可靠性和經濟可行性。配電網在向智能配電網轉變的過程中，計算機通信技術的應用必須具備經濟性和可靠性。

3.1 通信的可靠性

計算機通信技術能夠識別配電網中的錯誤，從而極大地提高了配電網的可靠性。然而，在實際操作中，由于種種原因，可能會造成計算機通信的故障，從而使得配電網無法正常工作。如果這些問題不能得到有效的處理，將會對人們的生命和財產造成巨大的威脅。將計算機通信技術應用于配電網時，一定要保證計算機通信在一切環境下都能夠正常運作，免于其他因素的干擾。

3.2 通信的經濟性

在配電網中應用計算機通信技術，應當充分地考慮原有的主要通信系統，并且對配電網系統進行完整且具體的規劃，通過上述辦法最大限度地降低構建配電網通信系統的成本，使得配電網具有較為優秀的經濟性。

4 計算機通信系統監控模型設計

4.1 計算機通信監控現狀和模型設計原則

近幾年，在國家的大力扶持下，國家電網公司遵循相關國際電力通用信息交換標準，結合公司業務，統一組織設計公司的一體化企業級數據模型。目前這一模型已經實現了對企業業務共享信息的標準化描述。但是信息通信系統主要從資產角度進行描述，缺乏對信息通信系統的定義，在通信調度方面及管轄范圍上同樣也缺少相應的定義。在計算機通信中增加信息監控模型，使得系統的整體框架更加豐富，還為信息通信及調度監管工作奠定基礎。計算機通信系統的信息資源主要源于信息通信設備、信息通信業務以及信息通信安全等三方面，如圖1 所示。在設計計算機通信系統監控模型時，要以設計模板規范為基礎。在設計的過程中，對信息通信模型進行簡單、實用的描述，實現基于計算機通信系統監控層面上的信息融合。同時，通過創建新的實體類描述信息通信業務，設計出標準化的信息通信模型，對整個信息通信產業的特征進行表述。

圖1 信息通信資源

計算機通信監控模型為設施的維修管理需求和通信的電力需求提供保障。目前我國絕大部分的計算機通信系統已經實現了無人監管管理模式，這種管理模式通過混合供電的方式實現。和以往集中供電方式相比，混合供電模式下的通信監控系統設計更簡單。我國現代通信電源具有高智能化和高可靠性的優勢，使得監管系統的設計更加簡單化。

4.2 計算機通信監控模型的設計

計算機通信監控模型必須有足夠的靈活性與兼容性，不僅能滿足當前的需求，還能在后續的運行中根據新的需求進行升級和改造。因此在設計時要額外關注通信路由的改變、設備數量的變化。計算機通信監控系統模型的結構如圖2 所示。

圖2 電力通信監控模型的結構

計算機通信監控模型的監控中心使用的是LAN，即局域網。它利用網絡交換機中的虛擬網功能將監控中心LAN 劃分為內、外兩部分網段，進而保障內外兩個網段的數據相互獨立，互不影響。內網網段和前置機、服務器和規約轉換工作站設備相互連接，構成了監管系統中不可或缺的一部分，從而能夠實時發送數據。外網段與MIS 相結合。前置機是前端計算機搜集系統的一部分，從屬于監控中心LAN 中的工作站，能對配電網工作狀態實施管理。前置機可以在配置庫內容中搜集監測站信息，并且依托相關的約束規定與監測站建立通信鏈路，進而獲取到遠程測控終端（RTU）的實時數據信息，實現了轉發控制命令。并且其生成的相關數據處理結構可以為后臺工作站發送錯誤警告數據信息。在Web 服務器中有數據分布及管理信息網的聯機服務，通過主服務器的方式利用軟件就能實現該功能。在規范轉換工作站中由于處理軟件的協議并不相同，可以不使用協議，僅僅通過標準接入模式就能夠實現數據轉換[3]。

5 基于計算機通信技術的智能配電網改造方案

5.1 提升計算機通信技術的可用性

推動智能配電網發展的關鍵環節在于通信技術，它也是配電網自動化升級的重要趨向，因此必須提升計算機通信技術的可用性。首先要使通信技術克服由于外界干擾因素所帶來的影響，因此可以對通信硬件設備進行升級，從而提升通信技術的抗干擾功能，使得配電網在不同場地下都能滿足運營需求。其次，由于配電網規模大、設備多等，可以將GPRS 作為通信技術的主要方式，以GSM 為基礎，最大限度地利用現有的網絡資源。基于此，通過各供電公司與各地區的移動通信網絡的整合，實現各地區各供電公司的GPRS網絡覆蓋，從而滿足長距離的通信需求，提升計算機通信技術的可用性[4]。

5.2 依托計算機通信技術完善基礎設施。

近年來，隨著信息化程度的不斷提升，計算機通信技術也被廣泛地應用到基礎設施建設與完善中，依托計算機通信技術可以提高自動化處理的效率，建設完善的智能配電網系統。首先，通過計算機通信技術可以對系統協同工作進行自動化處理，從而提高對故障范圍的敏感度，降低故障范圍的影響。其次，通過計算機通信技術進行數據的實時采集，實現對城市用電量及電壓的自動收集、匯總、反饋。最后，在輸電線路發生斷電等突發事故時，通過計算機通信技術能迅速做出反應，既能保證人們的人身安全，又能提高工作效率，節省開支，達到資源的高效利用。還可以優化配電通信的結構，充分利用接入層與骨干層的傳送技術，增加通信傳輸的層數，完善線路設施。除此之外，計算機通信技術還能針對線路的失效狀況，制訂相應的應急處置方案，從而減少由于供電所故障帶來的問題，完善基礎設施[5]。

5.3 依托計算機通信技術提高智能配電網的可靠性

為確保GPRS 網絡中的配電自動化數據傳輸的有效性，必須從核心設備、基站設備、傳輸系統、糾錯機制等幾個方面進行分析。在網絡的核心設備中，必須根據企業的要求配置相應的網絡設備。在建設配電網時，必須選擇性能更好、技術更成熟的先進設備。在電力系統基站的設計階段，必須對電網的安全防護體系進行限制，并采用較為嚴密的監測手段進行通信供電[6]。在通信系統中，構建SDH 光纖的自愈環后，必須在應急線路上進行調度。糾錯機制是指在GMSK調制模式下，利用ARQ 的錯誤檢測技術，在FEC 上使用卷積編碼，以提高電力傳輸系統數據的可靠性。在CS-1、CS-2、CS-3 和CS-4 四種主要的編碼模式中，CS-1 和CS-2 具有良好的糾錯性能，但是其在功率傳輸信道質量較差的情況下，性能較差，僅適用于功率傳輸通道質量較高的線路。

6 結束語

近些年由于計算機通信技術發展迅速，計算機通信技術普遍地運用到配電網中。先進的通信技術與配電網相互結合，提升了電網運行的效率和經濟性，促進了電力系統的發展。文章對智能配電網中應用的計算機通信技術進行分析，分析了智能配電網通信系統存在的問題，并從基礎設施建設及其可行性、可靠性方面提出了計算機通信技術在配電網中的應用對策。期望能為今后的計算機通信技術和配電網的結合提供一定的參考，促進我國電力行業進一步的發展。