智能配網自動化數據通信的組網設計畢業論文

時間：2023-04-29 22:47:40 論文范文我要投稿

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　　【摘要】通信技術是智能配網自動化系統的關鍵技術之一，可實現配網一次設備、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，是實現智能電網的基礎。本文首先闡述了智能配網自動化系統，介紹了智能配網自動化數據通信作用和特點，分析了智能配網自動化數據通信的要求，最后提出了智能配網自動化數據通信網絡組網的設計方案，實現了智能配電系統自動化數據的安全可靠傳輸。

智能配網自動化數據通信的組網設計畢業論文

　　【關鍵詞】智能電網；配網自動化；通信網絡；數據交互

　　智能電網是我國電網的發展趨勢，隨著現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術的發展，我國配網自動化技術正快速向全國推進[1~2]。面對龐大的配電系統，勢必有海量配網自動化數據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[3~4]�，F有配網自動化數據通信系統存在的主要問題有以下幾個方面：

　�、倥渚W網絡節點過多，數據并發量、丟包率等使數據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，但智能配電網系統結構復雜，城市和農村各不相同，缺乏單一的通信方式可以實現所有智能配網自動化系統數據的傳輸需要；

　　③通信網絡作為簡單的信息連接接口，未考慮通信網絡功能差異、以及通信技術差異，容易造成通信網絡擁塞[5]。

　　針對智能配網自動化系統信息數據的傳輸需求，本文首先闡述了我國配網自動化系統的概念，介紹了智能配網自動化系統數據網絡傳輸的特點，分析了智能配網自動化通信的要求，最后提出了智能配網自動化數據通信網絡架構的設計方案，能夠滿足智能配電網性能可靠、價格合理和技術先進的要求，并為智能配電網通信系統的推廣和實現提供借鑒。

　　1智能配網自動化系統概述

　　根據國家電網公司提出的智能電網需求，智能電網系統主要包括發電、輸電、變電、配電、用電以及通信信息模塊，配電網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，配電系統作為市場放開的重要環節而被廣泛關注。智能配網自動化系統是運用云計算、自動控制、通信及新的高性能的配電設備等技術手段，對配電網進行離線與在線的智能化監控管理，使配電網始終處于安全、可靠、優質和經濟的運行狀態。配網自動化系統通常包括現場配變終端系統、配網自動化通信系統以及配網自動化主站系統[6]。其中現場配變終端系統主要采集配變數據、處理傳送配變數據、執行主站下發的控制命令等功能；配網自動化通信系統通過組建光纖通信網絡為配網自動化系統提供安全可靠的高速數據傳輸通道，保證數據實時上傳和下發；配網自動化主站系統實現配電數據采集與監視控制（supervisorycontrolanddataacquisition，簡稱為SCADA）、配網管理、停電管理、需求側響應、調度自動化及其他高級應用功能，實現配電網系統遙測、遙信、遙控、遙調及遙視的“五遙”功能。

　　2智能配網自動化數據通信的作用及特點

　　數據通信網絡是智能配網自動化的基礎，配電網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。如果通信網絡不能有效傳輸、反饋信息，將嚴重影響正常的配電網數據傳送。數據通信傳輸網絡在配網自動化系統中的作用主要有：

　　①實現信息資源共享；

　　②及時準確地將遠方監控單元各種信息上傳至控制中心；

　�、奂皶r準確地下發控制命令調節配電網執行機構。

　　由于配電網絡節點多，其自動化系統規模較大，配電數據通信的主要特點有：

　�、偻ㄐ啪W點眾多：配電終端多，需要數量龐大的RTU設備和現場智能裝置；

　　②單節點通信數據量少：遠方RTU終端采集和監控的對象是配網線路開關和配變等設備信息，通信數據量十分有限；

　�、鄯植际酵ㄐ耪军c：配電設備分布廣泛，現場的自動化裝置和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：經常采用主流與分支流間通信網絡互相結合的方法，因此每段的通信距離較短；

　�、菪畔鬏敹鄻樱号渚W自動化數據的傳輸方式主要有電力載波通信（powerlinecommunication，簡稱為PLC）、以太無源光網絡（Ethernetpassiveopticalnetwork，簡稱為E-PON）、無線公網通信、無線專網通信等單一或混合組網方式。

　　3智能配網自動化系統對數據傳輸的要求

　　針對智能配網自動化數據通信的特點，智能配網自動化系統對數據傳輸提出了以下幾點要求：

　�、俑呖煽啃裕阂笸ㄐ畔到y在室外可靠運行，并且在關鍵節點實現冗余鏈路的實時保護；

　�、诘屯顿Y成本：配網終端設備龐大，信息節點分布廣泛，開發過程中應保證成本最低化；

　�、鄹咚俾室螅号渥儽O控、負荷控制監控、進線監控、饋線、開閉所等監控要求較高的數據傳輸速度；

　�、芨叨葦U展性：配電系統隨著經濟的發展持續增大，要求信息傳輸網絡具有足夠的擴展性。

　　4配網自動化數據通信網絡組網方案

　　4.1通信網絡組網技術

　　根據智能配網自動化系統對數據傳輸的要求，配網自動化數據通信網絡通常采用以EPON與PLC混合組網技術，即從變電站敷設光纖，若通過現有管道資源無法鋪設至關鍵節點，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點內安裝載波設備和光網絡單元（opticalnetworkunit，簡稱為ONU），利用載波設備采集周邊站點的數據信息，利用ONU通過EPON方式將信息傳上送至主站。EPON與PLC混合通信網絡架構如圖1所示，PLC對關鍵節點以下的配電終端按照電力線走向進行載波組網，關鍵節點載波設備可以收集、轉發終端數據相關信息，關鍵節點的ONU通過接口采集載波設備收集的信號，EPON網絡與ONU實現連接后，通過光線路終端（opticallineterminal，簡稱為OLT）將獲得的數據傳送至配網自動化子站、載波通信管理機及配網自動化主站管理平臺。

　　4.2網絡層次及拓撲結構

　　智能配網自動化通信網絡一般采用接入層、匯聚層及核心層三層網絡，相比二層扁平交換的網絡架構而言，三層路由技術的層次化網絡架構優化效果明顯，網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、復雜的配電網絡。智能配網自動化通信網絡的EPON及OLT組網拓撲方案不同，EPON配電網絡的拓撲結構采用雙光芯同光纜環網保護拓撲、ONU雙向手拉手保護拓撲及雙向環形保護拓撲等多種方案。OLT網絡拓撲采用星形拓撲、環形拓撲或“星形＋環形”拓撲結構。星型網絡中，發送數據的每個節點都要將數據發送至中心節點，再由中心節點將數據送到其他節點，施工較復雜；環型網絡中，由于信息源在環路中是串行地穿過各個節點，當環中節點過多時，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絡。

　　5結語

　　本文針對配電網自動化系統數據的傳輸需求，提出了配網自動化數據通信網絡組網設計方案，首先對智能配電網自動化系統的概念進行了敘述，對智能配網自動化數據通信的作用及特點進行了系統的闡述，分析了智能配網自動化系統對數據傳輸的要求，提出了基于以太無源光網絡混合電力載波的配網自動化數據通信網絡組網技術，并分析了通信網絡的網絡層次與拓撲結構，解決如何采用通信交換設備實現配網自動化系統與主站及用戶進行數據交互的網絡設計問題，實現智能配網自動化系統數據的高速、可靠地雙向通信。

　　參考文獻

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　　[3]馬哲銳，孫宜軍，何婷，等.基于LTEFDD的地空通信組網研究[J].數據通信，2014（4）：5~8.

　　[4]鄭毅，劉天琪，洪行旅，江東林，吳琳.中心城市大型配網自動化設計方案與應用[J].電力系統自動化，2012，36（18）：49~53.

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　　[6]李祥珍，何清素，孫寄生.智能配電網通信組網技術研究及應用[J].中國電力，2011，44（12）：78~81.

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