智能配网自动化数据通信的组网设计毕业论文
【摘要】通信技术是智能配网自动化系统的关键技术之一，可实现配网一次设备、自动化设备与主站双向通信，从而提高电力公司与客户之间的信息交互能力，构建智能配用电系统，是实现智能电网的基础。本文首先阐述了智能配网自动化系统，介绍了智能配网自动化数据通信作用和特点，分析了智能配网自动化数据通信的要求，最后提出了智能配网自动化数据通信网络组网的设计方案，实现了智能配电系统自动化数据的安全可靠传输。
【关键词】智能电网；配网自动化；通信网络；数据交互
智能电网是我国电网的发展趋势，随着现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术的发展，我国配网自动化技术正快速向全国推进[1~2]。面对庞大的配电系统，势必有海量配网自动化数据需要传输至主站供电力公司运维人员进行分析决策，因此需要建立高速、双向、实时和集成的通信系统[3~4]。现有配网自动化数据通信系统存在的主要问题有以下几个方面：
①配网网络节点过多，数据并发量、丢包率等使数据采集存在一定的困难；
②目前虽然有多种通信技术和设备可以使用，但智能配电网系统结构复杂，城市和农村各不相同，缺乏单一的通信方式可以实现所有智能配网自动化系统数据的传输需要；
③通信网络作为简单的信息连接接口，未考虑通信网络功能差异、以及通信技术差异，容易造成通信网络拥塞[5]。
针对智能配网自动化系统信息数据的传输需求，本文首先阐述了我国配网自动化系统的概念，介绍了智能配网自动化系统数据网络传输的特点，分析了智能配网自动化通信的要求，最后提出了智能配网自动化数据通信网络架构的设计方案，能够满足智能配电网性能可靠、价格合理和技术先进的要求，并为智能配电网通信系统的推广和实现提供借鉴。
1智能配网自动化系统概述
根据国家电网公司提出的智能电网需求，智能电网系统主要包括发电、输电、变电、配电、用电以及通信信息模块，配电网是电力供应链的末端，随着国家电力改革步伐的进一步加快，配电系统作为市场放开的重要环节而被广泛关注。智能配网自动化系统是运用云计算、自动控制、通信及新的高性能的配电设备等技术手段，对配电网进行离线与在线的智能化监控管理，使配电网始终处于安全、可靠、优质和经济的运行状态。配网自动化系统通常包括现场配变终端系统、配网自动化通信系统以及配网自动化主站系统[6]。其中现场配变终端系统主要采集配变数据、处理传送配变数据、执行主站下发的控制命令等功能；配网自动化通信系统通过组建光纤通信网络为配网自动化系统提供安全可靠的高速数据传输通道，保证数据实时上传和下发；配网自动化主站系统实现配电数据采集与监视控制（supervisorycontrolanddataacquisition，简称为SCADA）、配网管理、停电管理、需求侧响应、调度自动化及其他高级应用功能，实现配电网系统遥测、遥信、遥控、遥调及遥视的“五遥”功能。
2智能配网自动化数据通信的作用及特点
数据通信网络是智能配网自动化的基础，配电网的自动化程度取决于通信技术与自动化相关要求的符合度。如果通信网络不能有效传输、反馈信息，将严重影响正常的配电网数据传送。数据通信传输网络在配网自动化系统中的.作用主要有：
①实现信息资源共享；
②及时准确地将远方监控单元各种信息上传至控制中心；
③及时准确地下发控制命令调节配电网执行机构。
由于配电网络节点多，其自动化系统规模较大，配电数据通信的主要特点有：
①通信网点众多：配电终端多，需要数量庞大的RTU设备和现场智能装置；
②单节点通信数据量少：远方RTU终端采集和监控的对象是配网线路开关和配变等设备信息，通信数据量十分有限；
③分布式通信站点：配电设备分布广泛，现场的自动化装置和RTU与配电设备安装距离较近，因此通信站点分布范围比较广；
④通信距离短：经常采用主流与分支流间通信网络互相结合的方法，因此每段的通信距离较短；
⑤信息传输多样：配网自动化数据的传输方式主要有电力载波通信（powerlinecommunication，简称为PLC）、以太无源光网络（Ethernetpassiveopticalnetwork，简称为E-PON）、无线公网通信、无线专网通信等单一或混合组网方式。
3智能配网自动化系统对数据传输的要求
针对智能配网自动化数据通信的特点，智能配网自动化系统对数据传输提出了以下几点要求：
①高可靠性：要求通信系统在室外可靠运行，并且在关键节点实现冗余链路的实时保护；
②低投资成本：配网终端设备庞大，信息节点分布广泛，开发过程中应保证成本最低化；
③高速率要求：配变监控、负荷控制监控、进线监控、馈线、开闭所等监控要求较高的数据传输速度；
④高度扩展性：配电系统随着经济的发展持续增大，要求信息传输网络具有足够的扩展性。
4配网自动化数据通信网络组网方案
4.1通信网络组网技术
根据智能配网自动化系统对数据传输的要求，配网自动化数据通信网络通常采用以EPON与PLC混合组网技术，即从变电站敷设光纤，若通过现有管道资源无法铺设至关键节点，则考虑利用电力线路载波通信方式，在光纤所到达的通信节点内安装载波设备和光网络单元（opticalnetworkunit，简称为ONU），利用载波设备采集周边站点的数据信息，利用ONU通过EPON方式将信息传上送至主站。EPON与PLC混合通信网络架构如图1所示，PLC对关键节点以下的配电终端按照电力线走向进行载波组网，关键节点载波设备可以收集、转发终端数据相关信息，关键节点的ONU通过接口采集载波设备收集的信号，EPON网络与ONU实现连接后，通过光线路终端（opticallineterminal，简称为OLT）将获得的数据传送至配网自动化子站、载波通信管理机及配网自动化主站管理平台。
4.2网络层次及拓扑结构
智能配网自动化通信网络一般采用接入层、汇聚层及核心层三层网络，相比二层扁平交换的网络架构而言，三层路由技术的层次化网络架构优化效果明显，网络的安全性得到了较大提升，具备良好的扩展性，适用于大型、复杂的配电网络。智能配网自动化通信网络的EPON及OLT组网拓扑方案不同，EPON配电网络的拓扑结构采用双光芯同光缆环网保护拓扑、ONU双向手拉手保护拓扑及双向环形保护拓扑等多种方案。OLT网络拓扑采用星形拓扑、环形拓扑或“星形＋环形”拓扑结构。星型网络中，发送数据的每个节点都要将数据发送至中心节点，再由中心节点将数据送到其他节点，施工较复杂；环型网络中，由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，会影响信息传输速率，施工方便但成本高。在实际应用中要因地制宜地选择拓扑结构设计通信网络。
5结语
本文针对配电网自动化系统数据的传输需求，提出了配网自动化数据通信网络组网设计方案，首先对智能配电网自动化系统的概念进行了叙述，对智能配网自动化数据通信的作用及特点进行了系统的阐述，分析了智能配网自动化系统对数据传输的要求，提出了基于以太无源光网络混合电力载波的配网自动化数据通信网络组网技术，并分析了通信网络的网络层次与拓扑结构，解决如何采用通信交换设备实现配网自动化系统与主站及用户进行数据交互的网络设计问题，实现智能配网自动化系统数据的高速、可靠地双向通信。
参考文献
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