IP网络在配电自动化中的应用

【摘 要】智能电网已被承认是改变将来电力体系面貌的进展方式，成了电力工业界的炙手可热的话题。智能配电网的重要部分之一是通信系统，它是一个连接配电末端与配电主站的桥梁。配电的终端的特点有点多、面广、运行环境不好等，对通信技术使用的局限比较多。本文向我们提出了设立分层的IP通信网络的提案，IP网络能够达到配电自动化通信的标准将是通过仿真试验结果和现场实际应用结果表明。

【关键词】IP网络 配电自动化 通信系统 应用

为了提高供电品质及维持社会经济的良好持续进步，我们要加强智能配电网建设，实施配电自动化，这些都具有十分重要的地位。

一、配电自动化通信体系的分析

1.配电自动化交流体系构造。配电自动化体系按照分层、分布式系统模式及集中管理的设计理念，在系统的层次上分为配电主站层、配电终端设备层两层成分。配电自动化体系仅仅是通信上成立配电子站层，是一个数据集中器，有数据集中转发的应用。主站存在于控制中心，它是配电自动化体系的关键，从完整的部分上达到数据采集与控制、馈线自动化（FA）等等的公用。子站也就是通信集中器，通常位于变电站，是一个网络汇接装备，有着承上启下的作用，将分散在配电线路上的FTU、TTU 等装置信息汇集到一起上传给主站，将主站下发的信息发给有关的配电终端。配电自动化体系中的交流联系主要含有配电自动化主站与配电子站、配电终端之间的通信和配电终端之间的联系。

2.通信报文的实时性，报文实时性的准则重要的是对报文传达时间和数据刷新时间这两个方面的要求。报文的传达时间，含有报文在网络上传达的时间和收发两端要的处理时间。

3.配电终端规模，接入的智能配电终端的多少是改变配电网网络规模的重要原因。解析配电网网络规模能够按照特大城市、大城市、中等城市、小城市展开划分。

二、自动化的IP通信网络构造

配电自动化的IP通信网络使用分层的体系，主站与变电站相互为主干网络，变电站与相关的终端装备成为分支网络。主干网络和分支网络的介绍，主干网络使用高速光纤网络。现在，供电单位已差不多建成了主干网络，同时可以提供100Mbit/s之上的带宽。伴随光纤价格的下降，光纤以太网络成了配电自动化中经常使用的通信形式。通过多年的研究，工业以太网和以太网无源光纤网络，早就成了组成分支网络的2种重要形式。除此之外，一些不方便架设光纤网络的地方使用 GPRS/CDMA 无线公网也是一种很好的实现形式。

下面详细介绍一下分支网络中的内容：

⑴工业以太网能够采用光缆和双绞线展开数据输送，在技术和商用上以太网是兼容的，但材质的选择、产品的强度和适用性上应能达到工业场地的要求。工业以太网的交换机是有功耗相对较低、抗高温和强大的适应性等特点，在广州、深圳等地区的配电自动化体系中使用较广泛。

⑵EPON在配电自动化方面的应用早得到了国家电网部门的认可，有关的技术准则正在拟定当中，它是一种拓扑方便、支持许多业务接口的纯光介质的接入技术。关于工业以太网的方式，EPON 更能够适应配电自动化通信，当环网柜等一次装备失电的时候，工业以太网交换机因为失电会致使整个光纤环路的通信终端，而使用EPON 只是这一单元没办法正常通信，但对整个光纤环路的通信没有影响。

三、IP网络性能的分析有关数据流量的计算

不同的FTU所征集的信息量是不一样的，使用的协议不相同，数据的更新周期及产生的数据量也有些不同处。这儿讲讲网络仿真和实际应用。

1.网络仿真

⑴ 仿真模型，通过OPNET 对变电站自动化网络交流进行仿真，这采用一样的方式来达成配电自动化通信网络的仿真。仿真的内容如下：①对全数据信息使用Video Conference服务拟定。②对变位遥信使用文件传输协议服务拟定。③对网络中的突然变化，正如信息文件传输等，采用FTP服务拟定。

⑵ 主站与终端通信，整个IP网络使用光纤组网，配电终端和主站的内部交流要使用主干网络、分支网络。为了让仿真结果有一定的代表特性，以3000个配电终端进行举例，当中的环网柜FTU2000个，柱上的开关FTU 1000个，现在不管TTU 引进的数量。为环网柜FTU 和柱上开关的FTU 设立一个仿真模具。将全部的网络分成11个局域网，含有1个控制中心局域网和10个变电站局域网。11个局域网通过PPP_SONET_OC1接到IP_Cloud，成为了一个大的网络。任一个变电站局域网，含有30个10BaseT_LAN，其中20个用来模拟环网柜 FTU，之中的10 个 用当做 模 拟 柱 上 的开 关 FTU，任一个10BaseT_LAN 含有10个节点，模拟10个FTU。

⑶ 终端与终端通信，同一个馈线或环网上的FTU 相互为了达到快速自愈等特征进行的快速通信经过分支网络来达到，数据更新使用快速更新。当数据稳定之后，使用IEC60870-5-104通信，网络延续到0.7ms左右；通过IEC 61850MMS进行通信，网络延续到了3ms前后。参数文件传达的时候，因为数据量的增大，网络延续的时候会加大到大约4ms。IP网络可以达到配电终端相互快速通信的目的。

2.性能分析

经过选用 OPNET 仿真与实际应用得知，选用光纤接入的终端，响应非常快，报文的传递时间非常短，数据的刷新能够符合中速刷新的需要，选用GPRS终端，可以符合慢速刷新的需要。

四、结语

因发展迅速的通信技术及越来越低的通信设备成本，所以当下已有条件建一个包含有配电自动化主站、配电终端的广域IP通信网、配电子站。配电自动化的要求可以从IP网络中得到充分的满足。与此同时，通过IP网络能够全面地使用标准的通信装备，使配电自动化网络的设立更加简单。IP网络在一些方面有很好的促进作用，如达到配电终端间的通信和方便达到配电终端接进主站，有利于高级配电自动化及智能电网的研究。

参考文献：

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