無(wú)線窄帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)配電自動(dòng)化探析

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摘要基于可靠通信網(wǎng)絡(luò)，可讓配電自動(dòng)化系統(tǒng)高效實(shí)現(xiàn)配電控制。研究基于目前配電自動(dòng)化系統(tǒng)的需求，基于無(wú)線窄帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配電自動(dòng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等層面進(jìn)行闡釋，以提高配電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，為其他研究者提供參考。

關(guān)鍵詞無(wú)限窄帶數(shù)據(jù)；配網(wǎng)自動(dòng)化；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

0引言

配電自動(dòng)化系統(tǒng)能夠無(wú)人介入或少人為介入即可大批量完成重復(fù)性工作。實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)潛力最大化發(fā)揮，提高電能質(zhì)量、減少停電時(shí)間與面積則是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。在諸多影響因素中，通信系統(tǒng)對(duì)配電自動(dòng)化影響頗深，其技術(shù)好壞將直接影響到配電自動(dòng)化系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。這是因?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)可以傳輸配電自動(dòng)化性好，收集、反饋信號(hào)數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)方終端口，因而配電自動(dòng)化系統(tǒng)受通信系統(tǒng)的環(huán)境、傳輸效率、方式的限制。而無(wú)線廣域網(wǎng)技術(shù)可以極大提高配電自動(dòng)化系統(tǒng)的安全可靠性，因而在實(shí)踐中得到廣泛使用。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)控和協(xié)調(diào)所轄區(qū)域的開關(guān)、變壓器的情況，通過(guò)監(jiān)測(cè)工作情況，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境的方法，配電自動(dòng)化系統(tǒng)完成大量、多接口的配電運(yùn)作。其特征在于協(xié)調(diào)集成使用系統(tǒng)整體性能，從而提高管理水平。這一特性也決定了配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)設(shè)置為多層次的分布式開放架構(gòu)，其中，每個(gè)城區(qū)需要進(jìn)行統(tǒng)一概念設(shè)計(jì)，并以變電站作為分層依據(jù)，自上而下地建立主站層（即配電調(diào)度中心主站）、子站層（即多個(gè)配電自動(dòng)化子站）以及終端層（即配電終端），其鏈接的方式依靠通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。

1．1配電自動(dòng)化主站層

作為核心層次，配電自動(dòng)化主站層需要統(tǒng)籌監(jiān)控、分析、協(xié)調(diào)整個(gè)配電網(wǎng)的情況，并對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)排查處理，力求達(dá)到配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)刻保持優(yōu)秀的運(yùn)行狀態(tài)。此外，主站層還需復(fù)雜與其他系統(tǒng)交換信息，并承擔(dān)起部分配電信息的交流維護(hù)功能［1］。其架構(gòu)較為簡(jiǎn)單，一般分為雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)和單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。其中，雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，服務(wù)器與PC端口都需分別連接到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，雙網(wǎng)分別稱為主網(wǎng)和備用網(wǎng)，同時(shí)負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)，二者維持動(dòng)態(tài)平衡。如果當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)紊亂等狀況時(shí)，另一網(wǎng)絡(luò)則自動(dòng)接過(guò)紊亂網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸任務(wù)，直到故障排除才再次恢復(fù)到雙網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)。其主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及配調(diào)工作站。

1．1．1配調(diào)工作站

配調(diào)工作站是工作人員監(jiān)控、查看配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，獲取數(shù)據(jù)、報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)資料的端口，可視作是配調(diào)工作人員的操作終端。此外，為了多樣化開展配調(diào)工作，一般會(huì)配置多機(jī)互熱備用的方式來(lái)完成多樣化匹配。

1．1．2數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器一般會(huì)配置兩個(gè)服務(wù)器，主服務(wù)器負(fù)責(zé)日常的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理工作，一旦主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)生故障無(wú)法及時(shí)排除，此時(shí)就可啟動(dòng)備用服務(wù)器來(lái)接替工作，與雙網(wǎng)和配調(diào)工作站的設(shè)置基本一致［2］。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循開放標(biāo)準(zhǔn)的原則，數(shù)據(jù)訪問(wèn)、處理都需即時(shí)反饋。在分工上，一般會(huì)設(shè)置商用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，用于儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)，并建立起數(shù)據(jù)庫(kù)模式和外部訪問(wèn)的接口。而歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器則依托ODBC技術(shù)，通過(guò)分析已有的數(shù)據(jù)庫(kù)模型建立起備用機(jī)制，并自動(dòng)備份與商用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器內(nèi)容一致。

1．1．3前置機(jī)

通信通道與處理功能是前置系統(tǒng)的兩大功能，其中通信通道類似于通信鏈路，完成主站與子站或各大終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視和控制功能。而數(shù)據(jù)處理則是基于主站與子站或各大終端設(shè)備之間的信息，進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)、交換、處理、監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)以及控制。前置機(jī)會(huì)將從子站或各大終端設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行處理后，自動(dòng)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行備份，信息共享到各大節(jié)點(diǎn)之中。

1．2配電自動(dòng)化子站層

作為整個(gè)系統(tǒng)中的中間層，配電自動(dòng)化子站層主要起承上啟下的橋梁作用，將FTU以及TTU采集到的信息傳遞到主站的通信處理機(jī)中，完成信息橋梁的作用。此外，更兼具部分的故障診斷功能，發(fā)現(xiàn)故障后可視部分情況進(jìn)行阻隔和恢復(fù)處理。在一些變電站和開閉所中，更具有采集線路信息、監(jiān)控本地配電情況的功能。基于配電自動(dòng)化子站層的功能延展，不難發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目的無(wú)外乎有二。其一是減少主站層的工作量，降低其負(fù)擔(dān)。其二則是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的故障處理必須到配電終端進(jìn)行斷路等處理，而通過(guò)單擊配置等方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)無(wú)限窄帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行部分故障排除。

1．3配電終端設(shè)備層

常見的配電終端設(shè)備層包括FTU、DTU、TTU以及抄表終端等，是一種集數(shù)據(jù)采集與控制為一體的配電終端設(shè)備。通過(guò)與子站層通信的串聯(lián)，或直接與主站通信，能夠收集、傳輸配電系統(tǒng)的實(shí)施數(shù)據(jù)，執(zhí)行上級(jí)命令，同時(shí)還兼具少量的故障現(xiàn)場(chǎng)處理功能。

2通信系統(tǒng)

2．1常見的配電自動(dòng)化通信方式類型分析

智能終端設(shè)備與后臺(tái)軟件的豐富程度，在一定程度上決定了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)劣。具體來(lái)說(shuō)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，接收終端的數(shù)量、位置、環(huán)境（氣候、地形等條件）都會(huì)影響到接收信號(hào)的強(qiáng)弱，此外網(wǎng)絡(luò)建設(shè)程度的不同也會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)影響。伴隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論是設(shè)備還是軟件都有了長(zhǎng)足進(jìn)步，且日趨多樣發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，包括衛(wèi)星通信、無(wú)線尋呼、數(shù)控電臺(tái)等技術(shù)迭代更新。從不同的通信方式中選擇更適合配電自動(dòng)化系統(tǒng)的方式，能有效提高其功能的安全可靠性［3］。光纖通信，作為首選的通信方式，源于其高效傳輸、抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)方便、信號(hào)損耗小等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)基于配電網(wǎng)絡(luò)往往需要覆蓋大范圍的分散節(jié)點(diǎn)，卻僅僅傳輸少量數(shù)據(jù)，因而在動(dòng)用光纖通信時(shí)性價(jià)比較低，需投入的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本過(guò)高；架空明線［4］。雖然對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求較低，但信號(hào)損耗大、易受干擾等特性，令其難以適應(yīng)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸；配電載波技術(shù)。在抄表數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)線路數(shù)據(jù)上表現(xiàn)良好，性價(jià)比高。但卻不具有停電數(shù)據(jù)采集功能。綜合比較下，無(wú)線通信技術(shù)中的微波技術(shù)是較為適合配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信技術(shù)。且伴隨著技術(shù)發(fā)展，800M集群技術(shù)得到推廣，在網(wǎng)絡(luò)建立的前提下，能夠在小成本范圍內(nèi)更具經(jīng)濟(jì)性的使用網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)GSM／GPRS技術(shù)的運(yùn)用還能保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸質(zhì)量，建立配電自動(dòng)化系統(tǒng)的專用無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

2．2Mobitex的構(gòu)成

Mobitex由愛立信公司在1984年開發(fā)，是一種為客戶傳輸信息的窄帶無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。移動(dòng)終端。移動(dòng)終端自身不能直接通信，需要通過(guò)與中轉(zhuǎn)基站聯(lián)系，進(jìn)而借由基站的平臺(tái)產(chǎn)生其他通信?；??；九c本地交換機(jī)相連，并借由本地交換機(jī)的線路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麉^(qū)域。同時(shí)，基站與移動(dòng)終端通信，將區(qū)域內(nèi)的信息進(jìn)行傳播。此外，基站在無(wú)線通信道上，可根據(jù)當(dāng)前信道流量進(jìn)行智能分流，優(yōu)化利用。服務(wù)器。服務(wù)器往往是由固定終端或FST構(gòu)成，可與本地交換機(jī)直連，也可以通過(guò)IP技術(shù)接入服務(wù)器。交換機(jī)。多個(gè)交換機(jī)構(gòu)成區(qū)域－本地交換機(jī)的分層結(jié)構(gòu)，交換機(jī)之間以同樣的連接方法聯(lián)系。其中，本地交換機(jī)完成基站間、無(wú)線設(shè)備與固定終端之間的鏈接，同時(shí)提供網(wǎng)關(guān)功能與其他網(wǎng)絡(luò)連接。其中網(wǎng)關(guān)功能可以通過(guò)本地交換機(jī)直接實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)IP連接可選網(wǎng)關(guān)功能。網(wǎng)絡(luò)控制中心。NCC控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)工作，傳遞告警、用戶管理、計(jì)費(fèi)管理等信息。同時(shí)，通過(guò)NCC可完成部分基站與網(wǎng)絡(luò)部件的重配，減少現(xiàn)場(chǎng)處理的費(fèi)用和時(shí)間。

2．3基于Mobitex技術(shù)的自動(dòng)配電通信網(wǎng)建設(shè)

Mobitex系統(tǒng)運(yùn)用分組交換的方式，每次只需發(fā)送少量數(shù)據(jù)即可完成，因而非常適應(yīng)配電自動(dòng)化異常頻發(fā)的特點(diǎn)。同時(shí)，也很好地控制了成本與效率之間的性價(jià)比，降低誤傳和丟包狀況的出現(xiàn)。終端間、終端與主站之間的通信實(shí)際上就是計(jì)算機(jī)間的通信，因而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在配電通信中意義重大，可完成運(yùn)行、計(jì)劃、控制、操作、監(jiān)視、記錄以及評(píng)價(jià)功能，并將信息傳輸?shù)街醒肟刂破?。，Mobitex系統(tǒng)建設(shè)方案為：FTU、TTU、DTU、FTU以及電表、集中器等與或內(nèi)置或外置的Mobitex調(diào)制解調(diào)器相連，基于Mobitex基站完成與外部系統(tǒng)的通信。其中，監(jiān)控主機(jī)、前置機(jī)以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等與Mobitex基站相連，共同組成配調(diào)中心，其連接方式可以為直接與本地交換機(jī)相連，或采用IP訪問(wèn)服務(wù)器相連。其中，IP訪問(wèn)服務(wù)器相連需要基于Mobitex分組與IP之間的關(guān)系搭建起新的協(xié)議線路，利于線路暢通。最終，將網(wǎng)絡(luò)終端收集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析處理，以報(bào)表、圖標(biāo)等形式呈現(xiàn)出來(lái)，以為最終用戶決策、調(diào)度時(shí)提供參考。此外，各類監(jiān)控和調(diào)度指令匯聚的配調(diào)中心，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息到各個(gè)終端，指令其在出現(xiàn)故障或有需要的時(shí)候，執(zhí)行跳閘、開閉等動(dòng)作。

3結(jié)語(yǔ)

基于無(wú)線窄寬數(shù)據(jù)通信網(wǎng)下搭建的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，具有傳輸數(shù)據(jù)高速可靠、運(yùn)營(yíng)成本低、工作效率高的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)滿足用戶和供應(yīng)商對(duì)無(wú)時(shí)無(wú)刻全面訪問(wèn)、控制配電自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)有著重要作用。

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［4］孔維白，郭俊青．關(guān)于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展［J］．通訊世界，2016（10）：193．

作者：高浩 單位：貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴陽(yáng)金陽(yáng)供電局