無線窄帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)配電自動化探析
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摘要基于可靠通信網(wǎng)絡，可讓配電自動化系統(tǒng)高效實現(xiàn)配電控制。研究基于目前配電自動化系統(tǒng)的需求，基于無線窄帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的系統(tǒng)結構設計、配電自動化結構設計等層面進行闡釋，以提高配電自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，為其他研究者提供參考。
關鍵詞無限窄帶數(shù)據(jù)；配網(wǎng)自動化；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)
0引言
配電自動化系統(tǒng)能夠無人介入或少人為介入即可大批量完成重復性工作。實現(xiàn)配電網(wǎng)潛力最大化發(fā)揮，提高電能質(zhì)量、減少停電時間與面積則是配電自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。在諸多影響因素中，通信系統(tǒng)對配電自動化影響頗深，其技術好壞將直接影響到配電自動化系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。這是因為通信系統(tǒng)可以傳輸配電自動化性好，收集、反饋信號數(shù)據(jù)到遠方終端口，因而配電自動化系統(tǒng)受通信系統(tǒng)的環(huán)境、傳輸效率、方式的限制。而無線廣域網(wǎng)技術可以極大提高配電自動化系統(tǒng)的安全可靠性，因而在實踐中得到廣泛使用。
1系統(tǒng)結構設計
監(jiān)控和協(xié)調(diào)所轄區(qū)域的開關、變壓器的情況，通過監(jiān)測工作情況，調(diào)整網(wǎng)絡結構，優(yōu)化運行環(huán)境的方法，配電自動化系統(tǒng)完成大量、多接口的配電運作。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化系統(tǒng)應當設置為多層次的分布式開放架構，其中，每個城區(qū)需要進行統(tǒng)一概念設計，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（即多個配電自動化子站）以及終端層（即配電終端），其鏈接的方式依靠通信網(wǎng)絡實現(xiàn)。
1．1配電自動化主站層
作為核心層次，配電自動化主站層需要統(tǒng)籌監(jiān)控、分析、協(xié)調(diào)整個配電網(wǎng)的情況，并對已經(jīng)出現(xiàn)的故障進行及時排查處理，力求達到配電網(wǎng)絡時刻保持優(yōu)秀的運行狀態(tài)。此外，主站層還需復雜與其他系統(tǒng)交換信息，并承擔起部分配電信息的交流維護功能［1］。其架構較為簡單，一般分為雙網(wǎng)結構和單網(wǎng)結構。其中，雙網(wǎng)結構中，服務器與PC端口都需分別連接到對應的網(wǎng)絡，雙網(wǎng)分別稱為主網(wǎng)和備用網(wǎng)，同時負責傳輸數(shù)據(jù)，二者維持動態(tài)平衡。如果當一個網(wǎng)絡出現(xiàn)紊亂等狀況時，另一網(wǎng)絡則自動接過紊亂網(wǎng)絡的信息傳輸任務，直到故障排除才再次恢復到雙網(wǎng)絡傳輸狀態(tài)。其主要系統(tǒng)結構包括前置機、數(shù)據(jù)庫服務器以及配調(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)絡運行狀況，獲取數(shù)據(jù)、報表、曲線圖等統(tǒng)計資料的端口，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，一般會配置多機互熱備用的方式來完成多樣化匹配。
1．1．2數(shù)據(jù)庫服務器
數(shù)據(jù)庫服務器一般會配置兩個服務器，主服務器負責日常的數(shù)據(jù)儲存與處理工作，一旦主數(shù)據(jù)庫服務器發(fā)生故障無法及時排除，此時就可啟動備用服務器來接替工作，與雙網(wǎng)和配調(diào)工作站的設置基本一致［2］。此外，數(shù)據(jù)庫服務器的設計應當遵循開放標準的原則，數(shù)據(jù)訪問、處理都需即時反饋。在分工上，一般會設置商用數(shù)據(jù)庫服務器，用于儲存歷史數(shù)據(jù)，并建立起數(shù)據(jù)庫模式和外部訪問的接口。而歷史數(shù)據(jù)庫服務器則依托ODBC技術，通過分析已有的數(shù)據(jù)庫模型建立起備用機制，并自動備份與商用數(shù)據(jù)庫服務器內(nèi)容一致。
1．1．3前置機
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備之間的信息，進行信息的轉(zhuǎn)發(fā)、交換、處理、監(jiān)視、統(tǒng)計以及控制。前置機會將從子站或各大終端設備采集到的數(shù)據(jù)等信息進行處理后，自動發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中進行備份，信息共享到各大節(jié)點之中。
1．2配電自動化子站層
作為整個系統(tǒng)中的中間層，配電自動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行阻隔和恢復處理。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。基于配電自動化子站層的功能延展，不難發(fā)現(xiàn)其設計目的無外乎有二。其一是減少主站層的工作量，降低其負擔。其二則是因為傳統(tǒng)的故障處理必須到配電終端進行斷路等處理，而通過單擊配置等方法，運用計算機技術建立網(wǎng)絡，可以通過無限窄帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)技術進行部分故障排除。
1．3配電終端設備層
常見的配電終端設備層包括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備。通過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)的實施數(shù)據(jù)，執(zhí)行上級命令，同時還兼具少量的故障現(xiàn)場處理功能。
2通信系統(tǒng)
2．1常見的配電自動化通信方式類型分析
智能終端設備與后臺軟件的豐富程度，在一定程度上決定了配電自動化系統(tǒng)的優(yōu)劣。具體來說，配電自動化系統(tǒng)中，接收終端的數(shù)量、位置、環(huán)境（氣候、地形等條件）都會影響到接收信號的強弱，此外網(wǎng)絡建設程度的不同也會對系統(tǒng)帶來影響。伴隨著通信技術的發(fā)展，無論是設備還是軟件都有了長足進步，且日趨多樣發(fā)展。在此基礎上，包括衛(wèi)星通信、無線尋呼、數(shù)控電臺等技術迭代更新。從不同的通信方式中選擇更適合配電自動化系統(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、組網(wǎng)方便、信號損耗小等優(yōu)勢。同時基于配電網(wǎng)絡往往需要覆蓋大范圍的分散節(jié)點，卻僅僅傳輸少量數(shù)據(jù)，因而在動用光纖通信時性價比較低，需投入的網(wǎng)絡建設成本過高；架空明線［4］。雖然對網(wǎng)絡建設要求較低，但信號損耗大、易受干擾等特性，令其難以適應遠距離信號傳輸；配電載波技術。在抄表數(shù)據(jù)和監(jiān)測線路數(shù)據(jù)上表現(xiàn)良好，性價比高。但卻不具有停電數(shù)據(jù)采集功能。綜合比較下，無線通信技術中的微波技術是較為適合配電自動化系統(tǒng)的通信技術。且伴隨著技術發(fā)展，800M集群技術得到推廣，在網(wǎng)絡建立的前提下，能夠在小成本范圍內(nèi)更具經(jīng)濟性的使用網(wǎng)絡，同時GSM／GPRS技術的運用還能保證數(shù)據(jù)實時傳輸質(zhì)量，建立配電自動化系統(tǒng)的專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。
2．2Mobitex的構成
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線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。移動終端。移動終端自身不能直接通信，需要通過與中轉(zhuǎn)基站聯(lián)系，進而借由基站的平臺產(chǎn)生其他通信?；??；九c本地交換機相連，并借由本地交換機的線路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麉^(qū)域。同時，基站與移動終端通信，將區(qū)域內(nèi)的信息進行傳播。此外，基站在無線通信道上，可根據(jù)當前信道流量進行智能分流，優(yōu)化利用。服務器。服務器往往是由固定終端或FST構成，可與本地交換機直連，也可以通過IP技術接入服務器。交換機。多個交換機構成區(qū)域－本地交換機的分層結構，交換機之間以同樣的連接方法聯(lián)系。其中，本地交換機完成基站間、無線設備與固定終端之間的鏈接，同時提供網(wǎng)關功能與其他網(wǎng)絡連接。其中網(wǎng)關功能可以通過本地交換機直接實現(xiàn)，也可以通過IP連接可選網(wǎng)關功能。網(wǎng)絡控制中心。NCC控制整個網(wǎng)絡的運行、維護工作，傳遞告警、用戶管理、計費管理等信息。同時，通過NCC可完成部分基站與網(wǎng)絡部件的重配，減少現(xiàn)場處理的費用和時間。
2．3基于Mobitex技術的自動配電通信網(wǎng)建設
Mobitex系統(tǒng)運用分組交換的方式，每次只需發(fā)送少量數(shù)據(jù)即可完成，因而非常適應配電自動化異常頻發(fā)的特點。同時，也很好地控制了成本與效率之間的性價比，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際上就是計算機間的通信，因而計算機系統(tǒng)在配電通信中意義重大，可完成運行、計劃、控制、操作、監(jiān)視、記錄以及評價功能，并將信息傳輸?shù)街醒肟刂破鳌?，Mobitex系統(tǒng)建設方案為：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、前置機以及數(shù)據(jù)庫服務器等與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相連，或采用IP訪問服務器相連。其中，IP訪問服務器相連需要基于Mobitex分組與IP之間的關系搭建起新的協(xié)議線路，利于線路暢通。最終，將網(wǎng)絡終端收集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)進入監(jiān)控主機進行統(tǒng)計、分析處理，以報表、圖標等形式呈現(xiàn)出來，以為最終用戶決策、調(diào)度時提供參考。此外，各類監(jiān)控和調(diào)度指令匯聚的配調(diào)中心，可以通過網(wǎng)絡發(fā)送信息到各個終端，指令其在出現(xiàn)故障或有需要的時候，執(zhí)行跳閘、開閉等動作。
3結語
基于無線窄寬數(shù)據(jù)通信網(wǎng)下搭建的配電自動化系統(tǒng)，具有傳輸數(shù)據(jù)高速可靠、運營成本低、工作效率高的優(yōu)點，對滿足用戶和供應商對無時無刻全面訪問、控制配電自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)有著重要作用。
參考文獻
［1］張洪源，李若菲．探析電力配電自動化和配電管理［J］．中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2016（12）：28－29．
［2］高向榮．電力供配電系統(tǒng)在自動化控制發(fā)展趨勢［J］．電子測試，2017（1）：91－92．
［3］姜春瑩，刑錦鋒，王小亮．電力配電系統(tǒng)自動化技術［J］．電子測試，2017（1）：106－107．
［4］孔維白，郭俊青．關于配電自動化系統(tǒng)的應用和發(fā)展［J］．通訊世界，2016（10）：193．
作者：高浩 單位：貴州電網(wǎng)有限責任公司貴陽金陽供電局
