配網線路狀態采集分析系統組網設計研究

林顯仕

（廣東電網有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江529500）

0 引言

配網包括變電站、變電所、環網柜、柱上開關、配網變壓器等10kV 電力設備，配網線路狀態采集分析系統以一次設備為基礎，利用計算機技術、傳感器技術以及通信技術，將配網線路的各項數據信息進行整合，能夠對配網線路正常運行狀態或故障狀態進行監測、保護以及控制。配網線路狀態采集分析系統對快速判斷故障點位置、縮短故障停電時間、提高配網運行管理水平具有重要意義。

1 配網通信需求

配網線路狀態采集分析系統由數據采集器、數據轉發器、專家系統組成，采集器負責精準的數據采集，轉發器進行數據傳輸，專家系統進行故障的分析判斷和數據統計?？蛇x配智能數據分析儀進行故障的分析判斷以及和調度系統的通訊規約轉換。通信通道負責局內監控系統工作站與采集器之間的通信，通信網絡在配網線路狀態采集分析系統中起到承上啟下的作用，負責上傳各采集器采集的各項數據。

2 配網通信技術分析

配網通信技術是配網線路狀態采集分析系統的關鍵技術之一，通信網絡的好壞直接關系到系統能否正常運行。采集器接入局端設備可選用的通信技術包括光纖通信、中壓電力載波、無線公網通信等。

光纖通信傳輸容量較大，傳輸距離遠、速率高，具有強抗干擾性和絕緣性，因此在變電所、高壓線路等強電磁干擾環境中使用廣泛。電力載波通信是傳統電網通信的一種常見方式，它的帶寬逐漸增大，正向數字化調制方向發展。這種通信方式頻率資源少、接入速率低、傳輸距離短、抗干擾性差，因此載波組網難度較大，容易影響到系統運行的可靠性和穩定性。對于一些分散的偏遠的采集器，鋪設光纖非常浪費材料，且對于配網線路狀態采集來說采用光纖傳輸是大材小用。而無線公網通信適用于間斷的、突發性的少量數據傳輸，對于配網中數量多、分布散、傳輸數據量小的終端設備特別合適。目前配網中主要應用的無線公網通信為GPRS和3G。

GPRS（General Packet Radio Service）是基于GSM 的無線分組電路交換數據傳輸方式，它有按需計費、傳輸快速、切換靈活等特點。GPRS與GSM 具有相同的格式，包括頻段、頻率帶寬、突發結構、無線調制標準、調頻規則以及TDMA 幀結構。GPRS對于上行和下行數據采用不同的頻段，其工作帶寬在900 MHz 或1 800 MHz，傳輸最大速率能夠達到9.05～171.2kb/s，傳輸可靠性高，通信時采用分組交換技術，實時性不是很好。

3G 主要采用的是CDMA（Code Division Multiple Access）技術。這項技術頻譜利用率較高，覆蓋面積廣。3G 具有較強的保密性，且系統容量大，數據傳輸質量較高，傳輸速度也較快。

根據配網線路狀態采集分析系統的特點，系統組網方式選用無線公網通信。

3 配網線路狀態采集分析系統組網方式

3.1 一般組網方式

一般組網方式分為儲存數據組網方式和不存儲數據組網方式，采集器負責精準的數據采集，通過2.4GHz射頻發送給數據轉發器；數據轉發器通過GPRS/3G 網絡發送到網絡云端服務器進行數據存儲或轉發。一般組網方式網絡結構如圖1所示。

圖1 一般組網方式網絡結構示意圖

存儲數據組網方式通過網絡云端服務器將數據轉發給局內監控系統工作站和安卓APP 客戶端，由工作站主機進行數據儲存、故障分析和短信通知。局內可以在此工作站查看線路運行情況。由于局內網絡防火墻的限制需要申請IP白名單或域名白名單，網絡云端服務器具有固定IP、固定域名，比較適合申請有效的IP白名單或域名白名單。

不存儲數據組網方式即局內無監控系統工作站，數據存儲在網絡云端服務器，由云端服務器進行數據分析。局內申請域名或IP白名單后，所有電腦均能訪問云端服務器查看線路運行情況。

3.2 直傳組網方式

直傳組網方式指數據不傳外部，直接給到局內監控系統工作站，其網絡結構如圖2所示。

圖2 直傳組網方式網絡結構示意圖

采用供電局內部的SIM 卡進行數據傳輸，可透過局端防火墻，將數據直接傳給局內監控系統工作站 進行存儲和讀取。給局內服務器安裝存儲數據的數據庫PostgreSQL、訪問本機數據Web服務器的Apache、Jdk等軟件，然后訪問本地域名服務器讀取數據。

4 關于接入自動化主站擴展

通過以上兩種方式接入防火墻后，選配智能數據分析儀來進行故障的分析判斷以及和調度系統或配電主站的通訊規約轉換，將專用規約轉換為標準的符合配網主站的IEC60870－5－101或IEC60870－5－104規約，將數據轉發給調度系統或配電主站SCADA 系統。

5 結語

隨著電網技術的高速發展，面向用戶需求的智能電網技術才能滿足用戶對電能的需求。配網有其自身的特點，本文根據配網通信特點提出了配網線路狀態采集分析系統組網方案，即基于無線公網通信的組網方式，包括一般組網方式以及直傳組網方式，能夠保證配網成熟發展，又能滿足用戶對配網提供電能的質量要求。

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