（电气工程专业论文）扬州配电自动化系统通信网络的研究与实现.pdf

工程硕士论文扬州配电自动化系统通信网络的研究与实现 摘要 配网自动化是运用计算机技术、自动控制技术、通信技术及新的高性能的配 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、经济、高效的最优运行状态。通信网络技术是配网自动 化研究的重要内容之一，是提高供电可靠性和供电质量、缩短事故处理时间、减 少停电范围的一个重要环节。论文结合扬州配电自动化系统通信网络进行研究， 主要研究工作表现在：a ) 讨论通信网的结构、特点，数据传输的方式和原理； b ) 配电通信网的体系结构及网络自愈；c ) 配电自动化通信网的规约及软件；d ) 结合扬州配电自动化系统的实际情况，完成了配电自动化系统的结构、通信网的 规约协议和通讯方式的设计与实现。 关键词：配电自动化通信网，规约，数据传输，网络自愈 、 工程硕士论文 扬州配电自动化系统通信网络的研究与实现 a b s t r a c t u s i n gt h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y 、a u t o m a t i o nt e c h n o l o g y 、p o w e re l e c t r o n i c t e c h n o l o g ya n do t h e rh j g hc a p a c i t ye q u i p m e n t , t h ea u t o m a t i o no fe l e c t r i cd i s t r i b u t i o n n e t w o r kc a ns u r v e yt h en e t w o r ko n l i n ea n do f f l i n e ，a s s u r i n gt h en e t w o r ks a f e 、 r e l i a b l e 、e c o n o m i c a l 、a n di no p t i m i z e do p e r a t i o n a l li t sa i mi st oi m p r o v et h e r e l i a b i l i t ya n dq u a l i t yo fp o w e rs u p p l gs h o r t e nt h et i m eo fa c c i d e n th a n d l i n g ，l e s s e n t h ee f f e c to fp o w e rc u t 。b a s e do nt h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko fy a n g z h o up o w e r e l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r k , t h et h e s i sh a sf o l l o w i n gs t u d y ：a ) d i s c u s s i n gt h e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sc o n f i g u r a t i o na n dc h a r a c t e r ，t h et h e o r ya n dt h em e t h o do f t h ed a t at r a n s m i s s i o n b 、t h ec o n f i g u r a t i o no ft h ee l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka n di t s s e l f - a d a p t a t i o n c ) t h es t i p u l a t i o n so ft h ea g r e e m e n to ft h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k a n dt h es o f t w a r e mc o m p l e t i n gt h ed e s i g na n di m p l e m e n to ft h ea u t o m a t i o ns y s t e m o ft h ee l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r k 、t h es t i p u l a t i o n so ft h ea g r e e m e n to ft h e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dc o m m u n i c a t i o nw a yb ys t u d y i n gt h ey a n g z h o up o w e r n e t w o r k k e yw o r d s ：a u t o m a t i cc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko f d i s t r i b u t i o ns y s t e m ，t h es t i p u l a t i o n s o f t h ea g r e e m e n t , d a t at r a n s m i s s i o n , n e t w o r ks e l f - a d a p t a t i o n n 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 己在论文中作了明确的说明。 研究生签名：j 觅盘垂、 岔呵年绸e l 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：彳盟基主、c 2 旷叮年r 钥7 日 工程硕士论文扬州配电自动化系统通信网络的研究与实现 1 绪论 1 1 配电通信网的功能特点及访问控制方式 配电自动化的基础是通信网，配电自动化程度的重要标志是通信是否符合自 动化的要求，它担负着设备及用户与自动化的联络，起着纽带作用。担负着信息 的处理、命令的发送和返回。所有数据的传递，没有可靠有效的通信，配电网无 法与自动化相联系。 总结通信网在配电自动化中的功能如下： 1 ) 各远方监控单元( f t u 、刑等) 所采集的各种信息上传至控制中心。 要求传送上来的信息正确可靠、及时。 2 ) 控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端。要求传下去的命令 能及时准确地到达目的地，控制或调节执行机构。 3 ) 将各种终端设备和工作站组合成一个大的局域网，从而达到信息资源共 享，使各系统能很好地集成在一起。 1 2 配电通信网的特点 1 2 1 传输信息量较大 配电自动化系统的测点多，对于每一条l o k v 线路来说，除了配电开关的 f t u ，还有配变监控终端、开闭所监控终端、远方抄表系统、集中器等，而每一 个配电系统可能多达几百条l o k v 线路，这样测点就有上千个或几千个。每个测 点也是多种多样，有电网本身的数据和信息，有系统监控设备的状态信息，如果 再加上负荷管理系统和调度系统的数据，传输信息量就十分庞大。 1 2 2 通信信道多样 对于配电自动化系统，可供选择的通信信道有光缆，电缆( 或双绞线) 超短 波无线电、微波和电力线载波等，在不同的场合，不同的条件，可以选择不同的 信道，在同一个系统中各级通信网，也不一定选用同一信道，所以往往是一个混 合式的通信网，所以通信信道的选择要因地制宜，要充分利用现有的信道资源。 1 2 3 通信网络结构复杂 配电自动化通信内容包括当地开关量的采集控制单元与变电站监控管理层 之间的通信，以及变电站当地与远方调度中心之间的通信。采集控制单元种类也 多，有集中器、抄表、配变仪、f t u 等。通常将整个通信网分为四层：第一层 为子站到主站层；第二层为子站所涵盖的区域层，即配电子站和f 1 u 、t 1 u 的 工程硕士论文扬州配电自动化系统通信网络的研究与实现 通信层；第三层为f 1 v 与配变仪和抄表集中器通讯层；第四层为用户抄表层。 1 3 配电通信网的拓扑结构 网络拓扑是指网络形状，或者是它在物理上的连通性。配电网络的拓扑结构 主要有：星形网络、总线网络、环形网络、树形网络。 * 释 c a ) 星形网络 ( b ) 总线网络 q 恿 ( c ) 环形网络 ( d ) 树形网络 图1 1 网络拓扑结构 1 4 配电通信网的传输介质 配电自动化是电力系统控制的一个组成部分，具有电力系统生产过程的共 性，要求数据传输的完整性和时间响应快速性，有不同的数据传输的优先级和不 同响应时间的要求以及各个终端分布地域广的特点，这些是电力系统生产的性质 所决定的。但是配电自动化系统有其特殊性，就是f t u 采用的传输通道是可多 点共线，f 1 u 都是沿配电线路安装的，而在地调和省调的自动化系统中，我国 大多数采用点对点的全双工通道结构。 传输介质主要是指计算机网络中发送和接收者之间的物理通路，配电自动化 系统所选用的通信介质如下表1 1 所示。 2 工程硕士论文扬州配电自动化系统通信嘲络的研究与实现 表1 1 配电自动化系统所选用的通信介质 通信方式传输攥介 传输速率传输距离 主要用途 配电线载波 高压配电线5 0 - 3 0 0 b i t s 1 0 k mf n j 、t t u 与区域工作站通信 低压配电线载玻低压配电线5 0 3 0 0 b i t s 台区内低压用户抄袭 工频控制配电线1 0 一3 0 0 b i t s较短负荷控制 脉动控制配电线5 0 6 0 b i t s较短 负荷控制和远方抄表 f n i 与区域工作站及区域工作站 电话专线公用电话喇3 0 0 1 9 2 0 0 b i t s不限 或r t u 与控制中心通信 3 0 0 4 8 0 0 b i t s 拨号电话公用电话同不限远方抄表与远方维护 拨号时间长 c a t a 通道有线电视网 3 0 0 - - 1 m b a s 有线电视网内负荷控制 f t u 、刑与区域工作站间通信， 现场总线 屏蔽双绞线3 0 9 6 0 0 b i t s 2 1 m 分散电能采集、设备内通信等 r s 4 8 5屏蔽双绞线9 6 0 0 b i t s 2 k m同上 多模光缆 多模光缆铷b i t s( 5 k m同上 单模光缆单模光缆( 2 m h i t s( 5 0 1 m通信主干线 无线扩频自由空间( 1 2 8 袖i t s ( 5 0 1 m 通信主干线 v 职电台自由空问( 2 舫i t s( 5 0 k m通信主干线 i | i 妒电台自由空间 2 m b i t s( 5 0 1 m通信主干线 多址微波 自由空间( 2 m b i t s 5 0 1 m通信主干线 调幅广播自由空间( 1 2 0 0 b i z s 1 9 9 9 服务器系统月运行率均为1 0 0 ，符合要求。 ( 5 ) 配网自动化系统平均月运行率9 9 试运行统计结果如下： 2 0 0 4 年3 月，月运行率9 9 9 7 ； 2 0 0 4 年4 月，月运行率9 9 9 9 ： 2 0 0 4 年5 月，月