（电力系统及其自动化专业论文）电力市场中配电系统信息传输网络规划的研究.pdf

抛i i f 人学：程坝l j 学位沧史 ar e s e a r c ho ft h ed e s i g n i n go ft h ei n f o r m a t i o n t r a n s m i s s i o nn e t w o r ko fd m si nt h ep o w e rm a r k e t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ep o w e rm a r k e t ，t h eo p e r a t i n gp a t t e r n so fp o w e r c o m p a n i e sh a v ee x p e r i e n c e dm a n yc h a n g e s n o wt h e r eh a sb e e na nu r g e n td e m a n df o r t h ei n f o r m a t i o n i z a t i o nc o n s t r u c t i o no ft h ep o w e ri n d u s t r y t h ei n f o r m a t i o n i z a t i o no f p o w e ri n d u s t r ys h o u l db eb a s e do ns o m en e ws e r v i c e s ，s u c ha st h en e t w o r k b a s e d p o w e rg e n e r a t i o na n dc o n t r o ls y s t e m ，p o w e rm a r k e t , p o w e rm i sa n di n t e r n e ta c c e s s ， w h i c hi n v o l v em a n ya r e a sl i k et h ea p p l i c a t i o n ，r o u t i n g ，s w i t c h i n ga n dt r a n s m i s s i o no f i n f o r m a t i o n t h e r e f o r et h ef u t u r e p o w e ri n f o r m a t i o nn e t w o r ks h o u l db ea c o m b i n a t i o no fm a n yi n f o r m a t i o ns y s t e m s ，aw h o l en e ws t r u c t u r ec h a r a c t e r i z e db y n e t w o r k i n g ，s y s t e m a t i z a t i o n ，u n i v e r s a l i z a t i o n ，i n d i v i d u a l i z a t i o na n db r o a d b a n d s c r v l c e t h ep a s tp o w e ri n f o r m a t i o nn e t w o r ki sb u i l to nt h eb a s eo fh i g h l yu n i f i e d p o w e rg e n e r a t i o n ，t r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o n i no t h e rw o r d s ，o n l yo n eo p e r a t o r t a k e sc h a r g eo ft h eo p e r a t i o ni nac e r t a i na r e a s ot h ei n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o ni s l i m i t e db e t w e e nc o n t r o lc e n t e ra n ds u b s t a t i o n s ，o n l yv o i c ec o m m u n i c a t i o n sa r e e x c h a n g e db e t w e e n o t h e r s u b s t a t i o n s h o w e v e r , i tc a n tm e e tt h en e e d sf o r i n f o r m a t i o ne x c h a n g ef r o md i f f e r e n tl e v e la n dt i m eo ft h ed e v e l o p m e n to fp o w e r m a r k e t t h ef u t u r ep o w e ri n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o nn e t w o r ki ss u p p o s e dt os a t i s f yt h e n e e d sf r o mm a n ys e c t o r so fp o w e ri n d u s t r y f i r s ti ti ss u p p o s e dt ot r a n s m i to p e r a t i n g 4 n f o r m a t i o no fp o w e rg r i d s ，g e n e r a t o r sa n dd i s t r i b u t i o ns y s t e m s ；s e c o n d l yi ts h o u l db e t r a n s m i t t i n gp o w e rp u r c h a s e s a l ei n f o r m a t i o na n dp o w e rd i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n t h i se s s a yd i s c u s s e dt h es t r u c t u r e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h ei n f o r m a t i o n t r a n s m i s s i o nn e t w o r ki nt h ef u t u r ep o w e rd i s t r i b u t i o ns y s t e m , a n dp r o p o s e ds e v e r a l d i f f e r e n tn e t w o r k i n gm e t h o d s s o m ec o r et e c h n o l o g i e sa r ei n t r o d u c e df o rt h ep u r p o s e o fb u i l d i n ga ni n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o nn e t w o r kt h a tc a ns a t i s f yt h en e e do ff u t u r e p o w e rm a r k e t k e y w o r d s ：p o w e rm a r k e t , p o w e rd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，i n f o r m a t i o n t r a n s m i s s i o n ，n e t w o r k i n g ，r e s e a r c h 5 刖吾 随着电力市场的高速发展和改革丌放的深入进行，电力行业的运营模式发生了很 大的变化，在这个过程中，电力信息化建设的任务越来越迫切。而以往的电力信息传 输系统是建立在发、输、供高度统一，垂直型管理，即在定的区域内，由单一的运 行者负责系统运行，配电部门有专营的区域的基础上，信息的传输一般是在变电站和 控制中心之间，而变电站和变电站之间一般只有语音通信，这远远不能满足电力系统 中不同时刻、不同层次的信息传输的要求，不能满足电力市场不断发展的需求。 未来的电力信息传输系统应满足多方面的要求，首先是可以进行面向电网、电厂 机组和配网，其次是可以进行面向用户的。所以配电系统中信息传输网络的规划显得 越发重要，配电系统中信息传输网络的建设也必将受到重视。 第一章电力通信网概述 电力系统通信网是一种专业的通信网，是出发电厂及便电所等各级电力部门相互 连接的传输系统和设在这些部门的交换系统或终端设备构成，是电网重要组成部分 由电网的结构、运行管理模式、经济性等因素决定的。 1 1 电力通信网主要发展历程 通信技术经历了从纵横交换到程控交换、从明线和同轴电缆到光纤传输、从模拟 网到数字通信网，从定点通信到移动通信、从主要面向硬件到面向软件技术的几大阶 段变化。我国电力专用通信网也是基于此进程，随着电网的建设、发展以及电网自动 化水平的不断提高形成并逐步成长起来的。在6 0 、7 0 年代，电力通信是以音频、载波、 模拟微波等通信方式为主。8 0 年代之后之后，随着大规模集成电路的发展，出现了数 字微波、光纤通信、程控交换机等，这也是目前电网通信系统的主要组成单元。到了 9 0 年代，我网l 乜力通信装备水平与日新月异的通信技术相比已显得滞后。随着信息交 流的li a 姒烈，跨行业技术技术交叉与渗透越发明显，电力通信作为电力系统的重要 堋州砹施、系统的神经中枢、行业的高科技先驱，更应该跟上飞速发展的时代步伐 率先引领电力科技领域的新潮流。 1 2 通信网络在电力系统中的地位 在信息化时代的今天，电力系统的安全可靠运行离不开现代化的电力信息传输网 络。电力信息或电力系统实时数据的传输已经超出了目前远动系统的范畴，常规远动 系统必将融合计算机、保护、控制、网络、通信等技术于一体的网络化电力信息传输 系统所代替，并终将打破现行的专业分工，引起远动系统的一场革命。 当然，r f l 力信息网络出存在安全问题。但在当i u 情况h 年对j 二电力系统本身的 安全性而言，它的预防要容易一些。但是，连接每个变电站的电力信息网络的建设不 是朝一夕能完成的，需要大量投入人力物力。事实上，电力系统的安全可靠性和良 好的经济效益是一对古老矛盾。就电力信息网络来说，要解决好这一矛盾必须分两步 走：近= l l j jii 标和长远目标。即在现有设备的基础上或增加少量设备来组建电力信息网 络。 电力信息网络是连接所有变电站及调度中心的，以传输远动、保护、故障录波、 语音、图像等数据为目的的计算机网络系统。我国电力信息网络的特点是事实数据以 独立的数据通道传输为主。 1 3 电力通信网的发展方向 进入9 0 年代以来，高新技术的飞速发展以及成果的不断实用化，特别是计算机技 术与通信技术取得了惊人的发展，两者相互融合、渗透，奠定了现代信息社会的基础。 新技术革命剧烈改变着传统电信的概念和体系，通信体制正发生着深刻的变革，现代 通信正经历着从信件交换( 无连接) 发展到电路交换( 面向连接) 再到包交换( 无连 接) 的螺旋型上升过程。高速发展的微电子及计算机技术，多系统协议的开放及兼容 使通信技术上发生着巨大的变化。通信媒质、智能技术、光电子技术等的出现及应用 使通信系统向着多功能、多方位、多层次发展。 未来通信网应向着综合化、智能化、分组化、个人化、高速、宽带大容量等方向发 展，同时还要不断加强网络传输的有效性、可靠性、安全性的开发研究及建设。 1 4 电力通信网主要扩展业务形式 l 、电网安全监视 电力系统崩溃的根本原因是网络结构的薄弱性和不合删1 性，利用测攮。控制装错镭 投入( 如：及时定位线路故障点的线路故障测距装置；实时监视通信全网路健康状况 的通信全线路自动监视系统等) ，通过网络传递实时信息，实现在线监控。利于迅速排 除输电线路事故，快速恢复电网，防止大面积停电。 2 、稳定控制 在电力系统中实施相量是电力系统稳定控制最直接的方法，通过采用全球卫星定 位系统g p s 实现的同步相量测量技术和光纤通信使任一变电站均可以通过精确时间脉 冲给当地测量的电压波形以时间标记。通过系统将测量收集汇总处理后，根据各变电 站之问动态相量变化实施控制。g p s 相量测量装置与常规r t u 相配合，使调度中心的 e m s 系统功能从稳态向动态转变，将使大电力系统的全局稳态和恢复控制成为可能。 3 、电网商业化运营方面 随着电力改革的不断深化，依托于全国联网工程和开放性电力市场的电网商业化 运营方针已经逐步形成，具有集成、拓展、安全性的基于国际互联网的企业电子商务 系统址今肝，胶腮的必然。 1 5 小坌j i j 本章主要介绍了电力通信网的发展历程，明确了电力系统中的重要地位以及发展 方向，在未来电力通信网络可以在电网安全监视、稳定控制和电网商业化运营等方面 进行扩展，电力通信必将在未来电网中扮演重要角色。 第二章配电系统通信网络 在城市供电网络中，我们习惯于把3 5 k v 及以下的电压等级称为配电网络。随着 农、城网改造的进一步深入，1 1 0 k v 及3 5 k v 电压等级的建设已十分完备，自动化水 平也较高，调度管理、运行管理也比较规范。目前在城市供电网络中主要是以1 0 k v 供电为主，占整个供电用户数量的9 0 以上。但是1 0 k v 供电网络由于历史的原因 自动化水平基本上还很低，处于长期被忽视状念，且线路复杂线损率高，供电可靠性 差，故障率高。为了适应市场经济的发展，加大力度进行电网建设的同时，加强1 0 k v 配电网络的配电自动化工作，是当前的一项重要任务。 2 1 配网中的通信方式 随着通信手段的不断出新，目前可供通信网络使用、选择的通信方式有多种多样。 恢j ! ( 1 f 0 统f i ( j 分类方法，可简单地分为有线方式和无线方式，其中有线方式包括：架空 明线或电缆、配电线载波、邮电本地网、租用电话线、光纤、有线电视网( c a t v ) 、现 场总线和r s 一4 8 5 、专线等；无线方式包括：一点多址微波、传统无线电通信( a m 、f m 、 p m 等) 、无线扩频、卫星通信、无线寻呼、数控电台等。配电自动化对通信系统的要求 取决于配电网的规模和要求实现的具体希望水平，总体比较各种通信方式的优劣应综 合考虑如下几点：( 1 ) 通信的可靠性，( 2 ) 通信技术的先进性，( 3 ) 可行性和使用维 护的方便性，( 4 ) 配电通信的实时性，( 5 ) 通信系统的可扩充性。下面将以上几种通 信方式分别予以说明。 2 1 1 架空明线或电缆 其特点是建设简单，线路衰耗大，频带窄，容易受到干扰，电力系统自动化中只 能做近距离传输信道。 ：i _ 1 人1 ，f 枉坝l 。学位论j l 2 1 2 配电载波 从酬前的技术水平上看典型的配电载波机的传输率可达到1 5 0 一3 0 0 b i t s ，可满 足双向通信的要求，对远方抄表和监测线路数据比较经济。但对于停电区数据如何用 配电载波上传仍然是一个技术难题，有待进一步研究。配电载波系统数据传输速率较 低，容易受到_ f 扰，由于反射使得配电载波在馈线的某些部分存在盲点，其优点是技 术相对简单。配电载波有两种变形即脉动控制技术和工频控制技术，它们都是利用电 力线路作为信号的传输途径，在国外这两种技术都有很好的应用实例。此外，扩频载 波机也在电力系统开始应用，它根据山农信息理论，用加大带宽来换取传输的可靠性 将话音带宽扩展到整个输电线路频谱，提高了传输率。 2 1 3 光纤通信 光纤通信与其他通信比较有以下优点：光纤传输频带宽、通信容量大，传输损耗 小，光电隔离，不受电磁干扰，组网方便、灵活。在配电自动化中，可以利用已建成 的变电站到主控中心的光纤电话网络进行数据传输，此时，光纤通过m o d e m 将数字脉 冲转换成话音频带占用一路或几路话音通道进行传输。也可以架设专门的光纤网络进 行数据传输，比如，可以光纤以太网或光纤自愈环网来进行传输，这在许多地区都有 成功的经验。， 2 i 4 现场总线和r s - 4 8 5 州场总线( f i e l db u s ) 是近二十年发展起来的新技术，它是连接智能化的现场设 备羽lr | 动化系统的双向传输、多分支结构的通信网络，它适合于f t u 和附近区域工作 纠i 的通信，以及变屯站内部各个智能模块之间的内部通信，现场总线可分为 c a n b u s ( c o n t r o ll e ta r e an e t w o r k ) 、l o nw o r k s ( l o c a lo p e r a ti n gn e t w o r k s ) 和p r o f i b u s ( p r o c e s sf i e l db u s ) 等，对于一些实时性要求不高的场合，可以利用r s 一4 8 5 代替 现场总线进行数据侨i j 的传输。 2 1 5 微波通信 电力系统微波在电力通信中发挥着重要的作用，对于调度自动化和变电站综合自 动化数据的传输有重要意义，微波频率为i g h z 以上，属视距传输，传输容量大，稳定 性能好，同时由于微波通信在电力系统运行多年，运行维护人员积累了丰富的经验。 但是，微波为点对点传输，而配电系统点多面广，显然不适合应用。但值得一提的是 一点多址小微波系统，它应用多址技术和统计复用技术，信道利用率高，稳定性好 适合于多点传输，其缺点是路由选择比较困难。 2 1 6 无线电通信 传统的无线通信方式有：a m 、f m 、p m 、无线寻呼等也可以应用到配电系统自动化 的数据传输，但它们只能进行单向发送，如果需要进行双向数据传输，它们就无能为 力了，如果进行改造，使用双向信道，该设备还是具有很大的应用价值。8 0 0 m h z 通信 为无线数据通信频段，对于配电系统通信是比较合适的一种方式。 2 2 配i 【i 系统信息传输网络现状及今后的展望 2 2 1 配电系统信息传输网络在电力系统的现状 配电网自动化系统可使配电网的潜力功能得以最大限度的利用，提高电能质量、 降低线损。但由于配电网自动化设备要求高，且规模较大，建设费用高，结构复杂 变压器、分支线、电容器较多，终端设备数量非常多，故增加了通信设备建设的复杂 性。目前，用于配电网自动化系统的通信方式有多种，每种都有一定的长处和弱点， 尚无一种通信方式可完全满足配电网自动化系统中所有层次的需要，在一个配电网自 动化系统中，往往采用多种通信方式，构成综合通信系统，各层次按实际需要采用合 适的通信方式。此外，在配电网e l 动化系统r 扎众多的站端发备t 扣何容量较大的丌闭 所r t u 、变电站r t u 和容量较小的现场的f t u ，且对现场f t u 还有设置定值、故障 录波等复杂要求，使得难以采用统一的通信规约。 配电自动化指：利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相 结合，将配电网在f 常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管 理有机地融合在一起，改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价 格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。信息传输网是 建设配电自动化系统的关键技术，信息传输网的好坏从很大程度上决定了自动化系统 的优劣，配电自动化要借助可靠的信息传输网，将控制中心的控制命令下发到各执行 机构或远方终端，同时将各远方监控单元( r t u ) 所采集的各种信息上传至控制中心。 配电自动化系统内容包含以下4 个方面 饿线1 动化。馈线自动化通过在信息传输网络上的信息交换，完成馈电线路的监 测、控删、r 故障诊断、故障隔离和网络重构。其主要功能有：运行状态监测、远方控 制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。 变电站自动化。变电站自动化应用计算机硬软件系统或自动装置通过信息传输网 络进行数据交换，完成对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。变电 站自动化以信号数字化和计算机通信技术为标志，进入传统的变电站二次设备领域 使变电站运行和监控发生了巨大的变化，取得显著的效益。 配电管理系统。配电管理系统( d m s ) 是对配电网的运行进行监视、管理和控制。它 是配电自动化系统的神经中枢，整个配电自动化系统的监视、控制和管理中心。配电 管理系统建立的前提就是需要有可靠、高效的信息传输网络，以实现对现场数据的采 集和监控。 需求例管理。通过系列经济政策和技术措施，山供需双方共同参与的供用电管 础。包含负荷管理、用电管理及需方发电管理等。在电力市场耶境下，需求侧管理必 将被重视。需求侧管理的决策要求自动化系统通过信息传输网络及时上传大量的详实 的现场数据。 上述4 个方面构成了配电自动化系统，而无论它们内部还是相互之问都是通过信 息传输网络相互沟通、紧密联系在一起的。 2 2 2 配电系统信息传输在电力系统灾变中的作用 在信息传输网络基础上建立电力系统配电自动化，这使得供电企业能够及时地分 析电网的运行性能、制定电网优化运行的方案。从而为用户提供优质、可靠的用电网 络。这体现在以下几点： 1 、短故障停电时间 现场智能装置( f t u 等) 接入信息传输网络与调度端进行信息交换，能够实现对现 场的故障自动报警、快速故障定位、自动人工遥控隔离故障，非故障区段恢复供电等 j j j f t 。从mj ，n 规场故障的情况下及时排除问题、缩短故障停电时间。 2 、降低。i & l 缝患和影响 这啦a 侄于自动化系统通过信息传输网络不断采集设备状态和电网参数进行经常 性监测，力求在故障发生前检测出潜在的事故隐患。 配电自动化的发展，使供电可靠性有了很大的提高，但是，要进一步缩短故障停 电时间，很大一部分取决于馈线自动化的发展。必须在馈电线路上装设电动开关，配 置馈线终端设备盯u ，对一些分支线路，还应装设故障指示器，并利用信息传输网络 向系统提供馈线运行数据和状态，执行系统下达的馈线丌关遥控操作命令。 非线性负载、电动机直接起动、不平衡负载、焊接设备以及家用电器设备增多 断低了电压质量。电压质量对现代电子设备及汁算机系统影响极人。为此，通过信息 传输系统能够对电压进行连续测量和质量分析，产生噪声越限告蝥。旧时，能根据实 际需要选择不同的无功补偿方式。 2 3 小结 本章介绍了配电系统中各种通信方式，并分别对各自的特点进行了详细的说明。 提出了在配电自动化系统率没有任 可一种方式能完全满足系统的通信要求，在不同的 环境下，要根据具体条件采取综合通信系统，才能取得好的效果。主干网络可采用性 能好容量大的光纤构成环网，从各个接点上再接入其他方式所会聚的数据，然后在传 送到主控中心。即要采用综合通信系统来实现系统的各种需求。 贵州1 人学i 程坝l 学位论卫 第三章信息传输网的结构 近年来，许多企业在不同层次、不同规模上对配电自动化：工作进行试点，但配电 自动化技术并没有得到大面积推广和普及。从可持续发展的眼光看，实现配电自动化 是适应市场经济的需要，便于与国际接轨，而且，配网可进一步实现更高一级的控制 及管理功能。如何立足于各个地方的实际隋况和网络现状，高效地开发、建立自己的 配网自动化系统和配网信息传输系统，还需专家及广大技术人员积极探讨，努力推进 配电网自动化建设向实用化方向发展，发挥更好的作用和效益。 3 1 配网用户的要求 现代化社会要求充足、可靠、优质的电能供应。随着城市化的进程和现代化大城 市的出现，配电系统的重要性与日俱增。现在，发达国家近半数的电力投资用于配电 系统。现代化大都市供电负荷密度大、供电方式复杂、可靠性需求高，以及供电负荷 1 、惭j 髓加、供l u 例外格快，因此，现代化大都市的配电系统运行、调度、控制和维护 现代们h 由于变频调遮驱动器、机器人、自动生产线、精密加工工具、可编 程控制器和计算机信息系统的同益广泛使用，对电能质量提出了日益严格的要求。这 些设各对电源波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量的恶化都可能造成重大损失。 通常，重要用户为保证优质的不间断供电，往住独自采取改善可靠性和电能质量的措 施，例如安装不问断电源( u p s ) 、安装自备发电机并用机械开关来切换，在重要设备 人口处安装滤波器和过电压保护设备等。但是，经济合理的解决办法是由供电部门采 用配电新技术，向用户提供可靠的、不同质量等级、不同电价的个性化电能供应。 对于普通用户而言，随着我国社会和经济的发展，用户对供电可靠性也丌始提出 j 7 较两的要求，国家电力公司对此 i ! l 何要求，今后供电企业应达到的供电可靠性指标 般城市地区为9 9 9 6 ，使每户的年平均停电时恻不大于3 5 0 0h ；重要城市中心区应 达到9 9 9 9 ，使每户的年平均停电时间不大于0 8 7 6 h ，即5 3m i n 。而国外经济发达国 家的每户年平均停电时间均己达到不超过1h ，甚至只有几或几十分钟的水平，与国外 仍有较大的差距。只有进一步加强城市电网改造，逐步实现配电自动化才有可能提高 我国的供电可靠性水平。 3 2 信息传输结构及规范 3 2 1 信息传输系统的分层结构 根据配电自动化系统的特点，按照分层的原则，可将整个信息传输系统分为四层。 1 、调度层 变电站、配电子站到配调主站的通信层，较常见的如s d h 光纤网络等，也可以是 常规的调度卉频串行通道。变电站内的r t u 以及馈线设备上送的信息通过各种接入设 衍拔入刘洲j 业_ ：i j _ i j j ：。接入模式根据r t u 和馈线设备的通信模式不同而不同，可以是 r s 2 3 2j i _ c l j 弋，也l t j 以是以太网模式。 2 、馈线层 馈线终端单元f t u 、d t u ，配变终端t t u 到配电子站的通信层，目前较主流的通 信模式为光纤通信。馈线层通信性能取决于馈线终端设备的通信模式支持以及光端机 的通信模式。目前的光端机一般都可以提供多路r s 2 3 2 4 8 5 接入，有的光端机还支持 以太网接入。这样，支持不同通信模式的多种馈线终端设备可以通过同一个光端机建 立透明的虚拟光纤信道，从而充分利用光纤的通信容量，节省信道投资。 3 、终端层 赳川j ：。i ：榉岫卜 他沧史 配变仪t t u 、其他智能通信设备( 集中器) 与馈线终端单元f t u 的通信层。在这 种通信方式f ，t t u 干u 各种集中器+ 般通过4 8 5 总线接入f t u 的4 8 51 2 1 ，然后通过 f t u 上送t t u 和集中抄表数据。主站端的f t u 规约解释程序需要增加附加对t t u 以 及集中器上送信息的检出。 4 、用户层 主要是集中抄表系统的通信层。装设在最终用户端的抄表仪一般就近接入集中抄 表采集器，然后采集器通过低压电力线载波汇集到集中器，然后通过集中器接入f t u 或者直接接入光端设备。 3 2 2 通信规约 在配电自动化系统中，针对终端接入信息传输网的数据接口不同采用不同的通信 规约。 1 、c d t 规约( 循环式规约) 在我国的电力系统调度自动化系统中，早期大多采用的是串行口连接的星型模式 计算机网络拓扑结构，相应产生了c d t 规约。 位：r s 2 3 2 ，异步通信模式； 校验：奇偶校验，一般采用偶校验； 数据结构：1 1 位，一位起始位，8 位数据位，一位校验位，一位停止位 帧结构：帧头( 说明数据类型) 后接数掘 数据流控制；轮流通讯，有错误则重发。 主要优点：这种传输模式不需主站干预；传输信息时只需使用单向信道，当传输 过程中某些数据出现差错时，由于是循环传送，因而可以用下一个循环中的数据来补 救。 贵州k 学t 程坝l ，学位论义 主要缺正i ：这种传输模式的传送时延与一个循环中传送信息的数量自关，传送的 数皱越多，传送的时延就越厂；这种传输模式无论情况如何，即使用户数据毫无变化 也照样循环不停地向主站发送数据，因此在f 常情况下，信道的利用率不高，且下行 困难，奇偶校验差错能力差。 2 、p o l l i n g 规约( 问答式规约) 由于c d t 规约使用效果不理想，作为改进，出现了p o l l i n g 规约。 位：r s 2 3 2 ，异步通信模式 校验：校验和： 数据结构：1 0 位，一位起始位，8 位数据位，一位停止位 帧结构：帧头后接数据后接校验。 数据流控制：轮询，有错误则重发，分事件优先级，优先级高则多问。 1 二蜓优点：主站可以要求被控站发送某一远动信息，也可以要求发送某些类型的 价曲、等等，r 作方式灵活。 j - 监a 北点：出于传送信息的主动权在主站，因而被控子站的紧急信息难以及时发 给主站，故上行不够及时，轮流问答的时间太长。数据流的下行难，校验和检错能力 不够。 3 、i e c6 0 8 7 0 5 系列规约 i e c 6 0 8 7 0 5 - 0 是符合o s i 系统模型的开放式规约，并根据电力系统的实际情况 进行了修改和专门的定义，已被i e e e 推荐为在r t u 与主站间通信的规约。目前，国 际电工委员会制定的i e c8 7 0 一支持f t u 信息主动上送的传输方式，它能及时报告故 障信息，供配电综合自动化系统使用。 ( 1 ) t e c 8 7 0 5 1 0 1 只传输单一地址( 远方终端地址) ，主站地址从来不被传输 型! 苎望型竺i ：塑! ：堕兰 一 ( 2 ) i e c 8 7 0 。5 1 0 j 传输方式分为非平衡传输和平衡传输两种： ( 3 ) i e c8 7 05 既规定了固定帧长结构，又规定了可变帧长结构。对于i e c8 7 0 5 来说，它们分别是：i e c6 0 8 7 0 5 1 0 1 ，1 9 9 5 年1 1 月制定，用于基本遥控应用补充标准； 1 e c6 0 8 7 0 5 1 0 2 ，1 9 9 6 年6 月制定，用于电力系统总加数据传输的补充标准；l e c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 ，1 9 9 5 年2 月( 初稿) ，用于保护设备通信的补充标准。i e c 规定的数据传 输基本方式为8 个数据位，1 个起始位和1 个偶校验位i e cf t 的4 种帧格式，依有无 帧校验和帧校验的长度和频率不同而不同。f t i 1 的帧以一个起始字节开始应用数据 之后的终止字符，一帧中应用数据长度为0 1 2 7 个字节，无帧校验；f t i ，2 一帧中应 用数据长度为0 2 5 5 个字节，在终止符之前有一个字节帧校验，f t 2 的帧以一个起始 字节开始，每1 5 个府用数据之后加一个单字节的校验码，帧中应用数据长度为 0 2 5 5 ，f t 3 ( f t 3 ) 的帧以两个起始字节开始，每1 6 个应用数据之后加两个单字节的 校验码，一帧中应用数据长度为0 - 2 5 5 。i e c8 7 0 5 系列规定了起始字符及终止字符的 选择范围，规定了校验码的计算方法以及传输中的时间配合。帧中应用数据长度也有 固定长度及可变化长度两种格式。 我国的1 们脱约是完全采用国际标准i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 l 的标准，考虑到我国电力系 统的地硼、竹州l iz m 化系统中大多采用点对点全双工通道，根据国际标准 1 e c 6 0 8 7 0 一5 一卜6 0 8 7 0 5 5 传输规约的规定、规定了状态变位时，馈线终端可以主动触发 f ，输? l 凡态耍似坎( 即状态量变位主动上报) ，实现平衡传输的功能。主站主动启动的传输 n r 。! 完全遵守i e c 6 0 8 7 05 】0 1 的规定。 3 3 小结 本章对配网中信息传输系统的分层结构及通信规约进行了阐述，提出随着光端通 信设备价格的下降以工业以太网技术的飞速发展，基于以太网通信模式的配电自动化 信息传输网络必将成为未米配电自纠j 化系统的主流通信模式a 2 0 搬1 人学r 程埘! f 学位论史 第四章信息传输网络的组建方案 u 儿配电系统各应用系统用户侧信息传输具有自身的特点对数据准确性及数掘 量的人小及通信规约等要求不尽相同，但无论是远程计量抄表、配变监测、用电现场 管理系统、负荷控制管理、配电自动化系统还是其它一些涉及与用户侧进行信息传输 的具体应用，其通信网络可以利用以下组网建设方式。 4 1 租用公用电信网络通道的组网方式( 如租用d d n 通道、拨号通道、g s m 通道、g p r s 通道等) 图1 组网方式结构图 4 1 1g p r s 系统 1 前在实际中应用较多的是g p r s 系统。它是基于g s m 系统的无线分组交换技术 以提供点到点、广域的无线口连接方式，由于采用分组技术，用户只有在发送或接收 数据期间刊占用资源，意味着多个用户可高效率地共享同无线信道，从而提高了资 源的利用率，特别适用于突发性、频繁的小流量数据传输，其传输速率较高，目前商 用的g p r s 可提供高达1 1 5 k b p s 的传输速率( 最高值为1 7 1 2 k b p s ) ；接入时间较短，分 组交换接入时间缩短为少于1 秒，能提供快速即时的连接，可提高事务效率，同时支 持按数据流量来进行计费；g p r s 还能支持在进行数据传输的同时进行语音通话。 该通信系统的特点是分组交换延时不固定，可以使不同的数据传输“共用”传输带 宽，有数据时占用带宽，无数据时不占用，从而分享资源，同时分组交换可以提供灵 活的差错控制和流量控制，主要是在端到端的高层进行，以减少中间网络低层环节不 必要的开销；也可以在网络部分环节上增加控制，提高安全性。另外通过设置服务等 级q o s 等手段，可以有效的控制和分配延时、带宽等性能。 g p r s 采用与g s m 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的 跳$ 61 胤则以及同样的t d m a 帧结构。这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音 业务信道极其相似，因此现有的基站子系统( b s s ) 从一开始就可提供全面的g p r s 覆盖。 g p r s 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式 的网络资源，这样便提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断 的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。 g p r s 网络足在现有g s m 网络中增加g g s n 和s g s n 来实现的，使得用户能在 端到端分矧力j f 发送和接收数据。其系统结构如图2 所示。 图2g p r s 系统结构 图中，终端通过串行或无线方式连接到g p r s 蜂窝电话上，g p r s 蜂窝电话与g s m 基站通信，但与电路交换式数掘呼叫不同，g p r s 分组是从基站发送到g p r s 服务支持 节点( s g s n ) ，而不是通过移动交换中心( m s c ) 连接到语音网络上。s g s n 与g p r s 网关 支持节点( g g s n ) 进行通信，g g s n 对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络， 如因特网、x 2 5 网络或电力系统专用网络。反之，电力系统专用网络或来自因特网标 谚 有移动台地址的疋包，由g g s n 接收，再转发到s g s n ，继而传送到移动台上。 s g s n 是g s m 网络结构中的一个节点，它与m s c 处于网络体系的同一层。s g s n 通过帧中继与b t s 相连，是g s m 网络结构与移动台( 终端) 之间的接口。s g s n 的主 要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和g g s n 之间完成移动分组数掘 的发送和接收。 g g s n 通过撼于i p 协议的g p r s 骨干网连接到s g s n ，是连接g s m 网络和外部 分组交换叫( f c | | | 刈特网和局域网) 的网关。g g s n 主要是起网关作用，也有将g g s n 称 为g p r sj i ! f j | i 搽。g g s n 可以把g s m 网中的g p r s 分组数据包进行协议转换，从而可 以把这此分组数据包传送到远端的t c p i p 或x 2 5 网络。 s g s n 和g g s n 利用g p r s 隧道协议( g t p ) 对i p 或x 2 5 分组进行封装，实现二者 兜州tj 、掌r 挥蛳| 1 挲位眨殳 之川的数据传输。 终端通过串行或无线方式接到g p r s 蜂窝电话或m o d e m 上，g p r s 蜂窝电话或 m o d e m 与g s m 基站通信，但与电路交换或数据呼叫不同，g p r s 分组是从基站发送到 s g s n 节点，而不是通过移动交换中心m s c 连接到语音网络上。s g s n 与网关支持节 点g g s n 进行通信，g g s n 对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如i n t e r n e t 或x 2 5 网络，来自i n t e m e t ，标识有移动台址的i p 包，出g g s n 接收，再转发到s g s n 继而传送到终端上。 4 1 2 实例 由于g p r s 网络具有这些特点，贵阳市南供电局建立了配变监测系统就采用了这种 通信方式即利用了移动公司的g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 。该系统对城区的2 8 台配电变压器进行检测时采用了g p r s 通道，建立了各配电变压器到移动公司的无线 网络连接，采用分组交换技术把有关变压器的信号采集装置采集的数据先分成若干个 小的数据包，通过不同的路由，以存储转发的接力方式传送到目的端，在目的端组装 成完整的数据后通过融合光纤通道将信号送到清镇分局。 目前g p r s 业务资费标准如下表所示 赠送的免 月租费 费流鹫数超过赠送流量后的流量费( 元k b ) ( 元) ( b ) 自由套餐 0 0 00 3 经济套餐 2 01 m0 0 1 时尚套餐 1 0 02 0 m00 1 商务套餐 2 0 0 不限鼙 清镇分局的系统共2 s 个终端，分局系统中心与移动公司连接通道每月包月的2 0 0 0 元计算， 口| j 当数据量小于1 m 时，最高为2 8 * 00 3 * 1 0 0 0 + 2 0 0 0 = 2 8 4 0 ，这样比较经济可午r 即当数据量大于1 m 时，最小2 8 + 2 0 + 2 0 0 0 + 2 8 4 0 0 1 k b4 x ( k b ) = 2 5 6 0 + 0o i x 但若系统数据量较大，大于2 0m 则需2 8 t 2 0 0 + 2 0 0 0 = 7 6 0 0 元 采用这种方式投资少、见效快，但也存在一些问题，如通道维护，系统安全性及保 密性不好，存在一定运行成本。由于配网中用户数量多，情况复杂，而且有些用户需 要的信息量大，其长时间累计运行成本实际上并不低，长期累计将超过建设自己专用 通道的费用，同时，由于电力生产、营销、管理信息的特殊性，有大量的信息需要高 度的保密性和安全性，还要进行实时传输，在这种情况下g p r s 系统就不能满足电力 系统的要求。 此外，其它由各类电信运营商提供的服务如：d d n 通道、普通拨号通道、租用光 纤通道等也存在类似的问题，所以，租用公用电信网络通道的组网方式不宜在电力系 统的具体应用中占据主导地位，它可以作为配网信息传输组网的个辅助方案，使用 在用户数量较少，信g i g l d 、，当地电力通信网络覆盖率不高或不便于建设电力专用 网络的地区。 4 2 组建专有通信网络( 如建设光纤专用通道，建设微波、扩频通道) 4 2 1 存在的问题 建设电力系统专用通信网络，投资大、见效慢，而且系统运行维护全部由自己的工 作人员进行，而目前配电网络覆盖面广，用户数多，信息量大，这样信息网络的覆盖 范围已经涉及到千家万户，如果在配网中全部建立电力专用的通信网络，其投资将是 非常巨大的，另外还需要大量的入力、物力去进行维护管理，而仅靠目前电力系统通 信管理人员是无法完成这一个艰巨的任务。所以目前建设专用通信嘲络仅限于在再变 电站及分县局之f n j ，还未普及到用1 侧。 4 2 2 实例 图3 组网方式结构图 以贵阳市南供电局配网自动化系统光纤通信网络为例。2 0 0 0 年市南局对1 0 k v 都西 线实脱配网自动化，通道建设上利用了南局城区七个变电站之间已建成了光纤环网的 通信系统，在都司变与观水变变之间的配电线上再建设一条光纤通道，配电线上需采 集的自动化信息便可通过城区环网光纤系统将信号非常可靠地送入局控制中心。 组网结构如图4 ： 封州人学1 带。i ( i ；! | j 学位沦正 4 2 2 1 通信方式 图4 配网自动化通信组网图 1 、f t u 通道采用双环自愈光纤方式进行通讯，双环自愈型通信方式，为系统提供 高效、可靠的通信链路，如果链路上某一点因某种原因被切断，光路会通过光设备自 动迂回，保证信息通信不受影响，提高通信的可靠性。 此通道将信息汇聚到变电站后可以用两种方式接入配网调度中心，第一种是将此光 纤通道直接接入变电站的环网光纤送到配网调度中心，这种方式适用于馈线线路数量 较少的情况，减少变电站设备，减少投资，利于通道维护；第二种是将此光纤通道接 八变电站主站系统，在变电站通讯管理机中进行汇集，然后接入变电站环网光纤送到 配网调度中心。第二种方式适用于馈线线路数量多，f t u 、配电综合测试仪数量多的 情况，这种方式增加变电站设备，投资增加，通道维护环节也多，但这种方式提高设 备的响应能力，减轻主站系统的运行负荷，能保证对配电网实时信息的及时处理。在 此工程中，我们采用的是第一种通信方式。 2 、配电变压器综合测试仪信息通道采用双绞线或l a n 网进行连接，通过最近距离 的f 1 u 提供的通道或转发接入双环自愈光纤丰通道，采用第一种方式接入配网蛹度c i i 心。 4 2 2 2 实施过程 在现代通信网中出现了光m o d e m 传输设备，也称为光传输调制解调器，利用光 m o d e m ，把计算机或控制设备的信号传递到光纤上去，