智能配電自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道的建設(shè)方式探討

國網(wǎng)河南省電力公司濟源供電公司 李大偉 王 鋒 濟源市豐源電力有限公司 任孟軍

在我國的智能電網(wǎng)發(fā)展計劃中，將在2020年之前完成所有的智能電網(wǎng)改造工作，而具體的計劃內(nèi)容主要包括了規(guī)劃試點階段、全面建設(shè)階段以及引領(lǐng)提升階段。目前我國已初步形成了智能電網(wǎng)控制與服務(wù)體系，而接下來的階段將是全面建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)。在國家智能電網(wǎng)建設(shè)環(huán)節(jié)中，智能配電網(wǎng)建設(shè)是基礎(chǔ)性的工作，而智能配電自動化技術(shù)是智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)，并且該項技術(shù)對于整個電網(wǎng)的智能配電工作具有重要影響，而我國能否實現(xiàn)堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)的成功建設(shè)。

1 智能配電自動化系統(tǒng)建設(shè)的概述

早在上世紀(jì)90年代初期我國便展開了關(guān)于配電自動化技術(shù)的研發(fā)，并在部分地區(qū)進行了試點應(yīng)用。因為隨著改革開放的深入進行，社會對電力資源供應(yīng)的數(shù)量與質(zhì)量提出了更高的要求，在90年代末期國家便進一步積極的推進配電自動化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)工作，并且在部分發(fā)達城市進行了自動化系統(tǒng)技術(shù)的初步應(yīng)用。在2011～2015年我國智能配電自動化系統(tǒng)建設(shè)開始在關(guān)鍵設(shè)備以技術(shù)方面進行攻關(guān)，并且特高壓電網(wǎng)建設(shè)以及城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)速度明顯加快[1]。

2016～2020 年我國正在開始建立統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)建設(shè)，其主要建設(shè)內(nèi)容包括了強化電力資源配置、提升用戶以及電網(wǎng)、電源間的互動性。在長達幾十年的智能配電自動化系統(tǒng)建設(shè)的過程中，絕大多數(shù)的縣級單位以上已經(jīng)配備了自動化配電系統(tǒng)，甚至大多數(shù)農(nóng)村均已配備了智能電表，而此類情況的出現(xiàn)也表明了我國自動化配電工作達到了新的高度，但是在電力資源消耗量不斷增大的情況下，智能配電自動化系統(tǒng)建設(shè)又面臨著新的挑戰(zhàn)。當(dāng)然，我國的智能配電自動化系統(tǒng)建設(shè)也存在著較多的問題，例如配電管理工作碎片化、線路自動化未形成規(guī)模等問題，其正在阻礙著我國的配電自動化系統(tǒng)建設(shè)。此外，部分配電自動化系統(tǒng)建設(shè)也存在著設(shè)備技術(shù)水平低、功能結(jié)構(gòu)不合理以及數(shù)據(jù)處理工作量大等問題。

2 數(shù)據(jù)傳輸通道的建設(shè)

在對智能自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行分析后，可以了解到該系統(tǒng)主要由一次設(shè)備、終端設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、變電站、通信骨干網(wǎng)以及配電主站系統(tǒng)等共同構(gòu)成，而數(shù)據(jù)傳輸通道的構(gòu)建主要包括了光纖數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)件以及無線數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)件。

2.1 光纖數(shù)據(jù)傳輸通道的構(gòu)建

在光纖數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建的過程中，還包括了接入層的構(gòu)件以及骨干層的構(gòu)建。

骨干層的構(gòu)件。通過利用變電站端調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、分組傳送網(wǎng)以及核心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，通過利用配電通信網(wǎng)絡(luò)，光纖骨干網(wǎng)絡(luò)便能夠完成對整個骨干層的建設(shè)[3]。骨干層網(wǎng)絡(luò)又可以劃分為匯聚層以及核心層，而此種劃分的目的是為了對骨干網(wǎng)進行合理的管理。核心層的主要功能是為了對數(shù)據(jù)進行傳輸，而匯集層則負責(zé)對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)。核心層節(jié)點數(shù)據(jù)在傳送的過程中，主要依賴于以太網(wǎng)以及分組網(wǎng)（PTN），這樣便能夠?qū)?shù)據(jù)報文進行實時的傳送，而該數(shù)據(jù)最終將會傳送至配電站自動化的主站系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)網(wǎng)由廠站端以及主站端共同構(gòu)成，而為了確保數(shù)據(jù)傳送的安全性，兩端均設(shè)置有加密認證的裝置，這樣能夠有效的提升數(shù)據(jù)傳送的安全級別，并避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄漏或信息劫持等問題。匯聚層數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，主要依賴分組網(wǎng)（PTN）設(shè)備予以支持，這樣就能夠?qū)β酚善鹘粨Q機等進行加密認證并形成環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時傳送。

接入層的建設(shè)。為了確保配電自動化終端數(shù)據(jù)能夠得到有效的傳輸，接入層使用了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）進行信號傳輸，而分組網(wǎng)（PTN）與以太無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）之間還存在著GE接口，這樣就確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩ㄐ?。以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）主要是由光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）、光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）以及光線路由終端（OLT）共同構(gòu)成。配電通信網(wǎng)在進行結(jié)構(gòu)選擇的過程中，可以選擇單主站單光星型以及雙主站雙光環(huán)形等多種結(jié)構(gòu)。遙測、遙信、遙控功能信息在傳送的過程中，首先需要通過光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），然后再經(jīng)過光線路終端（OLT）匯聚完成后，通過依靠分組網(wǎng)（PTN）實現(xiàn)對信息的上傳。

2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸通道的構(gòu)建

在無線數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建的過程中，配電網(wǎng)自動化終端通過利用通用分組無線服務(wù)技術(shù)（GPRS）連接至移動運營商的無線通訊數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，而移動運營商將會對相關(guān)數(shù)據(jù)進行專線連接，然后實現(xiàn)配電自動化主站系統(tǒng)間的專線連接[2]。通信終端在正常使用的過程中，需要使用專用的接入點（APN），并且在完成了身份認證后才能與主站系統(tǒng)之間構(gòu)造出一個專用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。通信終端與主站系統(tǒng)之間形成了廣域的虛擬專用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)后，可以實現(xiàn)信號的雙向傳輸，并且通過該無線數(shù)據(jù)傳送通道可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的遠程采集以及設(shè)備的遠程操縱，這樣實現(xiàn)了對自動化設(shè)備的實時控制。

3 關(guān)于配網(wǎng)主站端數(shù)據(jù)的接收

光纖數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建完成后，其會采集到大量的數(shù)據(jù)，而該數(shù)據(jù)通過分組網(wǎng)（PTN）可以迅速傳輸至調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)核心層[3]。采集網(wǎng)交換機通過對數(shù)據(jù)進行進一步的轉(zhuǎn)接，便能夠使得前置數(shù)據(jù)采集服務(wù)器接收到該類信息，而該類數(shù)據(jù)可以給配電站主站系統(tǒng)進行使用。無線數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建完成后，也會采集到相關(guān)的數(shù)據(jù)，而此類數(shù)據(jù)可以通過連接公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，而采集服務(wù)器中的交換機便可以將相關(guān)數(shù)據(jù)進行進一步的傳輸，從而確保數(shù)據(jù)能夠到達配電站主系統(tǒng)中。

4 關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸通道的安全性

由于數(shù)據(jù)傳送的安全性會直接影響到智能配電自動化系統(tǒng)運作，因此數(shù)據(jù)傳輸通道的安全性是極為重要的。基于此，在光纖數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建以及無線數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建時，通過設(shè)置防火墻、數(shù)據(jù)加密以及身份認證等多項措施，從而確保數(shù)據(jù)的安全性。此外，通過設(shè)置正向/反向的物理隔離裝置，可以在物理層面為通信數(shù)據(jù)的安全傳輸提供保障，所以，當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸通道的安全性可以得到保障，并且關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸通道的安全建設(shè)工作也會隨著時間的推移而逐步的加強。

5 結(jié)語

綜上所述，我國正在大力建設(shè)統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)，而智能配電自動化系統(tǒng)是極為關(guān)鍵的建設(shè)環(huán)節(jié)。智能配電自動化系統(tǒng)的正常運作需要依賴數(shù)據(jù)傳送通道予以支持，這樣才能夠確保自動化系統(tǒng)的每一項操作均符合操作人員的操作要求。通過對數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建方式進行分析，可以使得傳輸通道的結(jié)構(gòu)更加合理，并通過采取正確的加密措施還能夠進一步保證數(shù)據(jù)傳送的安全性。當(dāng)然，隨著數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建的相關(guān)理論與技術(shù)逐漸成熟，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)建方式也必然會存在不合理之處，而為了能夠滿足智能配電自動化系統(tǒng)運作的需要，還需要讓每一位技術(shù)人員繼續(xù)對建設(shè)方式進行分析，從而讓我國徹底實現(xiàn)堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)。