【正文】 制業(yè)務作為電網(wǎng)控制的一個環(huán)節(jié)，直接關系到電網(wǎng)安全，由于此類業(yè)務對通信傳輸時延、通道可靠性要求極高，目前主要使用電力通信專網(wǎng)。 電力通信已成為電力系統(tǒng)的有機組成部分，目前并沒有成熟的通信架構和相應的通信技術能滿足智能電網(wǎng)對于通信的新需求。 主要研究內(nèi)容 小結 為保證安全、經(jīng)濟地發(fā)供電、合理分配電能、保證電力質(zhì)量指標，防止和及時處理系統(tǒng)事故，就要求集中管理、統(tǒng)一調(diào)度，因此電力系統(tǒng)必須要有一個能夠提供特殊保障性服務的通信系統(tǒng)做支撐。光 M通信方式?jīng)]有充分利用光纖資源，可靠性和實時性得不到保障 。 目前，國家電網(wǎng)公司的電力通信專網(wǎng)已頗具規(guī)模， MSTP/SDH 技術得到廣泛應用，基本建設了覆蓋到各級變電站的光纖骨干網(wǎng)。 美國的配電網(wǎng)與日本基本相同，架空線路 為多。 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本構成：配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是一項系統(tǒng)工程，它大致可分為三個子系統(tǒng)：配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)；配網(wǎng)自動化子站系統(tǒng)；配網(wǎng)自動化終端。 研究背景 我國長期處于用電負荷高速增長，城市化進程導致配電網(wǎng)絡結構快速變化的狀態(tài)，加上電力工業(yè)過去長期以來存在的“重發(fā)、輕供、不管用”的主觀傾向，導致目前配電設備陳舊、自動化程度差、網(wǎng)架結構薄弱的配電網(wǎng)現(xiàn)狀。實施配網(wǎng)自動化的首要目標 是提高配電網(wǎng)的供電可靠性，實現(xiàn)高度可靠的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)要遵循原則：具有可靠的電源點，具有可靠的配電網(wǎng)網(wǎng)架（規(guī)劃、布局、線路），具有可靠的設備（一次智能化開關、二次戶外 FTU、 TTU等），具有可靠的通信系統(tǒng)（通信介質(zhì)、設備），具有可靠的主站、子站系統(tǒng)（計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡）。在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中通信方式主要采用無線通信，特別是擴頻通信技術，由于可靠性高、保密性好，不需要許可證，在各個電力公司得到廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計，光纖覆蓋了 95%以上的 110/IOkV變電站和 75%以上的 35/10kV變電站，并且具備向下延伸的能力。GPRS/CDMA公網(wǎng)通信技術不適用于配電網(wǎng)干線通信，在安全性、穩(wěn)定性、實時性方面尚無法得到可靠保證，并且難以適應時間敏感的保護與控制業(yè)務且要支付運行費用 。優(yōu)質(zhì)可靠的通信手段是電網(wǎng)安全穩(wěn)定發(fā)電和供電的基礎，而電力通信的理結構和服務對象決定了電力通信與電網(wǎng)密不可分。電力通信業(yè)務已廣泛應用各種通信技術，隨著電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的發(fā)展和企業(yè)信息化進一步發(fā)展，對電力通信提出了高帶寬、高可靠性、容災、廣覆蓋等新的需求。該類業(yè)務主要有繼電保護、安全穩(wěn)定裝置、調(diào)度自動化等。 （ 3）業(yè)務能力：能夠滿足配電網(wǎng)絡對通信管道雙向高帶寬、實時性的要求，符合各種電力通信規(guī)約，支持各種配電自動化終端設備主流接口，實現(xiàn)配網(wǎng)設備與通信系統(tǒng)的無縫對接。 在“十二五 ”期間，繼電保護通信業(yè)務將推廣采用光纖通道，同時要求裝置能通過以太網(wǎng)接入站內(nèi)自動化系統(tǒng)和繼電保護信息系統(tǒng)，應能接受站內(nèi)對時系統(tǒng)統(tǒng)一提供同步時鐘信號，其實時性要求與當前要求保持一致，保護信號的傳輸時延要求在 12 ms 以內(nèi)；可靠性要求為 500 kV線路每套主保護和 220 kV線路兩套主保護均采用 2 條完全獨立的通信通道。 配電載波通信集功率通道和通信通道、能量流與信息流于一體，可以利用現(xiàn)有的配電線路傳輸?shù)诫娋W(wǎng)關心的任何測控點，不需另鋪專用通信線路，其優(yōu)點主要如下： 不必經(jīng)過無線電管理委員會（ FCC）的許可； 形成電力專網(wǎng)：信號是加載在電力線上，不需要通信部門的審批或介入； 安全為電力公司所控制：運行過程中，設備的檢修在電力部門內(nèi)部，無需通信部門 的配合，安全可以得到保證； 基于網(wǎng)絡的配電載波支持自由拓撲，具有極大的靈活性，連接溝通電力公司所關心的任何測控點； 利用輸電線作為通信，無需額外架設通信通道，降低了通信系統(tǒng)的建設成本。采用短信方式傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)應用將越來越廣泛，使得以短信方式傳輸控制命令及數(shù)據(jù)遠程傳輸成為可能它突破了GSM 網(wǎng)絡只能提供電路交換的思維方式，而以封包 (Packet)的方式來傳輸數(shù)據(jù)，通過增加相應的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造就可實現(xiàn)分組交換。 GPRS 以其無線方式、傳輸距離遠、實時性和可靠性好、成本相對較低等特點在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸方式中具有很大的優(yōu)勢。 ④永遠在線。 ⑦采用分組交換技術，具有其他分組數(shù)據(jù)系統(tǒng)一樣的高效特性，由于第三代移動通信采用的也是分組技術，所以采用的網(wǎng)絡可以具備第三代移動通信的能力 ?？?見，低壓電力線載波抄表的可靠性差。 和 之間的詳細比較見 表 錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。傳輸速率上， 5MHz的信道帶寬下， R4系統(tǒng)的最大凈荷吞吐量可達 8Mbit/s，終端最大峰值數(shù)據(jù)速率 3Mbit/s，而 R5 系統(tǒng)的基站凈荷吞吐量可達 15Mbit/s，終端最大峰值數(shù)據(jù)速率為 5Mbit/s。光纖通信在電力系統(tǒng)中有獨特的資源優(yōu)勢和廣泛的應用前景，光纖通信將成為電力通信網(wǎng)的主要通信方式。以太網(wǎng)絡技術的使用，使配電自動化系統(tǒng)在許多方面發(fā)生 質(zhì)的變化，可大大提高系統(tǒng)的信息交換速度，保障系統(tǒng)通信的高可靠性和高實時性。其鮮明的特點具體表現(xiàn)為：工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)男畔⒍酁槎處畔ⅲL度較短，且信息交換頻繁；工業(yè)以太網(wǎng)中周期與非周期信息 同時存在，正常狀態(tài)下，周期信息較多，而非周期信息較少；它的信息流向具有明顯的方向性； 其策略控制信息的傳送有一定的順序性；它的響應時間要求較嚴格，為毫秒甚至微妙級水平； 應具有良好的環(huán)境適應性，即在高溫、潮濕、震動、腐蝕、電磁干擾等工業(yè)環(huán)境中蝕、電磁干擾等工業(yè)環(huán)境中具有長時間、連續(xù)、可靠、完整地傳送數(shù)據(jù)的能力，并能抗工業(yè)網(wǎng)的浪涌、跌落和尖峰干擾。 （ 4）為電力量身定制的 ONU，按照電力 EPON 標準高要求設計，具備工業(yè)級性能。各個雙 PON 口 ONU 分別連接到這 2 條鏈上，這樣可以實現(xiàn) OLT 設備、主干光纖、分光器、分支光纖、 PON 端口全網(wǎng)的保護，任何一臺OLT、一個分光器、一條光纜或者一個 PON 口出現(xiàn)故障都不影響 ONU 的正常使用。 最終 EPON 系統(tǒng)把采集到的用電信息上傳到主站系統(tǒng)。三層結構的通信方案由兩部分組成：骨干通信層和接 入通信層。 目前 DTU采用 104協(xié)議，最大幀長約 4Kb，一般下行命令小于 100b，每秒問答處理按1 次計算。 EPON 的運維解決方案 無論 EPON 承載配用電網(wǎng)何種業(yè)務，良好的網(wǎng)絡運維系統(tǒng)是通信接入方案完善的重要標志。 ? 支持遠程升級、批量升級、性能監(jiān)視統(tǒng)計、分權分域分組管理、資源管理統(tǒng)計。而分布式智能 FA 則通過上位機根據(jù)配電網(wǎng)絡的實時拓撲結構配置現(xiàn)場 FTU 的相關信息，并將控制策略下載到現(xiàn)場的 FTU 中，由現(xiàn)場 FTU 根據(jù)所下載的控制策略與信息自動進行故障定位，并執(zhí)行相關的開關分閘與隔離動作，不依賴于主站或從站，建設成本低。與圖 1 的區(qū)別在于終端信息層。由于 OLT 的授權和處理轉(zhuǎn)發(fā)時間很短可以忽略，則整個過程中的總時延為兩倍的上行幀周期加上四個數(shù)據(jù)在光纖上的傳輸時間。例如，一般來說一個 ONU 有 8 個緩沖隊列，即可接 8 個終端，一般 104 協(xié)議最大幀 4KB。 GOOSE報文延時構成結構為：發(fā)送端處理延時 t網(wǎng)絡傳輸延時 t接收端處理延時 t3，總的時延 t 總是從發(fā)送端 IEDA的 GOOSE 報文發(fā)送到接收端 IEDB 處理的全部時間，即 t 總 =t1+t2+t3。 為了達到 GOOSE 報文 4ms延時要求即 t總 =t1+t2+t34ms，必須應用一系列 GOOSE 報文實時技術來降低 t t t3 的時延。 (2)VLAN：結點 1 2， 1 5（假設 4 為 VLAN1。根據(jù)各 IED 的網(wǎng)卡地址進行劃分，這種基于用戶物理地址的方式可以任意移動物理設備而不需要重新配置，此 MAC 地址的物理設備還是在劃分好的VLAN 中。在同一 VLAN 中的各設備之間的通信，可以直接連接，不需要通過過多的交換機和路由器等設備，大大減少了網(wǎng)絡延時。光纖通信是不二的選擇，它具有抗強電磁干擾，誤碼率低，速率高，保密性好等特點。這兩種技術都以以太網(wǎng)技術為基層，但在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層有顯著的差異。 ? 基于 IEEE 論與展望 配電自動化是利用現(xiàn)代計算機及通信技術，將配電網(wǎng)的實時運行、電網(wǎng)結構、設備、用戶以及地理圖形等信息進行集成，構成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行監(jiān)控及治理的自動化、信息化。是由每個設備的網(wǎng)絡層地址如 IP 地址或 IP 協(xié)議進行 VLAN 的劃分。 (3)組播：結點 1 2， 1 5(如果這條兩消息的 內(nèi)容相同 )，總流量 （ a+b+c+d+e+f+g）。網(wǎng)絡通信時延，如果報文長度和傳輸距離為定值時，又因傳播速度為光速級的 ty、tz 可以 忽略，主要是網(wǎng)絡的排隊延時影響了總的通信時延，所以要降低網(wǎng)絡的傳輸負荷，降低排隊時間。 (2)IEDB接收端處理延時 t3：包括 GOOSE 報文接收端的報文解析（拆封裝、解析報文頭）、數(shù)據(jù)連接拼裝以及 GOOSE 報文到達通知和數(shù)據(jù)復制給 GOOSE 應用端。 ? ? 1948 / ??? ??? PK sMBmsmsN ，終端總數(shù) 152 ? ? 5315188 / ??? ??? P sMBmsmsN ，終端總數(shù) 424 IEC61850 是關于變電站綜合自動化通信體系結構的國際標準，其中規(guī)定 GOOSE 報文傳輸延時在 4ms 內(nèi)。根據(jù)工程中具體對實時性的要求，設時延限定值 限T ，則有 限總 TT ? 下面考慮下在實際工程中如何根據(jù)具體需求對帶寬進行分配。網(wǎng)絡中各節(jié)點處于平等地位，各節(jié)點間可直接通信，每個節(jié)點處可接多個終端。 分布式 FA 控制系統(tǒng)的特點和對通信技術的要求 所謂 FA 系統(tǒng)是指電力配電網(wǎng)饋線自動化（ FeederAutomation,簡稱 FA），是配電自動化中最重要的內(nèi)容之一。 適用于主站幾種控制的通信技術 適用于分布式 FA 控制的通信技術 智能分布式 FA 系統(tǒng)研究 智能分布式 FA 系統(tǒng)是配網(wǎng)自動化系統(tǒng) DAS 的一個重要組成部分。 ? 將設備、網(wǎng)絡、線路、終端、環(huán)境納入全程綜合管理。若每個 OLT滿配 40 個 PON 口，每 PON口最多下掛 12 個 ONU鏈型組網(wǎng)，則每個 OLT 通用帶寬：上行32K*40*12=，下行 800*40*12=。配電線路拓撲雖然復雜，但多是鏈型串接，因此接入通信層可以利用電纜的走勢合理敷設光纖，同