配网线路状态采集分析系统组网设计研究

林显仕

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东 阳江529500）

0 引言

配网包括变电站、变电所、环网柜、柱上开关、配网变压器等10kV 电力设备，配网线路状态采集分析系统以一次设备为基础，利用计算机技术、传感器技术以及通信技术，将配网线路的各项数据信息进行整合，能够对配网线路正常运行状态或故障状态进行监测、保护以及控制。配网线路状态采集分析系统对快速判断故障点位置、缩短故障停电时间、提高配网运行管理水平具有重要意义。

1 配网通信需求

配网线路状态采集分析系统由数据采集器、数据转发器、专家系统组成，采集器负责精准的数据采集，转发器进行数据传输，专家系统进行故障的分析判断和数据统计。可选配智能数据分析仪进行故障的分析判断以及和调度系统的通讯规约转换。通信通道负责局内监控系统工作站与采集器之间的通信，通信网络在配网线路状态采集分析系统中起到承上启下的作用，负责上传各采集器采集的各项数据。

2 配网通信技术分析

配网通信技术是配网线路状态采集分析系统的关键技术之一，通信网络的好坏直接关系到系统能否正常运行。采集器接入局端设备可选用的通信技术包括光纤通信、中压电力载波、无线公网通信等。

光纤通信传输容量较大，传输距离远、速率高，具有强抗干扰性和绝缘性，因此在变电所、高压线路等强电磁干扰环境中使用广泛。电力载波通信是传统电网通信的一种常见方式，它的带宽逐渐增大，正向数字化调制方向发展。这种通信方式频率资源少、接入速率低、传输距离短、抗干扰性差，因此载波组网难度较大，容易影响到系统运行的可靠性和稳定性。对于一些分散的偏远的采集器，铺设光纤非常浪费材料，且对于配网线路状态采集来说采用光纤传输是大材小用。而无线公网通信适用于间断的、突发性的少量数据传输，对于配网中数量多、分布散、传输数据量小的终端设备特别合适。目前配网中主要应用的无线公网通信为GPRS和3G。

GPRS（General Packet Radio Service）是基于GSM 的无线分组电路交换数据传输方式，它有按需计费、传输快速、切换灵活等特点。GPRS与GSM 具有相同的格式，包括频段、频率带宽、突发结构、无线调制标准、调频规则以及TDMA 帧结构。GPRS对于上行和下行数据采用不同的频段，其工作带宽在900 MHz 或1 800 MHz，传输最大速率能够达到9.05～171.2kb/s，传输可靠性高，通信时采用分组交换技术，实时性不是很好。

3G 主要采用的是CDMA（Code Division Multiple Access）技术。这项技术频谱利用率较高，覆盖面积广。3G 具有较强的保密性，且系统容量大，数据传输质量较高，传输速度也较快。

根据配网线路状态采集分析系统的特点，系统组网方式选用无线公网通信。

3 配网线路状态采集分析系统组网方式

3.1 一般组网方式

一般组网方式分为储存数据组网方式和不存储数据组网方式，采集器负责精准的数据采集，通过2.4GHz射频发送给数据转发器；数据转发器通过GPRS/3G 网络发送到网络云端服务器进行数据存储或转发。一般组网方式网络结构如图1所示。

图1 一般组网方式网络结构示意图

存储数据组网方式通过网络云端服务器将数据转发给局内监控系统工作站和安卓APP 客户端，由工作站主机进行数据储存、故障分析和短信通知。局内可以在此工作站查看线路运行情况。由于局内网络防火墙的限制需要申请IP白名单或域名白名单，网络云端服务器具有固定IP、固定域名，比较适合申请有效的IP白名单或域名白名单。

不存储数据组网方式即局内无监控系统工作站，数据存储在网络云端服务器，由云端服务器进行数据分析。局内申请域名或IP白名单后，所有电脑均能访问云端服务器查看线路运行情况。

3.2 直传组网方式

直传组网方式指数据不传外部，直接给到局内监控系统工作站，其网络结构如图2所示。

图2 直传组网方式网络结构示意图

采用供电局内部的SIM 卡进行数据传输，可透过局端防火墙，将数据直接传给局内监控系统工作站 进行存储和读取。给局内服务器安装存储数据的数据库PostgreSQL、访问本机数据Web服务器的Apache、Jdk等软件，然后访问本地域名服务器读取数据。

4 关于接入自动化主站扩展

通过以上两种方式接入防火墙后，选配智能数据分析仪来进行故障的分析判断以及和调度系统或配电主站的通讯规约转换，将专用规约转换为标准的符合配网主站的IEC60870－5－101或IEC60870－5－104规约，将数据转发给调度系统或配电主站SCADA 系统。

5 结语

随着电网技术的高速发展，面向用户需求的智能电网技术才能满足用户对电能的需求。配网有其自身的特点，本文根据配网通信特点提出了配网线路状态采集分析系统组网方案，即基于无线公网通信的组网方式，包括一般组网方式以及直传组网方式，能够保证配网成熟发展，又能满足用户对配网提供电能的质量要求。

［1］辛培哲，李隽，王玉东，等.智能配电网通信技术研究及应用［J］.电力系统通信，2010，31（11）：14－19.

［2］张岚，高鹏，王澄.南方电网配网自动化通信系统的建设［J］.电力系统通信，2010，31（11）：20－24.

［3］史秋芸，邱志斌，胡敏，等.3G 通信技术在智能电网中的应用［J］.北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2010，27（5）：236－237.

［4］谢伟红，章健军.3G 无线传感器网络在智能配电网的应用研究［J］.电信科学，2010（10）：127－131.

［5］朱永娟.3G 通信技术在智能电网中的应用研究［J］.无线互联科技，2012（5）：43－44.