基于IPv6的配电自动化系统通信网络构架

王云涛

摘  要：在配电终端面向智能化发展的同时，配电网逐渐被光纤通道所替代，如通信网络结构上主站结构的缺失，将无法保证配电网的稳定性。基于此，该文首先分析了配电自动化系统的通信网络构架的现状，其次研究了网络构架的结构及技术要求。通过应用IPv6网络技术，提高配电网系统稳定性，在配电数据得到安全传递的同时，可以在IP地址设置的辅助下实现共享服务。

关键词：IPv6  配电自动化系统  通信网络构架

中图分类号：TM76   文献标识码：A           文章编号：1672-3791（2019）05（b）-0044-02

配电自动化系统具备监管配电网的功能，可以调控配电网，还具有采集配电数据和监控配电数据等功能，通信网络构架包含自动化主站、配电子站及配电终端及通信通道等。自动化系统只有实时掌握配电网运行状态，让设备使用率得以提升，才能发挥出实际功能。因此研究自动化系统的通信网络，有助于保障自动化系统发挥出稳定功能，并优化功能效果。

1  配电自动化系统通信网络构架现状

在配电自动化系统中，网络通信质量关系到系统稳定运行，在目前系统中包括接入层和骨干层两种通信网。其中骨干层通信网包括汇聚层和核心层两部分，使用同步数字技术和多业务传送技术，而接入层通信网络使用无源光网络、工业以太网及电力线载波技术等。在配电网中含有不同种类设备，节点相对分散，且运行环境较为恶劣。配电接入网使用光纤、无线专网及电力线载波等方式实现统一接入。由于终端接入网运行环境十分复杂，需要根据不同环境和系统功能使用对应的通信技术。如自动化区域具备遥控功能，要优先使用无线通信方式，使用光纤专网通信实现故障自动隔离[1]。

目前国家电网部分使用了IPv4网络通信，由于通信网络不具备IP化，使得缺少开放、通用的标准，让配电网电源、配电运行及配电管理等业务存在接入困难，并不能和智能系统发生互动。IPv6网络有着良好的开放性和安全性，可以满足不同需求。国外很多电力企业已经应用IPv6技术于量测体系中，获得了良好的反响。同样，如果我国在自动配电系统中应用IPv6技术，让量测信息、干扰信息和报警信息等信息数据互相协助，会提高配电网精细化程度，让智能配电网同时向信息化、自动化及数字化多元发展。

2  基于IPv6的配电自动化系统通信网络构架

2.1 整体架构

该文研究的通信网络架构为：自动化主站连接骨干通信网，连接自动化子站，子站连接接入通信网。接入层通信网连接带有路由功能作用的配电终端，终端连接智能路由器。智能路由器处于开放性IPv6网络中，和传感器、资产管理、设备监测及配电运行相连接，处于IPv6局域网中连接着电源侧。同時路由器连接分布式电源、响应需求、电动汽车及智能电表，在IPv6局域网中连接着配电网用户侧。

在通信网络中骨干层通信网络可以使用IPv4协议满足网络功能，接入层通信网将使用IPv6网络协议取代IPv4网络协议，接入更多新设备。由于IPv6网络协议有着较大空间，通信网络不会受到IP空间限制，业务需求扩展网络支持业务和服务的融合。给智能设备配备多个IP地址，每个IP地址可以接受不同部门的管理。各个部门可以在业务要求下，设置IP网络的路由策略，将设备数据发给不同部门的服务器上，让通信网络管理能力得到提升[2]。

使用IPv6技术建立网络架构，让各个设备之间实现相互操作，对配电网络终端的集成提供支持。未来配电网可能要承载分布式电源、电动汽车并网及智能家居等业务，IPv6技术可以提供关键支持。配电设备由于具备IP地址，让网络管理系统和设备之间得以连接，业务终端之间的连接得以实现。如果自动系统中配电设备不能支持IPv6网络协议，需要升级改造网络通信接口，在此过程中，将耗费大量物力、人力。因此无法升级的配电设备将成为构建IPv6自动化系统的障碍，还需要展开进一步研究。在通信网络架构中，终端局域网根据开放性互联协议，可以让不同物理通信介质得到兼容。

2.2 主站系统

在配电自动化系统中，包括计算机软件、平台软件、操作系统及配电网的应用软件，功能结构包括应用层、硬件层、操作系统层及平台层等。IPv6自动化主站在现有功能基础上，要将部署管理系统和安全管理系统部署在应用层上，为通信网络提供安全运行环境。系统中使用带有IP端点的智能设备，部署管理系统监控智能设备，给通信网络提供故障诊断、系统监视及账户管理等服务，从而让配电系统实现通信网络的综合管理[3]。安全管理系统针对IP网络进行管理，实现故障管理、配置管理及安全管理功能。如果网络出现故障，系统会自动恢复配置，让配电终端间和设备间实现通信。

2.3 配电终端

配电终端具有路由功能，让其在原有功能上发展为通讯路由网关，在配电网和用户之间承载更多业务，并发挥出强大的路由功能。具有路由功能的终端可以储存数据和传输数据，对配电自动化和通信网络进行接入，完成系统和业务之间的通信。系统支持路由报文的转发、系统远程网络的管理，从而建立IPv6局域网。配电终端可以当作是承载业务的连接点，根据不同部门的需要，加工业务数据路由到对应的数据中心，让服务质量得到控制。

2.4 通信网络承载业务

自动化通信网络在资产管理、设备监测及传感器上承载业务，在用户侧承载智能电表，接入分布式电源等。使用全新通信网络的架构要给智能设备配置一个或多个IPv6地址，才能保证系统可以承载新业务，将智能设备接入到主站系统中得到一体化管理，让系统可以对通信设施实现共享。

2.5 通信技术要求

（1）在IP网络中，智能设备具有网络管理协议，从而实现IP网元的管理。自动化系统使用开放的IP架构，让系统实现性能管理、配置管理及安全管理等功能。可以对IP端点进行远程监测，让拓扑结构得到可视化管理，电力设备获得实时监控。通信网络可以完成在统一网络视图中融入主站系统，让主站系统接受自动管理，其工作运行状态受到实时监测，加强通信网络对系统的管理能力。

（2）由于公用网络对于带宽和数据延时有着不同要求，电力各个部门对于数据转发、带宽及时延有着不同需求。报头结构可以定义优先级，根据业务需求为业务和设备设定优先级，让通信网络得到有序运行。例如：在传统自动化业务中，数据和报文要得到实时传输，在传统系统中设定为最高优先级别。在共享网络中，自动化系统要更快速准确地实时传递数据，如电表读取数据等一般业务要设定低优先级。使用IP网络要加密网络层数据，同时校验IP报文，加密流程提高了数据保密性和完整度。在网络层可以抵挡服务攻击，避免数据出现偷听的情况。

（3）由于IPv6网络中地址空间十分大，向智能设备提供IP地址，每个不同的IP地址出现在不同网段上，网络管理系统可以和路由策略相配置，根据业务需求将网段信息发送给服务器，自动化系统才能同时满足不同业务需要。这样不需要调整业务部门，可以让智能设备满足共享业务服务。例如：如果运检、调度及营销部门同时需要智能终端的数据，要向智能终端分发3个IP地址，每个IP地址都对应调度管理网段，3个部门根据业务需要利用数据服务器，在配电终端中调取任意数据，让智能传感器实现多个部门的实时服务。

3  结语

综上所述，该文研究了在配电自动化系统中的通信网络构架，通信网络架构主要包括主站系统、配电终端、配电子站及通信通道4个主要部分。使用IPv6网络技术，可以有效提高配电系统的稳定性，让配电数据信息更加安全准确地传递，同时路由功能和IP地址的设置，让系统可以实现多部门共享服务。

参考文献

[1] 加云岗，孙媛，马佳宾，等.基于4G网络的配电自动化系统通信子系统[J].计算机系统应用，2019，28（2）：113-117.

[2] 马军，刘柃君，那丽丹，等.北斗配电终端监测平台接入配电自动化系统的设计及应用[J].数字通信世界，2018（12）：241-243.

[3] 杨荣杰，何欣欣.基于信息链接技术的配电自动化设备现场技术支持系统的研究应用[J].电气应用，2018，37（14）：48-50.