毕业设计——毕文远nnnnn

1、电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安 全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化 和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是 电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信 息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信 的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方 式建立了电力系统专用通信网。随着通信行业在社会发展中作用的提高， 以电力通信网为基础的业务不再仅仅是最初的程控语音联网、调度时时控 制信息传输等

2、窄带业务，逐渐发展到同时承载客户服务中心、营销系统、 地理信息系统(GIS)、人力资源管理系统、办公自动化系统(OA、视频 会议、IP电话等多种数据业务。电力通信在协调电力系统发、送、变、 配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了应有的作用，并有利的保障了电力生产、基建、行政、防汛、 电力调度、水库调度、燃料调度、继电保护、安全自动装臵、远动、计算 机通信、电网调度自动化等通信需要。虽然电力通信的自身经济效益目前 不能得以直接体现出来，但它所产生并隐含在电力生产及管理中的经济效 益是巨大的。同时，电力通信利用其独特的发展优势越来越被社会所重视：(1) 近67

3、万km的35kV及以上输电线路是架设电力特殊光缆的极好资 源，经济、快速、安全、可靠；(2) 遍布全国各大城市的电缆管道和电杆是建设光纤接入网的极好资 源；(3) 电力线通信(PLC技术的日益成熟，为用户接入提供了首选手段；(4) 其它具有电力特色的技术，如无源光纤接入、无线宽带、多点扩频系统等，使电力资源得到充分有效的利用和发挥。近年来随着通信技术的发展，为了满足电力系统安全、稳定、高效生 产的需求及电力企业运营走向市场化的需求，电力通信网的发展十分迅 速。许多新的通信设备、通信系统，例如 SDH光纤环路、数字程控、ATM 等，都纷纷涌入电力通信网，使网络的面貌日新月异。新设备的大量涌入 表

4、现出通信网的智能化水平不断提高， 功能日益强大，配置、应用也十分 复杂。电力通信网的结构也已从单一服务于调度中心的简单星形方式发展 到今天多中心的网状网络，以保证能为日益增长的电力信息传输需求服 务。此外，由于网络规模的限制，电力通信网实际上是一个小而全的网络。 小是指网络的业务量不大；全是指作为通信网所有环节一样不少， 而且电 力通信网地域广大、数量繁多。由于规模的原因，电力通信网的管理传统 上一直都是不分专业统一管理，每一位通信管理维护人员都必须管理包括 网络中传输、交换、终端各个环节上的设备，还包括电源、机房、环境等 网络辅助设备，同时还要管理电路调配等网络业务。由于电力系统行政划 分的

5、各级都设置电力调度，电力通信网又被人为的划分成不同级别、不同 隶属关系的网络。一般来说，电力通信网分为主干网、地区网；主干网分国家、网局、省局、地区4级；地区网又分为地区、县级网。各个级别的 网络根据隶属关系互联，各行政单位所属的网络管理、维护关系独立。而 且由于传统的原因，上级网络的设备维护工作多由通信设备所在地区的下 级网络的通信管理人员负责。网络设备管理与维护分离，集中运行，分散 维护。面对这样一个复杂的网络，这样一些苛刻的管理要求，唯一的也是 十分有效的方法就是建立具有综合业务功能、综合接入功能的电力通信网 络管理系统(简称网管系统)。早期的电力通信网管理方式简单，由于通 信设备的功能

6、单一、智能化水平不高，自动化管理表现为监控系统，具有 监视通信设备运行状态，实时通告设备的告警和运行异常信息， 远程实时 控制设备的主、备切换等功能。随着电力通信网的发展，作为新一代通信 网基础的智能化设备出现后，产生了网元管理系统，它除了对设备故障的 监控功能外，还包括对设备性能、 配置及安全的管理。时至今日，网元管 理系统的应用在通信网的运行管理过程中已随处可见。随着通信设备智能 化水平的提高和通信业务需求的增长， 通信组网的灵活性越来越大，通信 网的规模也越来越大，网络管理系统应运而生。我国电力专用通信网包括微波通信、 载波通信、卫星通信、光纤通信 和移动通信在内的覆盖全国电网的多种类、

7、功能齐全的通信网络，起到了 搭建西电东送、南北互供、全国联网和电力商业化运营的现代化信息平台 的作用。我们国家现在提出要建设智能电网，建立高速、双向、实时、集 成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信管理系统，任何智 能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要 这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信网络管理系统是迈向智能电 网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户， 这样就形成了 两张紧密联系的网络一电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目 标和主要特征。第1章数字通信原理及 OSI协议1.1数字通信基础1.1.1数字通信的基本概念数字通信系统是利

8、用数字信号来传递数字信息的系统。由于信息转换 成电信号后的形式不同，用途不一，所以数字通信系统的组成形式多样。 但从系统的主要功能和部件看，可概括为下图：图散字通恼军読惧型1.1.2数字通信系统的组成从宏观上看，数据通信系统与通信原理中介绍的通信系统概念一样具有信源、信宿和传输信道（介质）三部分。如果结合数据通信的具体特 点更深入地讨论数据通信系统的话，我们认为一个数字通信系统可以由7 个部分构成，它们是：(1) 信源数据终端设备(DTE, Data Terminal Equipment )(2) 信源数据终端设备和数据通信设备之间的接口； 信源的数据通信设备(DCE Data Communi

9、cation Equipment )；(4) 信源与信宿之间的传输信道(狭义信道)；(5) 信宿的数据通信设备DCE(6) 信宿数据终端设备(DTE和数据通信设备(DCE之间的接口；(7) 信宿数据终端设备(DTE信源有产生模拟信号的电话，摄影机等，以及输出数字信号的各种数 字段，如电传机，电子计算机等。信源编码包括模拟信号的数字化和信源压缩编码两个范畴。模拟信号 数字化主要有脉码调制，增量调制等。信源压缩编码，是对信号进行压缩 处理，去除或减少亢余度：或者把能量集中起来，缩小占据的频带，以提高通信的有效性。这些编码方法有预测编码，交换编码等。信道编码主要解决数字通信的传输可靠性问题，也称作编

10、码抗干扰编 码。具体是在传输中采用差错控制技术，以达到在接受端发现和纠正错误， 减少误码的目的。信道编码有重传反馈(ARQ，线性分组码，卷积码等。信道是传输信号的通道。根据传输媒介的不同，可分为有限信道(明 线，电缆，光缆信道)和无线信道(短波，微波，卫星中继信道等)两大 类。经过编码的数字序列，成为基带信号。数字基带信号可以直接在明线和电 缆中传输，称作基带传输。但大多数信道如微波信道，卫星中继通信道等 都是带通信道，工作在较高的频段上。因此，数字基带信号必须经过载波 调制。对于具体的数字通信系统，其构成可以包括图的所有部分，也可以只 是其中的某些部分。此外，同步装置也是数字通信系统的重要组

11、成部分。 1.1.3数字通信系统的特点数字通信与模拟通信相比，无论是传输质量，还是技术指标及经济性， 都有着显著特点：(1) 抗干扰能力强(2) 传输质量与通信线路长度无关(3) 便于建立中和各种业务的数字通信网(4) 便于加密处理(5) 设备功耗低，体积小，可靠性高1.1.4数字通信系统的主要性能指标有效和可靠性通常是衡量通信系统优劣程度的最基本，最重要的两项 指标。1有效性指标提高资源利用率 传输速率，信道利用率(1) 码元传输速率(符号传输速率)波特(2) 信息传输速率Rb (bit/s)(3) 频带利用率2可靠性指标尽可能准确无误误码率，错误时间率抖动漂移即误码率和误比特率1.2信源编

12、码与信道编码1.2.1信源编码在数字通信系统中，当信源发出的信号为模拟量，必须先将模拟信 号变换为数字信号，这就是信源编码。在目前的通信技术中，脉冲编码调 制(PCM)和自适应差分脉码调制(ADPCM是两种最主要的编码方法。(1) 脉冲编码调制1 抽样2量化3编码与解码(2) 自适应差分脉冲码调制1差分脉码调制2 ADPCMS适应差分脉冲编码调制1.2.2信道编码信道编码是提高数字床书可靠性的一种技术。他的基本思想是对信 息列作为魔种变换，是原来彼此独立，相关性极小的信息码元产生魔种相 关性，从而在寄售段利用这种规律检查或纠正信息码元在信道传输中所 造成的误差。1差错类型随即差错突发差错2差错

13、控制方式前向纠错自动请求重传混合纠错方式1.3数字基带传输在数字通信系统的模型中，包括了两个重要的变换，即信源与基带信号之间的变换。基本结构如下：数字基带信号 -未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。数字基带传输系统-不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。数字带通传输系统-包括调制和解调过程的传输系统研究数字基带传输系统的原因：近程数据通信系统中广泛采用基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输中包含带通传输的许多基本问题任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来 研究。1.4数字调制与解调调制是将各种基带信号转换成适于

14、信道传输的调制信号（已调信号或 频带信号），就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化， 将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体 的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。调制技术分为模拟调制技术与数字调制技术，其主要区别是：模拟调制是对载波信 号的某些参量进行连续调制，在接收端对载波信号的调制参量连续估值， 而数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送信息，在接收端只 对载波信号的离散调制参量进行检测。1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM的概念，从此之后 通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后

15、才开始的。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音， 而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机， 而且还有传真机 和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更 多地采用数字传输。常用的数字调制技术有2ASK （Amplitude ShiftKeying ,幅移键控）、4ASK 8ASK BIT/SK （Phase Shift Keying ，相移 键控）、QPSK8PSK2FSK 4FSK等,频带利用率从 1bit/s/Hz 3bit/s/Hz。 更有将幅度与相位联合调制的 QAM（ Quadrature Amplitude Modulation ，9正交振幅调制）技

16、术，目前数字微波中广泛使用的 256QA M其频带利用 率可达8bit/s/Hz ，8倍于2ASK或 BIT/SK。此外，还有可采用减小相位 跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于 高速MODE中，为进一步提高传输效率奠定了基础。数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种 类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置 的灵活性，除此之外，数字调制抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响 不积累，因此可实现长距离传输。在现在文明高速发展的今天，人们越来 越离不开数字信息，数

17、字通信也越来越重要，因此数字调制解调技术越来 越被广泛应用。用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号 的过程称为数字调制；把频带数字信号还原成基带数字信号的反变换称为 数字解调。带通型信道不适合直接传输基带信号， 通过数字调制可将数字 基带信号转换为与信道特征相匹配的波形。 因此，调制解调是无线或有线 带通数字信号通信中不可缺少的环节。1.5数字通信的主要技术1、传输部分-保证信号传输可靠,有效主要技术有：a基带传输波形形成；均衡、再生b频带传输二进制调制；多进制调制c信源编码语音编码（波形编码和参数编码）图像编码（无失真编码和有失真编码）d信道编码纠错技错；加密e复接（复

18、用）技术：如何信道资源共享、低速信号复接成高速信号 f载波同步2、交换部分-迅速完成各功能层（级）的连接建立（物理层，链路层, 分组层，传输层等）电路交换（包括空分交换和时分交换）分组交换（虚电路和数据报）快速分组交换（帧中继和信之中继）1.6 OSI协议开放式系统互联模型（OSI）是1984年由国际标准化组织（ISO）提 出的一个参考模型。作为一个概念性框架，它是不同制造商的设备和应用 软件在网络中进行通信的标准。现在此模型已成为计算机间和网络间进行 通信的主要结构模型。目前使用的大多数网络通信协议的结构都是基于 OSI模型的。OSI将通信过程定义为七层，即将连网计算机间传输信息 的任务划分

19、为七个更小、更易于处理的任务组。每一个任务或任务组则被 分配到各个OSI层。每一层都是独立存在的，因此分配到各层的任务能 够独立地执行。这样使得变更其中某层提供的方案时不影响其他层。OSI七层模型的每一层都具有清晰的特征。基本来说，第七至第四层处理 数据源和数据目的地之间的端到端通信，而第三至第一层处理网络设备间 的通信。另外，OSI模型的七层也可以划分为两组：上层（层 7、层6 和层5 ）和下层（层4、层3、层2和层1 ）。OSI模型的上层处 理应用程序问题，并且通常只应用在软件上。最高层，即应用层是与终端 用户最接近的。OSI模型的下层是处理数据传输的。物理层和数据链路 层应用在硬件和软件

20、上。最底层，即物理层是与物理网络媒介（比如说， 电线）最接近的，并且负责在媒介上发送数据。各层的具体描述如下：第七层：应用层定义了用于在网络中进行通信和数据传输的接口 -用户程式；提供标准服务，比如虚拟终端、文件以及任务的传输和处理；11第六层：表示层掩盖不同系统间的数据格式的不同性； 指定独立结构的数据传输格式；数据的编码和解码；加密和解密；压缩和解压缩第五层：会话层管理用户会话和对话；控制用户间逻辑连接的建立和挂断；报告上一层发生的错误第四层：传输层管理网络中端到端的信息传送；通过错误纠正和流控制机制提供可靠且有序的数据包传送；提供面向无连接的数据包的传 送；第三层：网络层定义网络设备间如

21、何传输数据；根据唯一的网络设备地址路由数据包；提供流和拥塞控制以防止网络资源的损耗第二层：数据链路层 定义操作通信连接的程序；封装数据包为数据帧； 监测和纠正数据包传输错误第一层：物理层定义通过网络设备发送数据的物理方式；作为网络媒介和设备间的接口；定义光学、电气以及机械特性通过OSI层，信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。例如，计算机 A上的应用程序要将信息发送到计算机 B的应用程序，则计算机A中的应用程序需要将信息先发送到其应用层（第 七层），然后此层将信息发送到表示层（第六层），表示层将数据转送到会 话层（第五层），如此继续，直至物理层（第一层）。在物理层，数据被

22、放 置在物理网络媒介中并被发送至计算机 B。计算机B的物理层接收来自 物理媒介的数据，然后将信息向上发送至数据链路层（第二层），数据链路层再转送给网络层，依次继续直到信息到达计算机 B的应用层。最后, 计算机B的应用层再将信息传送给应用程序接收端，从而完成通信过程。 OSI的七层运用各种各样的控制信息来和其他计算机系统的对应层进行 通信。这些控制信息包含特殊的请求和说明，它们在对应的 OSI层间进 行交换。每一层数据的头和尾是两个携带控制信息的基本形式。对于从上一层传送下来的数据，附加在前面的控制信息称为头，附加在后面的控 制信息称为尾。然而，在对来自上一层数据增加协议头和协议尾，对一个OSI

23、层来说并不是必需的当数据在各层间传送时，每一层都可以在数据上增加头和尾，而这些 数据已经包含了上一层增加的头和尾。协议头包含了有关层与层间的通信 信息。头、尾以及数据是相关联的概念，它们取决于分析信息单元的协议 层。例如，传输层头包含了只有传输层可以看到的信息，传输层下面的其他层只将此头作为数据的一部分传递。 对于网络层，一个信息单元由第三 层的头和数据组成。对于数据链路层，经网络层向下传递的所有信息即第 三层头和数据都被看作是数据。换句话说，在给定的某一OSI层，信息单元的数据部分包含来自于所有上层的头和尾以及数据，这称之为封装。OSI参考模型提出的分层结构思想和设计原则已经被一致认同， 但

24、是实际 上,并没有一下协议是完全安装七层结构去实现的。 这主要是由于其结构 太过复杂。而TCP/IP协议接见了 OSI参考模型的形式，结构却相对简化， 而且内部细节也存在不同。14第2章电力系统通信网的概述2.1电力系统通信网的重要性及特点电能的特点（瞬时性/发输配用同时完成），对通信的实时性要求高。 电能对现代社会的重要性（供电可靠不中断），电力工业内的环境条件比 较恶（高电压/大电流/强电磁干扰），对通信的可靠性和抗干扰性要求高。 起初面电力调度需求，未来要满足企业信息化建设的需要 特点要求较高的的可靠性和灵活性1.要求有较高的可靠性和灵活性，电力对人们的生产生活及国民经济有着 重大的影响

25、，电力供应的安全稳定是电力工作的重中之重。2传输信息量少但种类复杂、实时性强。3.具有很大的耐“冲击”性，当电力系统发生事故时，在事故发生及波 及的发电厂、变电站通信业务量会骤增，通信的网络结构、传输通道的配 置应能承受这种冲击。在发生重大自然灾害时，各种应急、备用通信手段 应能充分发挥作用。4.网络结构复杂5. 通信范围点多面广6. 无人值守机房居多通信点的分散性、业务量少等特点决定了电力通信 各站点不可能都设通信值班。事实上除中心枢纽通信站外，大多数站点都 是无人值守。2.2电力通信网的发展历程20 世纪70年代，国家批准建立电力专用通信网，逐步发展建设以北 京为中心，覆盖全国通讯方式多样

26、：通信电缆，载波，微波，卫星，光纤, 移动通信，现场总线等电力载波通信曾经具有重要地位从1999年开始， 电力系统加大了光纤通信网的建设力度， 提出以建设光纤通信为主、数字 微波通信、卫星通信为辅的主干网。40年代，电力载波通信开始在东北 电网运行1963年，微波通信在东北电力系统应用。1979年电力系统开始 建设的亚洲第一条1000km以上脉冲编码调制PCM48数字微波线路京 汉微波，到1981年已陆续开通1982年，电力系统第一条光纤通信线路 在山西太原供电局投运1982年，原水利电力部建成以北京为中心，连接 南宁、广州、成都等地面站的卫星通信系统； 近年来，光纤通信得到重视 和发展2.3

27、电力通信的现状全国电力通信主干网覆盖全国各大电力集团公司和省级电力公司以 光纤、微波及卫星电路组成主干网，以数字程控交换机（调度总机） 组成 全国电话网地方电网以光纤、微波通信为主，电力载波等其他通信方式为 辅。电力通信面临的挑战和机遇全球电信体制改革，放松管制，打破垄断，引入竞争机制电力体制改革。 放松管制（Deregulation ），打破垄断，厂网分开，建立电力市场。下一 步还要实行输配电网分开。电力通信利用改革之机最终推向市场，和电力系统开放通信市场已经是大势所趋电力通信网的发展趋势发展优势（1）35kV及以上输电线路是架设电力特殊光缆的极好资源，经济、快速、安全、可靠；（2）遍布全国

28、各大城市的电缆管道和电杆是建设光纤接入网的极好资 源；（3）电力线通信（PLC技术的日益成熟，为用户接入提供了首选手 段；（4）其它具有电力特色的技术，使电力资源得到充分有效的利用和 发挥。传统的电力通信网是为安全生产、调度、指挥服务而建设的电力信 息化业务要求综合化、宽带化、多媒体化建立一个语音、数据、图象、多 媒体合一的电力系统通信网，和将业务数据化、智能化、个人化、宽带化 的综合业务网络是电力系统通信的目标2.4电力通信网的构成电力通信网是以光纤、微波及卫星电路构成主干线，各支路充分利用 电力线载波、特种光缆等电力系统特有的通信方式，并采用明线、电缆、 无线等多种通信手段及程控交换机、调

29、度总机等设备组成的多用户、多功 能的综合通信网。2.5电力通信的信道1电力线载波通信电力线载波通信是电力系统传统的特有通信方式。它 以输电线路为传输通道，具有通道可靠性高、投资少、见效快。2光纤通信由于光纤通信具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、频带宽、 传输衰耗小等诸多优点。3微波通信 目前数字微波通信在我国电力通信传输网中仍居主导地位， 但其发展速度正在减缓，作用也开始由主网逐渐向配网、 备用网转变。此 外，各地方小网以及农网中还有很多一点多址小微波组成地区网。4卫星通信 卫星通信是一种特殊的微波中继通信。只是中继站是设在地 球的同步卫星上。它是利用位于同步卫星轨道的通信卫星作为中继站来转

30、发或发射无线电信号，在地面站间进行通信。18第3章 智能配电网的通信网络3.1智能配电网的概述智能配电网(SDG Smart Distribution Grid )是智能电网的重要组 成部分。智能电网=智能输电网+智能配电网智能电网与传统电网的区别在配电网上表现的更为明显，发展智能电网应把配电网作为重点。为适应“数字信息时代”的步伐，智能化配电网将成为今后的发展方 向，而智能化配电网的核心之一就是各种信息的可靠准确传输，因此，采用何种技术和方案构建高效率、高质量、高可靠的通信网络承载智能化配 电网各种业务信息，已成为急需研究的问题。通过对智能化配电网的基本 结构和通信需求的分析，结合智能化配电

31、网各种新业务对通信网提出的新要求，阐述了配电网通信系统规划的原则和步骤，论证了各种最新通信技术和通信装备在智能化配电网通信系统中应用的可行性和经济性，提出了配电网通信网络应采用层次化的组网结构，充分利用现有通信资源， 积极采用最新通信技术和最新通信装备，为配电网各项业务提供安全性保 障和高质量服务。为更进一步改善供电可靠性，降低运行损耗，提高电能质量和经济效 益，国家电网公司提出建设智能化配电网的战略构想。智能化配电网即通过先进的计算机技术、数字系统控制技术和宽带网络通信技术，实现 对电网运行的全面、高效、精确的掌控，从而保证电网的安全可靠运行， 企业效益的持续提高，社会满意度不断提升和社会的

32、和谐发展。智能化 电网是智能化配电网的进一步延伸，是对电力系统、通信系统和信息系统的高度集成。通过电子化控制，在非常大的弹性范围内提供广泛的需求响应，配电网进行智能的控制，以“自愈”的方式处理紧急状况，可以即时地将问题和事故就地处理并更正， 从而避免了连锁效应，从根本上提 高了系统的稳定性， 并且可以正确及时地响应能源市场和电力公司的业 务需求，是一个从整个电力行业的整体出发，站在更高的角度提出的十分具有前瞻性、创造性的先进观点和理论。通信系统是建设智能化配电自 动化系统的基础。配电自动化要借助可靠的通信手段， 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（ETU D

33、TUFTU TTU 等）所采集的各种信息上传至控制中心，以实现智能化配电网的各种功能。3.2智能化配电网通信模式初步研究3.2.1智能化配电网管理系统发展趋势由于智能化配电网的发展变化，与之相对应的智能化配电网管理系统也有新的发展，一般应具备以下主要功能。1）管理规模逐步扩大，网络越来越复杂，双电源向多电源发展。2）DA（ Delayed Action，延迟作用）方案由自动分段/重合器向电流型/ 集中控制发展。3）配电自动化系统基本模式分层控制得到确认。4）管理的功能由单一配电 SCADA向SCADA/DA/DMS/D分散发电）/DSM（需方用电管理）/电网效益和实用的配网规划工具综合管理系统

34、发展。5）AM/FM/GIS配电管理向SCADA/DA一体化发展。6）次/二次系统逐步统一向智能化开关发展。3.2.2智能化配电网管理系统对通信系统的主要需求智能化配电网通信模式的设计主要取决于相应配电网的规模和要求20实现的具体希望水平。 由于智能化配电网系统拥有众多的配变、 用户变、 箱变、开闭所、配电变压器、柱上开关、分段开关、并联补偿电容器、用户电能表和重要负荷等电气设备，站点一般会有成百上千甚至上万个之 多，地域分布广、种类多、运行状态复杂、自然环境恶劣，要对这些设备 进行实时监控就需要安装大量的 RTU FTU DTU TTU等终端设备，规 模较大的配电网还要配置子站因此，智能化配

35、电网的通信信息有如下特 占：八、 通信节点数量相对较大； 通信节点间距离短； 每个通信节点的数据量小。针对这些特点， 智能化配电网对通信系统有如下要求：通信可靠性要高； 效能费用比要高；配电通信的实时性要快； 具备停电和故障时的通信能力。使用和维护方便；具备可扩充性。3.3智能化配电网通信系统网络结构选择3.3.1智能化配电网管理系统的基本架构智能化配电网的主要特点是数据量庞大， 网络结构复杂。由于面对用 户，网络运行方式变化多而快，要求处理问题及时，这些特点直接影响智 能化配电网管理系统的结构。所以，我国的智能化配电网管理系统结构多 按下述原则考虑配电网管理系统通常都设计成开放的积木式结构。

36、优点是可以采取分期实施的策略，在系统建设初期，可以先控制在适当的规模和 实现基本的功能，然后根据需要逐步扩充容量和全面实现预期功能。这 样，既能见效快、便于实施，又不使规划远景受影响。当前的配电网系统结构多分为 3个层次，即地区调度中心、地区电网 管理中心、分散现场操作区（馈电网络区域）。213.3.2配电通信网的结构配电通信系统可利用专网或公网，配电主站与配电子站之间的通信通道为骨干层通信网络，配电主站（子站）至配电终端的通信通道为接入层通信网络。其中：1. 骨干层通信网络原则上应采用光纤传输网， 在条件不具备的特 殊情况下，也可采用其它专网通信方式作为补充。 骨干层网络应 具备路由迂回能力

37、和较高的生存性。2. 接入层通信网络应因地制宜， 可综合采用光纤专网、 配电线 载波、无线等多种通信方式。采用多种通信方式时应实现多种方 式的统一接入、 统一接口规范和统一管理， 并支持以太网和标准 串行通信接口。3.3.2智能化配电网通信系统基本架构智能化配电网通信网络的构建应为一个 4层的架构，每层根据当地 目前通信网络情况， 可以采用相同或不同的通信技术及设备，以满足配 网管理系统的需求。1）第1层：用户级通信。电力公司（主站系统）内部间各计算机系统之间的通信，它们一般通过局域网相连，相互之间的通信为用户级通信。 该类信息主要通过调度中心内部通信网络实现，多采用LAN技术，双绞线连接。2

38、） 第2层：主站级通信（主站和主站间、主站和子站间通信）。一个完 整的配电管理系统包括配电自动化主站、 配电自动化子站、远方监控单元 3部分。主站和主站间、主站和子站间通信有共同特点，其中一方必为 计算机系统，另一方为计算机系统或其他监控单元，建议把它们分为一层。 主站级通信的另一个特点是通信距离比较远， 可能为几km,甚至几十km。实际上，配电主（子）站系统还得和调度自动化系统进行通信，还应与变 电站综合自动化系统或变电站远方终端FTU进行通信，把它们一并归类到主站级通信。3） 第3层：子站级通信（子站至现场监控设施（FTU间）的通信）。主 要指子站和现场监控单元间的通信。 该层的特点是通信

39、距离短、 通信采 集点多、数据量较小。4）第4层：现场设备级通信（FTU与TTU之间和TTU之间的通信）。各 种远方监控单元相互之间也需要进行通信，这一层次为现场设备通信包括 馈线远方终端FTU相互间的通信 配电变压器远方终端TTU相互间的通 信以及FTU和TTU之间的通信等智能化配电网通信模式技术分析3.4配电网管理系统的通信需求分析从智能化配电网管理系统的主要功能来看配电网管理系统所需的数 据可主要分成2种1静态数据或结构性数据该类数据说明了配电网有形的固定资产由3个方面构成 电网及控制设备规格的技术数据在电网显示图及地图上的地理数据 用户运行数据 如电网接线 负荷模型等2动态数据或配电过

40、程性数据该类数据是根据配电过程的事件而来的需要连续不断地更新 由5个方面构成：来自RTU/FTU的遥信数据和遥 测抄表 现场工作班的信息 事故数据 工作计划数据 用户接口数据等 智能化配电网通信系统流量预测以一个典型的配电网络为例进行配电网 通信系统带宽分析具体的网架结构是地区调度中心下辖A变电站下挂着B开闭站B开闭站共有6条10 kV出线 分别连着2号配电室3 号-8号箱变共计7个用户每个配电室或箱变都有2条10 kV进线为 其供电 该配电网的通信系统主要需要传输 3类数据1开闭站到用户之间的数据 现场设备级通信 开闭站到用户之间的数据23需要采集的信息点较多但每个采集点的配网自动化信息数据

41、量不大依照 配电系统自动化规划设计导则中的规定 每个FTU/TTU的最大传输速率是19.2 kbit/s即需要通信系统提供19.2 kbit/s的带宽即可2开闭站到变电站控制中心之间的数据由于开闭站下的所有用户端数据都要经过开闭站传送到变电站数据量比较大 以A变电站到B开闭站为例B开闭站下有6条10 kV出线共计14个FTU按照每个FTU的 最大传输速率为19.2 kbit/s 计算A变电站与B开闭站间理论上的最 大传输带宽要求为268.8 kbit/s即需要通信系统至少提供268.8kbit/s 的带宽3变电站至地区调度中心的数据因该网络地区调度中心只辖1个变电站 所以变电站至地区调度中心的

42、数据宽要求等同于开闭站到变电站控制 中心之间的数据 也为268.8 kbit/s假如地区调度中心下辖 200个左右的变电站 带宽需要10 Mbit/s 左右3.4.2当前主流通信技术比较目前主流的通信方式有一点多址无线通信微波通信卫星通信光纤通信 扩频通信 电力线载波通信 有线电视电缆 无线寻呼网 租用电话线 等智能配电网的主要技术内容1配电网运行自动化配电SCADA:配电网监控，调度自动化。变电所自动 化（SA配网（馈线）自动化（FA）:中压电网监控、故障定位/隔离/自 动恢复供电。虚拟发电厂（VPR Virtual Power Plant ）:分布式电源（DER 调度管理配电网管理自动化配

43、电GIS （地理信息系统）：设备管理、检修管理、停电管理（Trouble Call ）、工作票管理2 用户自动化高级量测体系 （AMI, Advaneed Metering Infrastructure） : 支持双向通信、智能读表、用户能源管理（需求侧管理 DSM、家庭自动 客户信息系统（CIS、分布式电源并网控制有源网络（Active Network ） 微网技术（Micro Grid ）3定制电力/DFACTSS制电力（Custompower）:应用电子电力设备实现电 能质量的改善与控制，为用户提供电能质量满足其特定需求的电力。静止无功发生装置（SVC、静止同步补偿器（STATCQM有源

44、滤波器（APF、 动态电压恢复器（DVR、固态断路器（SSCB故障电流限制器超导故障电 流限制器基于电力电子器件的故障电流限制器SDGvs. DA/1智能配电网是以前配电自动化（DA , Distribution Automation、技术的发展。343智能化配电网通信模式建议考虑一个包含主站子站FTU TTU以及电量集抄系统的完整的智能 化配电管理系统下面分层次对通信系统规划情况进行说明1主站与子站之间 使用单模光纤 实施智能化配电网管理的电力企业 或 供电局大多在调度中心与变电所之间已经建立了单模光纤通信网络配网管理系统主站与子站之间的通信可以借用这个通道，以节省再次铺设通 信线路的投资

45、而且 主站与子站之间的通信距离相对较远 中间又没有中 继装置单模光纤的传输距离在6 km以上完全能够满足要求2子站与FTU之间使用多模光纤 主干通信网络采用光纤作为通信介质 可靠性高出现故障的可能性低光纤通信网络相对于有线及无线而言，投 资要高一些 但光纤通信网络可靠性高而且目前光缆的价格及光收发器的 价格也可以接受因为子站与FTU之间形成的通信网络之间各个通信节 点的距离较短很少超过3 km多模光纤已经能够满足要求不需要使用 单模光纤因此子站与FTU之间可使用多模光纤构成自愈双环网沿着 城区10 kV配电线路进行敷设 在配电子站与馈线终端FTU之间形成物 理上的环形或链形结构。 分别为配电子

46、站和馈线终端 FTU配置一套光通 信设备（EPQN或光modem ,可以保证通信网络故障时不至于导致整个网 络通信的崩溃。3配变终端TTU的通信方式配变TTU的数量较多分布范围大运行环 境复杂 由于TTU对通信实时性的要求相对FTU较低 因此 推荐的通信 模式采用宽带 窄带PLC通信方式 因为GPRS技术存在安全性较差 传 输带宽受限的缺陷因此在需要较大传输带宽和较高安全需求的智能化 配电网中 推荐采用PLC数据量小使用窄带 数据量大使用宽带 技术 即 在每个配电变器 箱变及配电室中低压出线侧安装集中器内宽带电力线载波通信模块并与光网络设备通 RJ45接口连接进行宽带载波信号注 入 各计表箱安

47、装采集器 通过RS-485线或直接对表内的电表进行采集 集中器作为宽带电力线载的头端设备与宽带载波采集器组成宽带电力线 络 形成以电力线为传输介质的高速IP网络集的数据通过电力线网络传 至主站在通信效果欠佳的情况下可通过安装中器增强通信效果基于宽带PLC的第3层通信络配电网直接面向用户，是控制、保证用户供电质量的关键环节。目前用户 停电95鸠上是由配电系统原因引起的电网有一半的损耗发生在配电网 分布式电源主要影响配电网的运行与控制目前配电网的自动化、智能化程度远低于输电网3.4.4智能配电网的特征1更高的供电可靠性具有自愈(故障重构)功能，最大程度地减少电网故 障对用户的影响。在主网停电时，应

48、用分布式电源微网(Micro Grid )保障重要用户的供电。更高的电能质量实现电压、无功的优化控制，保证电 压合格率。实现敏感用电设备的不间断连续供电应用动态电压补偿器(DVR保证线路故障与重合闸期间的供电应用固态断路器实现双路供电 电源的“ 0”秒无缝切换2支持大量的分布式电源接入包括风力发电、太阳能发电、生物质发电、 燃料电池小型燃气轮机等即插即用(Plug and Play)支持用户能源管理(需 求侧管理）支持智能读表以及与用户侧的双向通信支持实时 （动态）电价, 让用户选择用电时间，更好地削峰填谷，适应分布式发电的间歇性特点支 持用户自备分布式发电、储能装置并网支持电动车的接入选择低

49、电价时段 充电可在电价高时向电网送电。3能够提高电网资产利用率支持配电系统快速仿真、模拟合理控制潮流， 提高系统容载比，充分利用系统容量。 减少投资，减少设备折旧，使用户 获得更廉价的电力。能够对配电网及其设备进行可视化管理实时采集电网 及其设备运行数据提供潮流、负荷、设备状态监测、电能质量、故障位置、 停电范围等实时信息解决配电网“盲管”问题实现配网设备管理、生产管 理的自动化、信息化。28第4章 电力系统专用通信网的管理要求4.1电力通信网络管理的设计原则1全面采用TMN电信管理网）的体系结构。TMN是国际电信联盟ITU T 专门为电信网络管理而制定的若干建 议书，主要是为了适应通信网多厂

50、 商、多协议的环境，解决网管系统可持续建设的问题。2. 兼容其他网管系统标准。 在接受TMN勺同时，兼容其他流行的网管系 统的标准以解决TMN接口单一的问题。通信网管系统应该将 SNMFP简单 网络管理协议）简单网路管理协议作为网络管理的标准之一，尤其在通信 网与计算机网的界限越来越模糊的今天，其效益是显而易见的。3. 采用高水平的商用TMh网管开发平台作为开发基础。网络管理是一个巨 大、复杂的工程，涉及面广，难度大，特别是像 TMN这样的系统，而综合 业务及综合接入功能的要求又增加了系统得难度。利用商用TMN网络平台 作为核心来构筑电力通信网管系统，屏蔽了 TMN网管系统的复杂性，可大 大降

51、低开发难度，缩短开发时间，提高分开的成功率。4. 网管系统的网络化。网管系统互联组成网管网络这一点是不言而喻的。 从长远的观点来讲，电力通信网管应接受异构网互联的观念， 组成一个具 有广泛容纳性的网管网络。5. 综合接入性。网管必须满足各种通信网络、通信设备的接入要求，兼容 各种制式、各个厂商的产品。网管系统通过协议适配器这样的网管部件，将通信设备上的五花八门的管理数据接口转换成统一的网管系统支持的 标准接口，实现网管对通信设备的接入。6. 完善的应用功能及客户应用接口的开放性。网管系统的应用功能是否能 得到用户的认可，是网管系统成败的关键。网管系统的应用功能接口应具 有开放性，应能支持满足应

52、用功能接口的第三方应用程序， 在不改变基础系统的情况下不断推出新的应用功能、用户界面，满足用户的要求。7. 网管系统的一体化和独立性。网管系统应实现电力通信网的一体化管理，既各种功能网络管理系统的应用程序统一设计， 采用统一的界面风格， 采用一致的名词术语。用统一的管理操作界面去操作控制不同型号、厂家的同类功能设备。在同一个平台、界面上监视、处理网络告警，控制网络运行。8. 网管系统的人机界面。首先，对象话的思想应该贯穿在网管界面的设计中。这种对象化的设计方法保证了网管系统数据和界面的统一，保证了网管系统对被管理系统的变化的适应能力。对象化的设计观念应推广到网管 系统人机界面的各个方面，例如：

53、语音申告、媒体管理。界面是表示一个 系统的窗口，界面的优劣直接影响人们对系统的第一印象， 影响人们对系 统的使用。4.2网管系统4.2.1系统设计在选择网管系统方案时各种因素都会影响最终的决定， 如网络管理要 求、通信系统规模、通信网络结构、技术经济指标等。网络管理要求应是 确定网管系统方案的首要因素。并不是在任何情况下网管的配置越高、 功 能越全越好，如果管理要求只关心对通信设备的实时监控， 那么最佳方案 是选择监控系统。在完成监控功能方面，监控系统的实时性能、准确程度 都较复杂的网管系统要高。同样如果管理要求只关心通信设备的信息，只 需要建立网元管理系统即可。但如果是一个管理一定规模的通信

54、网络而且 提供通信服务的管理单位，那么就应该选择能够涵盖整个通信网的网管系 统。4.2.2网络设计主要原因是通信网管系统在发展初期一般依赖于通信设备生产厂商。真正的网络管理系统应包括以下各个层次：30网元数据采集层：网元（设备）的数据接入、数据采集系统。网元管理层：直接管理单个的网元（设备），同时支持上级的网络管理层。 这一层主要是面向设备、单条电路，是网络管理系统的基础内容。其直接 的结果实现设备的维护系统。网络管理层：在网元管理的基础上增加对网元之间的关系、网络组成的管 理。主要功能包括：从网络的观点、互联关系的角度协调网元（设备）之间 的关系；创建、中止和修改网络的能力；分析网络的性能、

55、利用率等参数。 网络管理层的另一个重要的功能是支持上层的服务管理。服务管理层：管理网络运行者与网络用户之间的接口， 如物理或逻辑通道 的管理。管理的内容包括用户接口的提供及通道的组织； 接口性能数据的 记录统计；服务的记录和费用的管理。业务管理层：对通信调度管理人员关于运行等事项所需的一些决策、计划 进行管理。对运行人员关于网络的一些判断的管理。 这一层管理往往与通 信企业的管理信息系统密切相关。其功能包括：日志记录，派工维护记录， 停役、维护计划，网络发展规划等。网络管理系统应当是全网络的，对于面向用户服务的规模较大的通信网络，管理的重点应放在网络、服务、业务等层次的管理上。4.2.3系统功

56、能一个完善的网络管理系统应具备如下功能：故障管理：提供对网络环境异常的检测并记录，通过异常数据判别网络中 故障的位置、 性质及确定其对网络的影响，并进一步采取相应的措施。性能管理：网络管理系统能对网络及网络中各种设备的性能进行监视、分析和控制，确保网络本身及网络中的各设备处于正常运行状态。配置管理：建立和调整网络的物理、逻辑资源配置；网络拓扑图形的显示， 包括反映每期工程后网络拓扑的演变；增加或删除网络中的物理设备；增 加或删除网络中的传输链路；设置和监视环回，以实施相关性能指标的测 试。安全管理：防止非法用户的进入，对运行和维护人员实现灵活的优先权机 制。424系统结构为了保证网管系统能较好

57、适应电力通信网的特点， 满足电力通信网的 管理要求，网管系统应能兼容多机种、多种操作系统；应能设计成冗余结 构保证系统可靠性；应能充分考虑系统分期建设的要求， 充分考虑不同档 次的网管系统的需求。网管系统可采用IP级的网络实现系统中各硬件平台之间的互联，利 用现有的各种管理数据网络的路由，组织四通八达的网管系统网络。 数据服务器：是网管管理信息数据库的存储载体，用于存储和处理管理信 息。网管工作站：为网管系统提供人机接口功能。它为用户提供友好的图 形化界面来操作各被管设备或资源，并以图形的方式来显示网络的运行状 态及各种统计数据，同时运行各种网管系统的应用程序。浏览工作站：通过广域网、In ternet或Intran et网接入网管系统， 提供网管系统数据信息的浏览功能。协议适配器：完成网管系统与被管理设备之间的协议转换。前置机代理：通过远方