计算机通信技术在智能配电网建设中的应用研究

程 雯

北京工商大学，北京 102488

0 引言

根据近几年的趋势，提高电网自动化水平，实现智能配电网是必然趋势。计算机通信技术具有强大的技术优势，计算机通信技术与配电网相互结合有着极为重要的意义[1]。在配电网中应用计算机通信技术，不仅可以提高配电网的安全性，还可以大幅降低配电网的运营成本。基于此，文章针对计算机通信技术在配电网中的应用进行了分析研究，从而使计算机通信技术更好地服务于配电网，为实现智能配电网建设提供参考。

1 智能配电网在实际应用中存在的问题

1.1 基础设施相对薄弱

智能配电通信网络结构相对薄弱，整体层次不明确，安全性较低。目前，配电自动化技术的研究正处于探索阶段，配电自动化水平有待提高。故障方面的判断、隔离和修复要消耗较长的时间，在网络的重构和自愈方面同样也存在较多问题，互供能力较差，恢复供电消耗的时间也较长。在配电网建设早期，由于缺乏明确的目标，往往进行盲目建设，导致整个系统结构无法满足当前电力系统的结构需求。因此，有必要依托计算机通信技术对配电自动化系统进行多方面的优化和改造，从而使其更加完善，为我国的经济和社会发展提供有力的支撑。

1.2 安全性较差

随着智能配电网系统的不断更新换代，智能配电网系统面临越来越多的安全问题，必须加强公网、中低电压的通信系统的安全隔离，防止其带来的巨大安全隐患。

2 智能配电网通信系统存在的问题及其通信需求

2.1 智能配电网通信系统存在的问题

智能配电网可以分为主站、通信系统、自动终端等区块，通信是连接区块和核心的环节。因此，建立可靠、经济、高效的配网通信系统十分必要。但是现有智能配电网通信系统的组网仍存在一些问题：

（1）组网节点多、种类多、分布密度不均衡；

（2）由于大部分节点都在户外，在恶劣的环境条件下，供电难度大大增加，通信方式的选择受到了很大的制约；

（3）网络自我修复和故障定位能力不断增强，但是配电网络的通信覆盖较小，无法做到实现实时传输，难以做到兼顾经济与技术。

2.2 智能配电网通信系统的建设需求

在配电网环境中，通信系统的建设或改造不能单单只依赖于光纤通信技术，更应该着力于加强对无线通信技术的研究，同时要满足以下建设需求。

（1）低成本。建设目标是适应配电网络中多节点分布的网络结构。

（2）工期短。由于建设或改造配电网的根本目的是满足人们对电力的需求，这就要求其工期一定要短。通信系统建设周期太长，将会对实际的配送网络投运时间造成不利影响。

（3）具有良好的兼容性。要加快配电网的更新，不断地引入新的设备，增强配电网与新设备相适应的能力。

（4）高可靠性。配电网方面的通信常常具有不确定性强、数据规模庞大的特征，需要采取恰当的负载均衡方式来降低业务阻塞率[2]。

3 计算机通信技术的应用原则

计算机通信技术在实际应用中应首先考虑技术可靠性和经济可行性。配电网在向智能配电网转变的过程中，计算机通信技术的应用必须具备经济性和可靠性。

3.1 通信的可靠性

计算机通信技术能够识别配电网中的错误，从而极大地提高了配电网的可靠性。然而，在实际操作中，由于种种原因，可能会造成计算机通信的故障，从而使得配电网无法正常工作。如果这些问题不能得到有效的处理，将会对人们的生命和财产造成巨大的威胁。将计算机通信技术应用于配电网时，一定要保证计算机通信在一切环境下都能够正常运作，免于其他因素的干扰。

3.2 通信的经济性

在配电网中应用计算机通信技术，应当充分地考虑原有的主要通信系统，并且对配电网系统进行完整且具体的规划，通过上述办法最大限度地降低构建配电网通信系统的成本，使得配电网具有较为优秀的经济性。

4 计算机通信系统监控模型设计

4.1 计算机通信监控现状和模型设计原则

近几年，在国家的大力扶持下，国家电网公司遵循相关国际电力通用信息交换标准，结合公司业务，统一组织设计公司的一体化企业级数据模型。目前这一模型已经实现了对企业业务共享信息的标准化描述。但是信息通信系统主要从资产角度进行描述，缺乏对信息通信系统的定义，在通信调度方面及管辖范围上同样也缺少相应的定义。在计算机通信中增加信息监控模型，使得系统的整体框架更加丰富，还为信息通信及调度监管工作奠定基础。计算机通信系统的信息资源主要源于信息通信设备、信息通信业务以及信息通信安全等三方面，如图1 所示。在设计计算机通信系统监控模型时，要以设计模板规范为基础。在设计的过程中，对信息通信模型进行简单、实用的描述，实现基于计算机通信系统监控层面上的信息融合。同时，通过创建新的实体类描述信息通信业务，设计出标准化的信息通信模型，对整个信息通信产业的特征进行表述。

图1 信息通信资源

计算机通信监控模型为设施的维修管理需求和通信的电力需求提供保障。目前我国绝大部分的计算机通信系统已经实现了无人监管管理模式，这种管理模式通过混合供电的方式实现。和以往集中供电方式相比，混合供电模式下的通信监控系统设计更简单。我国现代通信电源具有高智能化和高可靠性的优势，使得监管系统的设计更加简单化。

4.2 计算机通信监控模型的设计

计算机通信监控模型必须有足够的灵活性与兼容性，不仅能满足当前的需求，还能在后续的运行中根据新的需求进行升级和改造。因此在设计时要额外关注通信路由的改变、设备数量的变化。计算机通信监控系统模型的结构如图2 所示。

图2 电力通信监控模型的结构

计算机通信监控模型的监控中心使用的是LAN，即局域网。它利用网络交换机中的虚拟网功能将监控中心LAN 划分为内、外两部分网段，进而保障内外两个网段的数据相互独立，互不影响。内网网段和前置机、服务器和规约转换工作站设备相互连接，构成了监管系统中不可或缺的一部分，从而能够实时发送数据。外网段与MIS 相结合。前置机是前端计算机搜集系统的一部分，从属于监控中心LAN 中的工作站，能对配电网工作状态实施管理。前置机可以在配置库内容中搜集监测站信息，并且依托相关的约束规定与监测站建立通信链路，进而获取到远程测控终端（RTU）的实时数据信息，实现了转发控制命令。并且其生成的相关数据处理结构可以为后台工作站发送错误警告数据信息。在Web 服务器中有数据分布及管理信息网的联机服务，通过主服务器的方式利用软件就能实现该功能。在规范转换工作站中由于处理软件的协议并不相同，可以不使用协议，仅仅通过标准接入模式就能够实现数据转换[3]。

5 基于计算机通信技术的智能配电网改造方案

5.1 提升计算机通信技术的可用性

推动智能配电网发展的关键环节在于通信技术，它也是配电网自动化升级的重要趋向，因此必须提升计算机通信技术的可用性。首先要使通信技术克服由于外界干扰因素所带来的影响，因此可以对通信硬件设备进行升级，从而提升通信技术的抗干扰功能，使得配电网在不同场地下都能满足运营需求。其次，由于配电网规模大、设备多等，可以将GPRS 作为通信技术的主要方式，以GSM 为基础，最大限度地利用现有的网络资源。基于此，通过各供电公司与各地区的移动通信网络的整合，实现各地区各供电公司的GPRS网络覆盖，从而满足长距离的通信需求，提升计算机通信技术的可用性[4]。

5.2 依托计算机通信技术完善基础设施。

近年来，随着信息化程度的不断提升，计算机通信技术也被广泛地应用到基础设施建设与完善中，依托计算机通信技术可以提高自动化处理的效率，建设完善的智能配电网系统。首先，通过计算机通信技术可以对系统协同工作进行自动化处理，从而提高对故障范围的敏感度，降低故障范围的影响。其次，通过计算机通信技术进行数据的实时采集，实现对城市用电量及电压的自动收集、汇总、反馈。最后，在输电线路发生断电等突发事故时，通过计算机通信技术能迅速做出反应，既能保证人们的人身安全，又能提高工作效率，节省开支，达到资源的高效利用。还可以优化配电通信的结构，充分利用接入层与骨干层的传送技术，增加通信传输的层数，完善线路设施。除此之外，计算机通信技术还能针对线路的失效状况，制订相应的应急处置方案，从而减少由于供电所故障带来的问题，完善基础设施[5]。

5.3 依托计算机通信技术提高智能配电网的可靠性

为确保GPRS 网络中的配电自动化数据传输的有效性，必须从核心设备、基站设备、传输系统、纠错机制等几个方面进行分析。在网络的核心设备中，必须根据企业的要求配置相应的网络设备。在建设配电网时，必须选择性能更好、技术更成熟的先进设备。在电力系统基站的设计阶段，必须对电网的安全防护体系进行限制，并采用较为严密的监测手段进行通信供电[6]。在通信系统中，构建SDH 光纤的自愈环后，必须在应急线路上进行调度。纠错机制是指在GMSK调制模式下，利用ARQ 的错误检测技术，在FEC 上使用卷积编码，以提高电力传输系统数据的可靠性。在CS-1、CS-2、CS-3 和CS-4 四种主要的编码模式中，CS-1 和CS-2 具有良好的纠错性能，但是其在功率传输信道质量较差的情况下，性能较差，仅适用于功率传输通道质量较高的线路。

6 结束语

近些年由于计算机通信技术发展迅速，计算机通信技术普遍地运用到配电网中。先进的通信技术与配电网相互结合，提升了电网运行的效率和经济性，促进了电力系统的发展。文章对智能配电网中应用的计算机通信技术进行分析，分析了智能配电网通信系统存在的问题，并从基础设施建设及其可行性、可靠性方面提出了计算机通信技术在配电网中的应用对策。期望能为今后的计算机通信技术和配电网的结合提供一定的参考，促进我国电力行业进一步的发展。