王云濤

摘 ?要：在配電終端面向智能化發(fā)展的同時，配電網(wǎng)逐漸被光纖通道所替代，如通信網(wǎng)絡結構上主站結構的缺失，將無法保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定性?；诖?，該文首先分析了配電自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡構架的現(xiàn)狀，其次研究了網(wǎng)絡構架的結構及技術要求。通過應用IPv6網(wǎng)絡技術，提高配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，在配電數(shù)據(jù)得到安全傳遞的同時，可以在IP地址設置的輔助下實現(xiàn)共享服務。

關鍵詞：IPv6 ?配電自動化系統(tǒng) ?通信網(wǎng)絡構架

中圖分類號：TM76 ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）05（b）-0044-02

配電自動化系統(tǒng)具備監(jiān)管配電網(wǎng)的功能，可以調(diào)控配電網(wǎng)，還具有采集配電數(shù)據(jù)和監(jiān)控配電數(shù)據(jù)等功能，通信網(wǎng)絡構架包含自動化主站、配電子站及配電終端及通信通道等。自動化系統(tǒng)只有實時掌握配電網(wǎng)運行狀態(tài)，讓設備使用率得以提升，才能發(fā)揮出實際功能。因此研究自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡，有助于保障自動化系統(tǒng)發(fā)揮出穩(wěn)定功能，并優(yōu)化功能效果。

1 ?配電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡構架現(xiàn)狀

在配電自動化系統(tǒng)中，網(wǎng)絡通信質量關系到系統(tǒng)穩(wěn)定運行，在目前系統(tǒng)中包括接入層和骨干層兩種通信網(wǎng)。其中骨干層通信網(wǎng)包括匯聚層和核心層兩部分，使用同步數(shù)字技術和多業(yè)務傳送技術，而接入層通信網(wǎng)絡使用無源光網(wǎng)絡、工業(yè)以太網(wǎng)及電力線載波技術等。在配電網(wǎng)中含有不同種類設備，節(jié)點相對分散，且運行環(huán)境較為惡劣。配電接入網(wǎng)使用光纖、無線專網(wǎng)及電力線載波等方式實現(xiàn)統(tǒng)一接入。由于終端接入網(wǎng)運行環(huán)境十分復雜，需要根據(jù)不同環(huán)境和系統(tǒng)功能使用對應的通信技術。如自動化區(qū)域具備遙控功能，要優(yōu)先使用無線通信方式，使用光纖專網(wǎng)通信實現(xiàn)故障自動隔離[1]。

目前國家電網(wǎng)部分使用了IPv4網(wǎng)絡通信，由于通信網(wǎng)絡不具備IP化，使得缺少開放、通用的標準，讓配電網(wǎng)電源、配電運行及配電管理等業(yè)務存在接入困難，并不能和智能系統(tǒng)發(fā)生互動。IPv6網(wǎng)絡有著良好的開放性和安全性，可以滿足不同需求。國外很多電力企業(yè)已經(jīng)應用IPv6技術于量測體系中，獲得了良好的反響。同樣，如果我國在自動配電系統(tǒng)中應用IPv6技術，讓量測信息、干擾信息和報警信息等信息數(shù)據(jù)互相協(xié)助，會提高配電網(wǎng)精細化程度，讓智能配電網(wǎng)同時向信息化、自動化及數(shù)字化多元發(fā)展。

2 ?基于IPv6的配電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡構架

2.1 整體架構

該文研究的通信網(wǎng)絡架構為：自動化主站連接骨干通信網(wǎng)，連接自動化子站，子站連接接入通信網(wǎng)。接入層通信網(wǎng)連接帶有路由功能作用的配電終端，終端連接智能路由器。智能路由器處于開放性IPv6網(wǎng)絡中，和傳感器、資產(chǎn)管理、設備監(jiān)測及配電運行相連接，處于IPv6局域網(wǎng)中連接著電源側。同時路由器連接分布式電源、響應需求、電動汽車及智能電表，在IPv6局域網(wǎng)中連接著配電網(wǎng)用戶側。

在通信網(wǎng)絡中骨干層通信網(wǎng)絡可以使用IPv4協(xié)議滿足網(wǎng)絡功能，接入層通信網(wǎng)將使用IPv6網(wǎng)絡協(xié)議取代IPv4網(wǎng)絡協(xié)議，接入更多新設備。由于IPv6網(wǎng)絡協(xié)議有著較大空間，通信網(wǎng)絡不會受到IP空間限制，業(yè)務需求擴展網(wǎng)絡支持業(yè)務和服務的融合。給智能設備配備多個IP地址，每個IP地址可以接受不同部門的管理。各個部門可以在業(yè)務要求下，設置IP網(wǎng)絡的路由策略，將設備數(shù)據(jù)發(fā)給不同部門的服務器上，讓通信網(wǎng)絡管理能力得到提升[2]。

使用IPv6技術建立網(wǎng)絡架構，讓各個設備之間實現(xiàn)相互操作，對配電網(wǎng)絡終端的集成提供支持。未來配電網(wǎng)可能要承載分布式電源、電動汽車并網(wǎng)及智能家居等業(yè)務，IPv6技術可以提供關鍵支持。配電設備由于具備IP地址，讓網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和設備之間得以連接，業(yè)務終端之間的連接得以實現(xiàn)。如果自動系統(tǒng)中配電設備不能支持IPv6網(wǎng)絡協(xié)議，需要升級改造網(wǎng)絡通信接口，在此過程中，將耗費大量物力、人力。因此無法升級的配電設備將成為構建IPv6自動化系統(tǒng)的障礙，還需要展開進一步研究。在通信網(wǎng)絡架構中，終端局域網(wǎng)根據(jù)開放性互聯(lián)協(xié)議，可以讓不同物理通信介質得到兼容。

2.2 主站系統(tǒng)

在配電自動化系統(tǒng)中，包括計算機軟件、平臺軟件、操作系統(tǒng)及配電網(wǎng)的應用軟件，功能結構包括應用層、硬件層、操作系統(tǒng)層及平臺層等。IPv6自動化主站在現(xiàn)有功能基礎上，要將部署管理系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)部署在應用層上，為通信網(wǎng)絡提供安全運行環(huán)境。系統(tǒng)中使用帶有IP端點的智能設備，部署管理系統(tǒng)監(jiān)控智能設備，給通信網(wǎng)絡提供故障診斷、系統(tǒng)監(jiān)視及賬戶管理等服務，從而讓配電系統(tǒng)實現(xiàn)通信網(wǎng)絡的綜合管理[3]。安全管理系統(tǒng)針對IP網(wǎng)絡進行管理，實現(xiàn)故障管理、配置管理及安全管理功能。如果網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會自動恢復配置，讓配電終端間和設備間實現(xiàn)通信。

2.3 配電終端

配電終端具有路由功能，讓其在原有功能上發(fā)展為通訊路由網(wǎng)關，在配電網(wǎng)和用戶之間承載更多業(yè)務，并發(fā)揮出強大的路由功能。具有路由功能的終端可以儲存數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，對配電自動化和通信網(wǎng)絡進行接入，完成系統(tǒng)和業(yè)務之間的通信。系統(tǒng)支持路由報文的轉發(fā)、系統(tǒng)遠程網(wǎng)絡的管理，從而建立IPv6局域網(wǎng)。配電終端可以當作是承載業(yè)務的連接點，根據(jù)不同部門的需要，加工業(yè)務數(shù)據(jù)路由到對應的數(shù)據(jù)中心，讓服務質量得到控制。

2.4 通信網(wǎng)絡承載業(yè)務

自動化通信網(wǎng)絡在資產(chǎn)管理、設備監(jiān)測及傳感器上承載業(yè)務，在用戶側承載智能電表，接入分布式電源等。使用全新通信網(wǎng)絡的架構要給智能設備配置一個或多個IPv6地址，才能保證系統(tǒng)可以承載新業(yè)務，將智能設備接入到主站系統(tǒng)中得到一體化管理，讓系統(tǒng)可以對通信設施實現(xiàn)共享。

2.5 通信技術要求

（1）在IP網(wǎng)絡中，智能設備具有網(wǎng)絡管理協(xié)議，從而實現(xiàn)IP網(wǎng)元的管理。自動化系統(tǒng)使用開放的IP架構，讓系統(tǒng)實現(xiàn)性能管理、配置管理及安全管理等功能。可以對IP端點進行遠程監(jiān)測，讓拓撲結構得到可視化管理，電力設備獲得實時監(jiān)控。通信網(wǎng)絡可以完成在統(tǒng)一網(wǎng)絡視圖中融入主站系統(tǒng)，讓主站系統(tǒng)接受自動管理，其工作運行狀態(tài)受到實時監(jiān)測，加強通信網(wǎng)絡對系統(tǒng)的管理能力。

（2）由于公用網(wǎng)絡對于帶寬和數(shù)據(jù)延時有著不同要求，電力各個部門對于數(shù)據(jù)轉發(fā)、帶寬及時延有著不同需求。報頭結構可以定義優(yōu)先級，根據(jù)業(yè)務需求為業(yè)務和設備設定優(yōu)先級，讓通信網(wǎng)絡得到有序運行。例如：在傳統(tǒng)自動化業(yè)務中，數(shù)據(jù)和報文要得到實時傳輸，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中設定為最高優(yōu)先級別。在共享網(wǎng)絡中，自動化系統(tǒng)要更快速準確地實時傳遞數(shù)據(jù)，如電表讀取數(shù)據(jù)等一般業(yè)務要設定低優(yōu)先級。使用IP網(wǎng)絡要加密網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)，同時校驗IP報文，加密流程提高了數(shù)據(jù)保密性和完整度。在網(wǎng)絡層可以抵擋服務攻擊，避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)偷聽的情況。

（3）由于IPv6網(wǎng)絡中地址空間十分大，向智能設備提供IP地址，每個不同的IP地址出現(xiàn)在不同網(wǎng)段上，網(wǎng)絡管理系統(tǒng)可以和路由策略相配置，根據(jù)業(yè)務需求將網(wǎng)段信息發(fā)送給服務器，自動化系統(tǒng)才能同時滿足不同業(yè)務需要。這樣不需要調(diào)整業(yè)務部門，可以讓智能設備滿足共享業(yè)務服務。例如：如果運檢、調(diào)度及營銷部門同時需要智能終端的數(shù)據(jù)，要向智能終端分發(fā)3個IP地址，每個IP地址都對應調(diào)度管理網(wǎng)段，3個部門根據(jù)業(yè)務需要利用數(shù)據(jù)服務器，在配電終端中調(diào)取任意數(shù)據(jù)，讓智能傳感器實現(xiàn)多個部門的實時服務。

3 ?結語

綜上所述，該文研究了在配電自動化系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡構架，通信網(wǎng)絡架構主要包括主站系統(tǒng)、配電終端、配電子站及通信通道4個主要部分。使用IPv6網(wǎng)絡技術，可以有效提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，讓配電數(shù)據(jù)信息更加安全準確地傳遞，同時路由功能和IP地址的設置，讓系統(tǒng)可以實現(xiàn)多部門共享服務。

參考文獻

[1] 加云崗，孫媛，馬佳賓，等.基于4G網(wǎng)絡的配電自動化系統(tǒng)通信子系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應用，2019，28（2）：113-117.

[2] 馬軍，劉柃君，那麗丹，等.北斗配電終端監(jiān)測平臺接入配電自動化系統(tǒng)的設計及應用[J].數(shù)字通信世界，2018（12）：241-243.

[3] 楊榮杰，何欣欣.基于信息鏈接技術的配電自動化設備現(xiàn)場技術支持系統(tǒng)的研究應用[J].電氣應用，2018，37（14）：48-50.