CN104135421A - 配电网的通信系统中传输通信信息的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网的通信系统中传输通信信息的方法及装置，在配电网的通信系统中，在接入网和驻地网之间设置驻地网网关，该驻地网网关接收驻地网发送的短数据包后，将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给接入网；该驻地网网关从接入网接收到携带了采用驻地网标识的短数据包的数据帧后，解析得到短数据包，发送给对应该驻地网标识的驻地网中。由于在传输通信信息过程中，采用驻地网标识标识来自不同驻地网或到达不同驻地网的短数据，使得解析短数据包的速度加快，从而解决多址问题且提高通信信息的聚合速率。

Description

配电网的通信系统中传输通信信息的方法及装置

技术领域

本发明涉及配电网的通信技术，特别涉及一种配电网的通信系统中传输通信信息的方法及装置。

背景技术

保障能源安全、应对全球气候变化是全人类所面临的重大挑战。为应对这一严峻挑战，在电力系统中提出了智能配电网的组网。智能配电网使用健全的双路通信、高级的传感器及分布式计算机的电力传输与分配网络，其目的是改善电力传送和使用的效率，提高电网的可靠性和安全性。

配电网的通信系统是智能配电网的重要组成部分，是实现智能配电网的基础条件。配电网的通信系统建设目标为：利用经济合理及先进成熟的通信技术，满足智能配电网发展各个阶段对电力通信的需求，支持各类业务的灵活接入，为智能配电网中的各个设备提供“即插即用”的电力通信保障，为电力用户与分布式能源提供信息交互通信渠道。

配电网的通信系统功能主要包括配电自动化和计量自动化，覆盖开关站、环网柜、柱上开关、公用/专用配网变压器、配电线路及220/380V低压抄表集中器等。根据承载功能的不同，配电网的通信系统具有不同的性能要求，具体体现在业务种类、实时性、通信带宽、可靠性、安全性和可扩展性与经济性。其中，比较重要的性能为可扩展性、实时性与可靠性要求。表1示出了工业园区、县城、城区和农村等几种典型地域的配电网的通信系统性能要求对比表。

	覆盖区域	10KV汇聚节点数	实时性与可靠性要求
				工业园区	小而集中	少	高

县城	小而集中	少	高
				城区	大而集中	多	高
农村	最大而分散	多	相对较低

表1

智能配电网自身的网络结构和地域特点决定了配电网的通信系统结构复杂、分布分散、节点多和工作环境差等特征，使得通信技术的选择异常复杂，目前，配电网的通信系统在使用的技术方案上有光纤通信、中压载波通信及无线公网通信等等，其特点对比如表2所示。

表2

配电网的通信系统可以采用表2的通信方式进行组网通信，但是，目前配电网的通信系统缺乏统一的组网规划，无论采用上述哪一种通信方式，都会存在以下各种各样的问题：

第一，在网络建设方面，配电网的通信系统建设发展不均衡，覆盖范围存在地域性差异，总体上比较薄弱，目前仍旧处于小规模使用阶段，尚未大规模开展建设；

第二，在运行管理方面，目前配电网的通信系统的管理是谁使用，谁建设；谁建设，谁管理，配电网的通信系统的营销、升级及调度等需牵涉多个部门；

第三，在技术应用方面，不同区域的智能配单网采用的通信方式各异，部分诸如抄表、负控和配变监测等业务应用大量采用无线专网方式，缺乏统一规划设计；配电网的通信系统当采用光纤通信时，基本采用电信级别，一些功能特征无法满足电力特殊性要求。

在实现配电网的通信系统时，虽然可以采用多种通信方式，但是由于配电网的通信系统具有结构复杂、通信节点分散、及单个通信节点数据量小且通信节点数量众多等特点，还没有一种使用单一通信方式便满足所有智能配电网需求的方案。

因此，为了克服上述问题，可以采用异构网络构架组成混合式网络作为智能配电网的通信系统。图1为现有技术提供的智能配电网的通信系统结构示意图，如图所示，包括，将智能配电网的通信系统划分为骨干网、接入网及驻地网，其中，驻地网是用户站点侧的通信网络，骨干网是智能配电网的通信主站侧的通信网络，智能配电网的通信主站为高压电站服务器，而接入网是由智能配电网的通信子站组成的网络，用于传输能配电网的通信主站与用户站点之间的通信信息。骨干网、接入网及驻地网都可以采用不同的通信方式进行通信，比如，骨干网可以采用光纤环网，接入网可以采用以太无源光网络(EPON)，及驻地网采用短距离有线网络或长距离有线网络。

然而，采用异构网络构架组成混合式网络作为智能配电网的通信系统存在着两个问题：第一，用户站点所在的驻地网种类繁多，比如，485总线网络、ZigBee网络或者WiFi网络等，每种类型驻地网所采用的通信协议并不相同，所以智能配电网的通信主站无法识别不同类型驻地网络中的不同用户站点。也就是在智能配电网的通信系统中无法解决多址问题；第二，由于用户站点数量大且发送给智能配电网的通信主站的通信信息数量也很大，智能配电网的通信主站实时解析通信信息的速率难以满足用户站点需求，也就是智能配电网的通信系统的通信信息聚合速率无法满足用户站点需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种配电网的通信系统中传输通信信息的方法，该方法能够在配电网的通信熊中传输通信信息的过程中，解决多址问题及提高通信信息的聚合速率。

本发明实施例还提供一种配电网的通信系统中传输通信信息的装置，该装置能够在配电网的通信熊中传输通信信息的过程中，解决多址问题及提高通信信息的聚合速率。

为达到上述目的，本发明实施的技术方案具体是这样实现的：

一种配电网的通信系统中传输通信信息的方法，在配电的通信系统中的接入网和驻地网之间设置驻地网网关，该方法包括：

该驻地网网关接收驻地网发送的短数据包，将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给接入网；

该驻地网网关从接入网接收携带了设置驻地网标识的短数据包的数据帧后，解析得到短数据包，发送给对应该设置驻地网标识的驻地网。

在封装到数据帧之前，该方法还包括：

将接收的驻地网发送的短数据包，按照不同的驻地网分别存储，每个短数据包包含其在驻地网的地址和数据包长度。

该驻地网网关在设定的时间到时后，将存储的短数据包封装为数据帧。

所述封装到数据帧为：

数据帧头为驻地网网关标识和子帧个数，数据帧体为各个子帧；

各个子帧的帧头由驻地网标识和短数据包个数组成，子帧帧体由短数据包组成；

每一个子帧封装来自同一驻地网的所有已经接收到的短数据包。

所述解析得到短数据包为：

该驻地网网关对数据帧解析，分别得到各个子帧；

该驻地网网关依次解析每一个子帧，得到对应各个驻地网标识的短数据包。

该方法还包括：

对应各个驻地网标识的驻地网，根据短数据包包头中的其在驻地网的地址，将短数据包发送到驻地网中的用户终端节点上。

一种配电网的通信系统中传输通信信息的装置，包括：收发模块、封装模块及解析模块，其中，

收发模块，用于接收驻地网发送的短数据包，发送给封装模块，将从封装模块接收的数据帧发送给接入网；从接入网接收到携带了设置驻地网标识的短数据包的数据帧，发送给解析模块，将从解析模块接收的短数据包，发送给对应该设置驻地网标识的驻地网；

封装模块，用于将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给收发模块；

解析模块，用于从数据帧解析得到短数据包及对应的驻地网标识，发送给收发模块。

还包括存储模块，用于在发送给封装模块之前，将收发模块接收的短数据包根据不同驻地网分别存储。

所述封装模块，还用于封装数据帧时，数据帧由帧头和帧体组成，帧头包括驻地网网关标识和子帧个数，帧体由多个子帧组成；每个子帧的帧头由驻地网标识和短数据包个数组成，子帧帧体由短数据包组成。

解析模块，还用于在解析数据帧时，得到各个子帧，解析各个子帧后，从子帧的帧头解析得到驻地网标识，从子帧体中得到短数据包，得到对应驻地网标识的短数据包。

由上述方案可以看出，本发明实施例在配电网的通信系统中，在接入网和驻地网之间设置驻地网网关，该驻地网网关接收驻地网发送的短数据包后，将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给接入网；该驻地网网关从接入网接收到携带了采用驻地网标识的短数据包的数据帧后，解析得到短数据包，发送给对应该驻地网标识的驻地网中。由于在传输通信信息过程中，采用驻地网标识标识来自不同驻地网或到达不同驻地网的短数据，使得解析短数据包的速度加快，从而解决多址问题且提高通信信息的聚合速率，达到降低接入网中的服务器处理负荷。

附图说明

图1为现有技术提供的智能配电网的通信系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种配电网的通信系统中传输通信信息的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的数据帧的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种配电网的通信系统中传输通信信息的装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的设置有驻地网网关的配电网的通信系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明为了解决多址问题且提高通信信息的聚合速率，达到降低接入网中的服务器处理负荷，采用在配电网的通信系统中，在接入网和驻地网之间设置驻地网网关，该驻地网网关接收驻地网发送的短数据包后，将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给接入网；该驻地网网关从接入网接收到携带了采用驻地网标识的短数据包的数据帧后，解析得到短数据包，发送给对应该驻地网标识的驻地网中。由于在传输通信信息过程中，采用驻地网标识标识来自不同驻地网或到达不同驻地网的短数据，使得解析短数据包的速度加快。

图2为本发明实施例提供的一种配电网的通信系统中传输通信信息的方法流程图，在接入网和和驻地网之间设置驻地网网关，驻地网为一个或一个以上，其具体步骤为：

步骤201、该驻地网网关接收驻地网发送的短数据包后，将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给接入网；

步骤202、该驻地网网关从接入网接收到携带了设置驻地网标识的短数据包的数据帧后，解析得到短数据包，发送给对应该设置驻地网标识的驻地网。

在图2所述的方法中，该驻地网网关接收驻地网发送的短数据包后，将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧的过程为：

第一个步骤，该驻地网网关接收到驻地网发送的短数据包后，按照不同的驻地网分别存储，每个短数据包包含其在驻地网的地址和数据包长度。

在该步骤中，驻地网网关连接有N个驻地网，N为自然数，则将来自驻地网n的短数据包存储在第n号存储器中，n＝1,2,…,N，每个短数据包包含其在驻地网的地址及数据包长度。

在该步骤中，将每个数据包在驻地网的地址和数据包长度设置在短数据包头中，将短数据包的包体中设置通信信息。

第二个步骤，该驻地网网关在设定的时间到时后，将存储的短数据包封装为数据帧。

在本步骤中，设定的时间如为t秒。

第三个步骤，在封装为数据帧时，数据帧头为驻地网网关标识和子帧个数，如图3所示，图3为本发明实施例提供的数据帧的结构示意图；数据帧中包括驻地网网关标识和子帧个数，各个子帧的帧头由驻地网标识和短数据包个数组成，子帧帧体由短数据包组成；每一个子帧封装来自同一驻地网的所有已经接收到的短数据包，即存储在同一存储器中的短数据包。

在该步骤中，如果设定时间内某个驻地网没有短数据包发送，则此时对应的存储器为空，这时，封装的数据帧中的子帧个数可能小于N。

第四个步骤，该驻地网网关将封装好的数据帧，发送给接入网。

在图2所述的方法中，该驻地网网关从接入网接收到携带了设置驻地网标识的短数据包的数据帧后，解析得到短数据包，发送给对应该设置驻地网标识的驻地网的具体过程为：

第一个步骤，该驻地网网关接收到来自接入网的数据帧，该数据帧的结构如图3所示。

第二个步骤，该驻地网网关按照图3所示的数据帧结构对数据帧解析，分别得到各个子帧。

第三个步骤，该驻地网网关依次解析每一个子帧，得到对应各个驻地网标识的短数据包后，发送到对应各个驻地网标识的驻地网中。

第四个步骤，对应各个驻地网标识的驻地网，根据短数据包包头中的其在驻地网的地址，将短数据包发送到驻地网中的用户终端节点上，使得用户终端接收到短数据包中的通信信息。

图4为本发明实施例提供的一种配电网的通信系统中传输通信信息的装置结构示意图，也就是驻地网网关，包括：收发模块、封装模块及解析模块，其中，

收发模块，用于接收驻地网发送的短数据包，发送给封装模块，将从封装模块接收的数据帧发送给接入网；从接入网接收到携带了设置驻地网标识的短数据包的数据帧，发送给解析模块，将从解析模块接收的短数据包，发送给对应该设置驻地网标识的驻地网；

封装模块，用于将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给收发模块；

解析模块，用于从数据帧解析得到短数据包及对应的驻地网标识，发送给收发模块。

在该结构中，还包括存储模块，用于在发送给封装模块之前，将收发模块接收的短数据包根据不同驻地网分别存储。

在该结构中，所述封装模块，还用于封装数据帧时，数据帧由帧头和帧体组成，帧头包括驻地网网关标识和子帧个数，帧体由多个子帧组成；每个子帧的帧头由驻地网标识和短数据包个数组成，子帧帧体由短数据包组成。

在该结构中，解析模块，还用于在解析数据帧时，得到各个子帧，解析各个子帧后，从子帧的帧头解析得到驻地网标识，从子帧体中得到短数据包，得到对应驻地网标识的短数据包。

以下举一个具体例子对本发明进行详细说明。

图5为本发明实施例提供的设置有驻地网网关的配电网的通信系统结构示意图。在图5中，骨干网没有示出，只示出了总服务器，对应110/35千伏高压变电站，用于收集监控本高压变电站下属所有中、低压变电站和用户终端信息。接入网采用EPON接入网。

在图5中，EPON接入网的以太光纤节点直接采用4个光线路终端(OLT)交换机，该4个OLT交换机采用光纤呈环状连接，每个OLR交换机兼具OLT单元与子站汇聚交换机的功能。每个OLT下面挂接若干个光网络单元(ONU)。ONU与OLT交换机之间，以及OLT交换机之间都是光接口。ONU与驻地网网关之间以及OLT交换机遇总服务器之间均采用高速的RJ45以太网接口。

在图4中，驻地网网关与3个驻地网连接，连接接口均为RS485。驻地网网关中的封装格式采用图3所示的格式。3个驻地网中有两个ZigBee网络和一个485总线网络。每个ZigBee网络由一个ZigBee协调器和若干个用户终端组成。ZigBee协调器负责组建ZigBee网络，汇聚各个用户终端的通信信息并通过连接接口发送给驻地网网关。同时，ZigBee协调器也负责将从驻地网网关接收到的通信信息广播给各个用户终端。ZigBee协调器与驻地网网关之间的接口为RS485。

该离子采用的三种驻地网具有不同网络结构、不同传输媒质及不同业务类型，充分体现了驻地网网络的异构特点。三种驻地网涉及典型的智能插座、智能电表和无源温度传感检测，都是电力领域典型的应用。

通过驻地网网关对通信信息的解析和统一封装，服务器端不仅仅能够清晰地知道是哪个驻地网中的哪个用户终端发送的通信信息，而且大大减少了短数据包的数量。如果这三个驻地网中每个驻地案有L个用户终端，t秒内共收集到3L个短数据包。驻地网网关将这3L个短数据包封装为1个，使得服务器端的解析处理数据包的频率降低了3L倍，大大提升了服务器端的处理效率。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网的通信系统中传输通信信息的方法，其特征在于，在配电的通信系统中的接入网和驻地网之间设置驻地网网关，该方法包括：

该驻地网网关接收驻地网发送的短数据包，将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给接入网；

该驻地网网关从接入网接收携带了设置驻地网标识的短数据包的数据帧后，解析得到短数据包，发送给对应该设置驻地网标识的驻地网。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在封装到数据帧之前，该方法还包括：

将接收的驻地网发送的短数据包，按照不同的驻地网分别存储，每个短数据包包含其在驻地网的地址和数据包长度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该驻地网网关在设定的时间到时后，将存储的短数据包封装为数据帧。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述封装到数据帧为：

数据帧头为驻地网网关标识和子帧个数，数据帧体为各个子帧；

各个子帧的帧头由驻地网标识和短数据包个数组成，子帧帧体由短数据包组成；

每一个子帧封装来自同一驻地网的所有已经接收到的短数据包。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述解析得到短数据包为：

该驻地网网关对数据帧解析，分别得到各个子帧；

该驻地网网关依次解析每一个子帧，得到对应各个驻地网标识的短数据包。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

对应各个驻地网标识的驻地网，根据短数据包包头中的其在驻地网的地址，将短数据包发送到驻地网中的用户终端节点上。

7.一种配电网的通信系统中传输通信信息的装置，其特征在于，包括：收发模块、封装模块及解析模块，其中，

收发模块，用于接收驻地网发送的短数据包，发送给封装模块，将从封装模块接收的数据帧发送给接入网；从接入网接收到携带了设置驻地网标识的短数据包的数据帧，发送给解析模块，将从解析模块接收的短数据包，发送给对应该设置驻地网标识的驻地网；

封装模块，用于将短数据包对应驻地网标识标识后，封装到数据帧中，发送给收发模块；

解析模块，用于从数据帧解析得到短数据包及对应的驻地网标识，发送给收发模块。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括存储模块，用于在发送给封装模块之前，将收发模块接收的短数据包根据不同驻地网分别存储。

9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述封装模块，还用于封装数据帧时，数据帧由帧头和帧体组成，帧头包括驻地网网关标识和子帧个数，帧体由多个子帧组成；每个子帧的帧头由驻地网标识和短数据包个数组成，子帧帧体由短数据包组成。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，解析模块，还用于在解析数据帧时，得到各个子帧，解析各个子帧后，从子帧的帧头解析得到驻地网标识，从子帧体中得到短数据包，得到对应驻地网标识的短数据包。