CN113810796A - 一种配电网的网络新型组网架构及其规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配电网的网络新型组网架构及其规划方法，所述组网架构包括包括控制模块、通信终端、若干个变电站和若干个开关站，所述控制模块与通信终端连接，其中一个变电站的一端与其中一个开关站连接，剩余开关站通过光纤顺次连接，剩余的变电站的一端分别与另外的开关站连接，每个变电站的另一端均与通信终端连接。所述规划方法具体为确定组网架构规划区域，并根据变电站以及开关站的地理位置数据设定该区域内变电站与开关站的连接顺序，并通过光纤进行连接，形成若干个闭合环形网络结构的基础通信环网。本发明提供的组网架构及其规划方法能够有效的降低配电网数据传输的延时性，并抵抗单点冗余失效，提高配电网可靠性与安全性。

Description

一种配电网的网络新型组网架构及其规划方法

技术领域

本发明涉及配电网组网架构方式技术领域，尤其是指一种配电网的网络新型组网架构及其规划方法。

背景技术

目前，传统的配电自动化主流接入网技术是以太网无源光网络技术，该技术在技术性能方面完全满足常规的配电自动化系统业务需求，其组网拓扑结构在符合配电网线路网络结构的同时具备光链路保护能力。传统的树形组网方式是在运用以太网无源光网络技术时最常使用到的一种组网方式，其利用一系列级联的光分路器对下行信号进行分路，以预留足够光功率给下游ONU光网络单元。根据树形组网方式构成的树型网络能够根据配电网中ONU设备地理位置拓扑组建，最大限度地减小工程光缆用量，同时后期配电设备节点扩容也极为灵活。但是对于一些新型的配电网故障处理技术如分布式FA，光纤差动等技术的运用上，传统的树形组网方式就会暴露出其传输延时性高，信号衰减较大的问题。传统组网架构难以满足新型的配电网故障处理技术对通信网络实时性高的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种配电网的网络新型组网架构及其规划方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种配电网的网络新型组网架构，包括控制模块、通信终端、若干个变电站和若干个开关站，所述控制模块与通信终端连接，所述控制模块用于调用通信终端内储存的变电站和开关站的地理位置数据，所述控制模块还用于根据调用的地理位置数据获取开关站的连接顺序；其中一个变电站的一端与其中一个开关站连接，剩余开关站根据控制模块获取的连接顺序通过光纤顺次连接，剩余的变电站的一端分别与另外的开关站连接，所述每个变电站的另一端均通过光纤与通信终端连接。

将开关站以及变电站进行光纤环网连接，在新的组网架构下，数据传输延时性极低，原方式组网架构终端之间数据延时较长，传输效率也较为低下，改用环网连接方式提高了终端间的延时，保证新型配电网故障处理技术得以实现。且通过通信终端连接所有变电站，每两个变电站之间均为光纤环网架构，提高了整体电网的传输效率，大大降低了数据的传输延时性，保证了通信网络传输实时性。且进行环网连接后可以有效抵抗单点冗余失效等故障，当有光缆线被切断时，由于环网结构，数据传输不会因为一端的光缆线切断而就此中单，可以有效提高通信可靠性。

每个所述开关站均包括控制单元和测控单元，每两个开关站的测控单元之间通过线路跳纤的方式进行连接。

利用线路跳纤方式对开关站进行差动保护。

所述通信终端包括三层交换机、前置机、正反隔离装置和历史服务器，所述三层交换机与前置机连接，所述前置机还通过正反隔离装置与历史服务器连接，所述正反隔离装置以及前置机均用于保护变电站以及开关站与通信终端之间的通信安全，所述历史服务器用于储存变电站以及开关站的地理位置数据以及历史电网数据。

通信终端连接所有变电站，在通信过程中通过前置机以及正反隔离装置进行数据隔离，保护通信安全，且将所有通信数据都保存于历史服务器中，以便后续查阅调取。通信终端使得每两个变电站以及两个变电站之间的开关站都能够以环网方式连接，提高了整体的通信效率，保证了通信传输的实时性。

所述通信终端还包括时间服务器，所述时间服务器与三层交换机连接，所述时间服务器用于同步通信终端、变电站以及开关站之间通信的时间。

所述通信终端还包括定位模块，所述定位模块与历史服务器连接，所述定位模块用于获取变电站以及开关站的地理位置数据，并上传变电站以及开关站的地理位置数据至历史服务器内。

一种配电网的网络新型组网架构的规划方法，包括以下步骤：

步骤一，确定组网架构规划区域，采集组网架构规划区域内变电站以及开关站的地理位置数据；

步骤二，控制模块根据变电站以及开关站的地理位置数据安排开关站连接顺序，将其中一个变电站的一端与其中一个开关站连接，剩余开关站根据开关站连接顺序顺次连接，该变电站的另一端与通信终端连接；

步骤三，将剩余的变电站的一端分别与另外的开关站连接，且每个变电站的另一端均通过光纤与通信终端连接，形成若干个闭合环形网络结构的基础通信环网。

将组网架构规划区域内的所有变电站以及开关站根据地理位置进行基础环网连接，在保证了节省光纤资源的同时达到环网连接的目的。

在形成基础通信环网后，还通过开关站的历史电网数据进行备用链路构建，所述备用链路构建的具体过程为：选择其中一个开关站，调取该开关站的历史电网数据，通过历史电网数据筛选出与该开关站进行配合控制的开关站，并通过光纤连接筛选出来的开关站，构成备用链路；对所有的开关站进行筛选，找出所有开关站对应的备用链路并通过光纤进行连接。

在基础通信环网的基础上设计备用链路，即使基础通信环网内终端两端的光缆线均被切断，也可通过备用链路完成通信，进一步提高了通信可靠性。

所述备用链路在开关站正常工作时处于关闭状态，当开关站出现故障且基础通信环网上的冗余工作通道均失效时，控制模块控制该故障开关站的备用链路导通；当开关站具备至少两个备用链路时，控制模块对导通的备用链路进行选择，所述备用链路的选择过程为：首先控制模块筛选出具备传输能力的备用链路，并模拟计算所有筛选出的备用链路的通信速度，控制模块选择其中通信速度最快的备用链路进行导通。

由于基础通信环网是按照最优通信环网连接顺序进行连接得到的，所以在基础通信环网的冗余工作通道均失效时，才采用备用链路以维持通信。且在选择导通的备用链路时，为了保证可以满足新型配电故障处理技术对于数据传输的实时性，所以模拟所有备用链路的通信速度，选择通信速度最快的备用链路进行导通，以保证数据传输的延时性保持在较低的水平。

在控制模块选择出导通的备用链路后，控制模块还将备用链路加入后更新的基础通信环网结构作为故障开关站对应的组网优化方案上传至历史服务器。

将每次的优化方案都进行记录，在后续故障开关站出现相同故障时，可以优先考虑之前的优化方案，以减少故障反应时间，提高故障解决的效率。

控制模块在选择导通的备用链路时，控制模块还通过定位模块获取故障开关站的地理位置数据。

控制模块通过故障开关站的地理位置数据来确定光纤环网中故障所在的节点，根据故障所在节点来进行备用链路选择，在后续对故障开关站进行检修时，也能够通过其地理位置快速确定故障地点，提高检修效率。

本发明的有益效果是：

采用了新型的配电网环型网络架构方式，数据传输延时性大大降低，能够满足新型配电网故障处理技术对于通信传输实时性的要求。且环形网络架构能够抵抗单点冗余失效，在光缆线路被切断时能够保证数据传输不会因此中断。在构成基础通信环网的前提之下还进行备用链路的构建，即使出现基础通信环网的冗余工作通道均失效的情况，也可以通过备用链路继续进行通信，进一步提高数据传输可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种通信终端结构示意图；

图3是本发明的一种流程示意图；

图4是本发明实施例的一种基础通信环网的线路连接示意图；

其中：1、控制模块，2、通信终端，21、三层交换机，22、前置机，23、正反隔离装置，24、历史服务器，25、时间服务器，26、定位模块，3、变电站，4、开关站，41、控制单元、42、测控单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例：

一种配电网的网络新型组网架构，如图1所示，包括控制模块1、通信终端2、2个变电站3和8个开关站4，所述控制模块1与通信终端2连接，所述控制模块1用于调用通信终端2内储存的变电站3和开关站4的地理位置数据，所述控制模块1还用于根据调用的地理位置数据获取开关站4的连接顺序；其中一个变电站3的一端与其中一个开关站4连接，剩余开关站4根据控制模块1获取的连接顺序通过光纤顺次连接，剩余的变电站3的一端分别与另外的开关站4连接，所述每个变电站3的另一端均通过光纤与通信终端2连接。

每个所述开关站4均包括控制单元41和测控单元42，每两个开关站4的测控单元42之间通过线路跳纤的方式进行连接。

如图2所示，所述通信终端2包括三层交换机21、前置机22、正反隔离装置23、历史服务器24、时间服务器25和定位模块26，所述三层交换机21与前置机22连接，所述前置机22还通过正反隔离装置23与历史服务器24连接，所述正反隔离装置23以及前置机22均用于保护变电站3以及开关站4与通信终端2之间的通信安全，所述历史服务器24用于储存变电站3以及开关站4的地理位置数据以及历史电网数据。

所述时间服务器25与三层交换机21连接，所述时间服务器25用于同步通信终端2、变电站3以及开关站4之间通信的时间。时间服务器25具体采用了GPS/BD时间服务器25。

所述定位模块26与历史服务器24连接，所述定位模块26用于获取变电站3以及开关站4的地理位置数据，并上传变电站3以及开关站4的地理位置数据至历史服务器24内。

一种配电网的网络新型组网架构的规划方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤一，确定组网架构规划区域，采集组网架构规划区域内变电站3以及开关站4的地理位置数据；

步骤二，控制模块1根据变电站3以及开关站4的地理位置数据安排开关站4连接顺序，将其中一个变电站3的一端与其中一个开关站4连接，剩余开关站4根据开关站4连接顺序顺次连接，该变电站3的另一端与通信终端2连接；

步骤三，将剩余的变电站3的一端分别与另外的开关站4连接，且每个变电站3的另一端均通过光纤与通信终端2连接，形成若干个闭合环形网络结构的基础通信环网。

在形成基础通信环网后，还通过开关站4的历史电网数据进行备用链路构建，所述备用链路构建的具体过程为：选择其中一个开关站4，调取该开关站4的历史电网数据，通过历史电网数据筛选出与该开关站4进行配合控制的开关站4，并通过光纤连接筛选出来的开关站4，构成备用链路；对所有的开关站4进行筛选，找出所有开关站4对应的备用链路并通过光纤进行连接。

所述备用链路在开关站4正常工作时处于关闭状态，当开关站4出现故障且基础通信环网上的冗余工作通道均失效时，控制模块1控制该故障开关站4的备用链路导通；当开关站4具备至少两个备用链路时，控制模块1对导通的备用链路进行选择，所述备用链路的选择过程为：首先控制模块1筛选出具备传输能力的备用链路，并模拟计算所有筛选出的备用链路的通信速度，控制模块1选择其中通信速度最快的备用链路进行导通。

在控制模块1选择出导通的备用链路后，控制模块1还将备用链路加入后更新的基础通信环网结构作为故障开关站4对应的组网优化方案上传至历史服务器24。

控制模块1在选择导通的备用链路时，控制模块1还通过定位模块26获取故障开关站4的地理位置数据。

本实施例以铜盆变电站、新林变电站、开元开关站、供电局开关站、地税开关站、金贸开关站、商会开关站、广博开关站、建设局开关站和外贸局开关站为例，进行新型组网架构建设。

如图4所示，铜盆变电站的一端与新林变电站连接，按照地理位置获取剩余的变电站的连接顺序，依次为开元开关站、供电局开关站、地税开关站、金贸开关站、商会开关站、广博开关站、建设局开关站和外贸局开关站，新林变电站的一端与外贸局开关站连接，新林变电站的另一端以及铜盆变电站的另一端均与通信终端2的正反隔离装置23连接。每两个开关站4之间通过开关站4内的控制单元41进行连接，连接线路如图中粗虚线所示，而每两个开关站4之间还通过测控单元42进行线路跳纤连接，线路跳纤的连接线路如图中细虚线所示。

每个开关站4内均采用EPON组网方式进行连接，能够通过分光器形成点到多点传输网络，以适应复杂的配电线路拓扑结构，同时节约了大量的光纤资源。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种配电网的网络新型组网架构，其特征在于，包括控制模块(1)、通信终端(2)、若干个变电站(3)和若干个开关站(4)，所述控制模块(1)与通信终端(2)连接，所述控制模块(1)用于调用通信终端(2)内储存的变电站(3)和开关站(4)的地理位置数据，所述控制模块(1)还用于根据调用的地理位置数据获取开关站(4)的连接顺序；其中一个变电站(3)的一端与其中一个开关站(4)连接，剩余开关站(4)根据控制模块(1)获取的连接顺序通过光纤顺次连接，剩余的变电站(3)的一端分别与另外的开关站(4)连接，所述每个变电站(3)的另一端均通过光纤与通信终端(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种配电网的网络新型组网架构，其特征在于，每个所述开关站(4)均包括控制单元(41)和测控单元(42)，每两个开关站(4)的测控单元(42)之间通过线路跳纤的方式进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种配电网的网络新型组网架构，其特征在于，所述通信终端(2)包括三层交换机(21)、前置机(22)、正反隔离装置(23)和历史服务器(24)，所述三层交换机(21)与前置机(22)连接，所述前置机(22)还通过正反隔离装置(23)与历史服务器(24)连接，所述正反隔离装置(23)以及前置机(22)均用于保护变电站(3)以及开关站(4)与通信终端(2)之间的通信安全，所述历史服务器(24)用于储存变电站(3)以及开关站(4)的地理位置数据以及历史电网数据。

4.根据权利要求3所述的一种配电网的网络新型组网架构，其特征在于，所述通信终端(2)还包括时间服务器(25)，所述时间服务器(25)与三层交换机(21)连接，所述时间服务器(25)用于同步通信终端(2)、变电站(3)以及开关站(4)之间通信的时间。

5.根据权利要求3所述的一种配电网的网络新型组网架构，其特征在于，所述通信终端(2)还包括定位模块(26)，所述定位模块(26)与历史服务器(24)连接，所述定位模块(26)用于获取变电站(3)以及开关站(4)的地理位置数据，并上传变电站(3)以及开关站(4)的地理位置数据至历史服务器(24)内。

6.一种配电网的网络新型组网架构的规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定组网架构规划区域，采集组网架构规划区域内变电站(3)以及开关站(4)的地理位置数据；

步骤二，控制模块(1)根据变电站(3)以及开关站(4)的地理位置数据安排开关站(4)连接顺序，将其中一个变电站(3)的一端与其中一个开关站(4)连接，剩余开关站(4)根据开关站(4)连接顺序顺次连接，该变电站(3)的另一端与通信终端(2)连接；

步骤三，将剩余的变电站(3)的一端分别与另外的开关站(4)连接，且每个变电站(3)的另一端均通过光纤与通信终端(2)连接，形成若干个闭合环形网络结构的基础通信环网。

7.根据权利要求6所述的一种配电网的网络新型组网架构的规划方法，其特征在于，在形成基础通信环网后，还通过开关站(4)的历史电网数据进行备用链路构建，所述备用链路构建的具体过程为：选择其中一个开关站(4)，调取该开关站(4)的历史电网数据，通过历史电网数据筛选出与该开关站(4)进行配合控制的开关站(4)，并通过光纤连接筛选出来的开关站(4)，构成备用链路；对所有的开关站(4)进行筛选，找出所有开关站(4)对应的备用链路并通过光纤进行连接。

8.根据权利要求7所述的一种配电网的网络新型组网架构的规划方法，其特征在于，所述备用链路在开关站(4)正常工作时处于关闭状态，当开关站(4)出现故障且基础通信环网上的冗余工作通道均失效时，控制模块(1)控制该故障开关站(4)的备用链路导通；当开关站(4)具备至少两个备用链路时，控制模块(1)对导通的备用链路进行选择，所述备用链路的选择过程为：首先控制模块(1)筛选出具备传输能力的备用链路，并模拟计算所有筛选出的备用链路的通信速度，控制模块(1)选择其中通信速度最快的备用链路进行导通。

9.根据权利要求8所述的一种配电网的网络新型组网架构的规划方法，其特征在于，在控制模块(1)选择出导通的备用链路后，控制模块(1)还将备用链路加入后更新的基础通信环网结构作为故障开关站(4)对应的组网优化方案上传至历史服务器(24)。

10.根据权利要求8所述的一种配电网的网络新型组网架构的规划方法，其特征在于，控制模块(1)在选择导通的备用链路时，控制模块(1)还通过定位模块(26)获取故障开关站(4)的地理位置数据。

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