CN204030730U - 应用于智能电网的电力小无线专网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于智能电网的电力小无线专网系统，其系统的部署方式可以与光纤、载波或GPRS方式融合，具体的系统融合方式为：配网自动化DSCADA系统通过数据采集管理前端采用VPN专线与GPRS网络通讯，GPRS网络经各无线网关与用电配网终端通信；或者，配网自动化DSCADA系统经光网络数据通信终端通过各无线网关与用电配网终端通信；或者，配网自动化DSCADA系统通过经光网络数据系统通过各无线网关与用电配网终端进行数据通信。

Description

应用于智能电网的电力小无线专网系统

技术领域：

本实用新型涉及一种应用于智能电网的电力小无线专网系统。 

背景技术：

随着智能电网建设的深入，越来越多的智能化设备需要接入到智能电网的综合调度系统中，国家电网公司坚强智能电网建设的总体要求，是保证智能电网建设规范有序推进，实现电力用户用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全预付费”。特别是随着智能电网的营销、配网、调度系统的一体化平台系统的建设深入，关于营配调各个系统内的终端和通信系统在速率、可靠性、实时性、兼容性上提出了较高的要求。 

智能电网通信系统目前主要由光纤通信系统、载波通信系统和无线通信系统三种通信方式组成，其中无线通信方式主要是指由GPRS和3G等无线公网组成的无线通信方式，并且目前此种通信方式已经大规模的运用到营销系统的集抄和部分一遥、二遥的配电终端系统中。 

现有的无线公网通信系统中，存在计费费用较高、无线信号覆盖不全面等多种不足的问题。同样，在光纤通信系统中，存在施工铺设成本费用较高等问题，在某些特定的区域，并不是最适合的大规模铺设组网的通信系统解决方案。另外，在配网通信系统中，往往设备铺设与10KV的中压系统侧，对设备的低压取电是一个比较棘手的系统解决方案。 

面对上述智能电网中的较棘手的技术问题，采用微功率无线系统作为智能电网系统中的特定区域的通信解决方案较为合适，主要解决智能电网系统中的以下几个问题： 

铺设成本与难度问题：在智能电网通信系统中，通信线路的铺设一直是一个较难解决的施工难题，小功率无线系统采用短距离的功率放大，可以实现通信系统的区域覆盖，在一个区域内采用无线通信方式，不需要铺设通信线路。 

无线公网不能全覆盖问题：无线公网借用电信运营商的无线公共网络，在偏远区域，部分封闭空间，无线公网覆盖度不全，导致众多用户和配电数据不能及时上传。采用微功率无线通信系统，构建区域无线专网，保障区域内的无线数据及时有效传输。 

无线通信可靠性不高的问题：由于采用无线公网的通信系统，由于共用电信数据传输网络，较为容易的被大量无关用户捕获或干扰，存在较大的安全隐患。采用微功率无线通信方式，系统内部集成安全加密和安全冗余系统，可以从物理层和网络层保障数据的通信安全和可靠。 

配网系统中低压取电问题：在偏远的10kV配网区域，通信设备和终端设备的取电问题一直是困扰系统推广的较大的技术难题。采用低功耗的无线通信系统，通过降低功耗和 主动休眠的方式，可以使得设备的功耗在mW级，部分现场采用电池供电模式都可以维持较长时间的设备运营。 

综上所述，采用低功率无线的通信方式构建的区域电力通信专网可以有效的弥补智能电网通信系统中的难以解决的系统难题，为智能电网的通信系统构建提供一种较新的通信方式。 

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种应用于智能电网的电力小无线专网系统，适用于数据吞吐量较小、网络建设投资较少、网络安全要求较高、不便频繁更换电源或者充电的场合应用。 

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案： 

应用于智能电网的电力小无线专网系统，系统的部署方式可以与光纤、载波或GPRS方式融合，具体的系统融合方式为： 

配网自动化DSCADA系统通过数据采集管理前端采用VPN专线与GPRS网络通讯，GPRS网络经各无线网关与用电配网终端通信；或， 

配网自动化DSCADA系统经光网络数据通信终端通过各无线集中器、无线网关与用电采集终端通信；或， 

配网自动化DSCADA系统通过经光网络数据系统通过主载波通信机、从载波通信机、各无线网关与用电配网终端进行数据通信。 

在低压集抄的通信管理平台中，微功率无线通信系统结合现有的光纤通信系统共同组建起智能的低压集抄系统的底层网络平台，具体网络拓扑架构： 

电网营销管理系统经光网络数据通信终端通过各无线集中器、无线网关与用电采集终端通讯；或， 

电网营销管理系统通过数据采集管理前端采用VPN专线于GPRS网络通讯，GPRS网络经各无线网关与用电采集终端通讯。 

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在： 

国家电网公司坚强智能电网建设的总体要求，是保证智能电网建设规范有序推进，实现电力用户用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全预付费”。低压居民户表抄读覆盖范围最广，用户量最大，是目标实现的重点。 

低压抄表系统按照抄表通信方式分有两类：有线和无线。有线抄表方式主要使用RS-485总线和低压载波抄表系统；无线抄表应用主要为GPRS无线公网通信模块。并且在目前的低压抄表系统中，采用采集器与集中器相互结合的通信方式，往往是采用两种通信 方式混合的通信模型：采集器与集中器之间采用低压载波通信方式，集中器与集抄服务器之间采用GPRS通信方式。 

但是目前低压集抄系统还存在众多不足：低压配电网环境复杂，干扰大，低压电力线载波难以保证其抄表的稳定性；对于多台变供电的用电环境，由于载波串扰，不宜实施载波抄表方案；由于载波传输距离有限，需要通过中继方式保证抄表覆盖范围，对于农村、城乡结合部等低密度住宅不能做到全覆盖，实施难度很大；低压电力线窄带载波速率低，实时性差，无法满足远程预付费，远程拉合闸的需求。 

微功率无线通信技术可以克服其他通信方式在某些抄表应用场合的不足，施工方便，不需要额外铺设电缆，一般工人都可以方便的进行安装；通信不受限于电网特性，可方便的对跨台区、复杂用电环境快速实施抄表方案：通信速率快，实时性高，方便实施远程预付费，远程拉合闸等应用。 

在低压集抄的通信管理平台中，微功率无线通信系统将结合现有的光纤通信系统和无线公网GPRS通信系统，共同组建起智能的低压集抄系统的底层网络平台。 

电网的智能化程度越来越高，智能变电站系统的要求越来越高。智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。 

采用微功率无线网络覆盖每个智能变电站的设备管理区域，建设智能变电站内的设备无线局域网，实现智能变电站内部的安防、检测设备互联互通，可以实现变电站内部的信息最大程度共享。 

需要构建坚强的智能电网建设工作，一个重要的建设工作内容就是实现配网自动化。在10KV和35KV的中压电网中，对电网的运行状态实现自动检测、故障分析、有效隔离、快速恢复，保障用户用电的可靠性和安全性。但是随着配网自动化系统建设面的铺开，配网自动化的通信系统面临着现场情况复杂、设备层级多样、可靠性要求较高等特点，据此，配网自动化的通信系统建设方案也比较多样，有光纤通信系统、无线通信方式和中压载波通信方式等。 

在目前的配网自动化通信系统的建设方案中，光纤通信方式可靠性和安全性价高，适用于城市核心区和新区的配网通信系统建设方案，但是施工较为复杂，使用成本也比较高，并不适用于大规模的城郊配网、老城区配网和农网配网通信系统的建设。载波通信方式为比较成熟的通信方式，施工比较便捷，但是由于以一次网架为通信传输介质，易受电力电缆环境的干扰，存在一定的局限性。目前大规模采用的GPRS或3G的无线公网通信技术 在配网自动化系统中也广泛采用，但是由于易受公网信号的干扰，并且安全性和可靠性不能达到配网系统的要求，目前只能适用于一遥、二遥的通信现场，实现现场设备状态的监控。 

采用微功率无线通信系统作为配网自动化的通信方式，在配网自动化区域现场构建以基于微功率无线区域覆盖专网，从方案成本上、可靠性和安全性上都可以对光纤通信、无线公网通信和中压载波通信方式进行有效的补充。本系统中的微功率无线通信系统采用网络数据交换和应用数据抓发的两种数据转换模型可以满足与光纤、无线、载波等多种通信方式的兼容和互联互通；并且本系统中的微功率无线设计了基于网络路由的互备系统和基于上联接口的互备方式，可以抵抗微功率无线网络的单点或者多点失效，最大程度上保证了系统的可靠性和安全性。另外由于在中压配网系统中，低压取电方式一直未困扰配网自动化系统发展的难题，采用微功率无线通信系统，结合微功率无线系统的低功耗、触发唤醒模式，可以采用干电池供电就能保持相当长的一段时间的系统用电量。 

附图说明：

图1为本实用新型系统框架示意图；图2为与GPRS系统融合构建区域的微功率无线区域专网架构示意图；图3为与光纤系统融合构建区域的微功率无线区域专网架构示意图；图4为与载波通信系统相融合的通信方式示意图；图5为微功率无线+光纤通信系统组成的低压集抄通信网络示意图；图6为微功率无线+GPRS通信系统组成的低压集抄通信网络示意图。 

以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。 

具体实施方式：

实施例：本实用新型所述应用于智能电网的电力小无线专网系统，其系统的部署方式可以与光纤、载波或GPRS方式融合，具体的系统融合方式为： 

(与GPRS系统融合构建区域的微功率无线区域专网)：配网自动化DSCADA系统通过数据采集管理前端采用VPN专线与GPRS网络通讯，GPRS网络经各无线网关与用电配网终端通信；或者， 

(与光纤系统融合构建区域的微功率无线区域专网)：配网自动化DSCADA系统经光网络数据通信终端通过各无线集中器、无线网关与用电采集终端通信；或者， 

(与载波通信系统相融合的通信方式)：配网自动化DSCADA系统通过经光网络数据系统通过主载波通信机、从载波通信机、各无线网关与用电配网终端进行数据通信。 

在低压集抄的通信管理平台中，微功率无线通信系统结合现有的光纤通信系统共同组建起智能的低压集抄系统的底层网络平台，具体网络拓扑架构： 

电网营销管理系统经光网络数据通信终端通过各无线集中器、无线网关与用电采集终端通讯；或， 

电网营销管理系统通过数据采集管理前端采用VPN专线于GPRS网络通讯，GPRS网络经各无线网关与用电采集终端通讯。 

本实用新型主要描述采用低功率无线的通信方式构建的区域电力通信专网，微功率无线通信系统是由无线通信模块组建的低速率、低成本、低功耗的无线数据传输网络。致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设备使用的，低复杂度，成本和功率的低速无线通信技术。此技术适用于数据吞吐量较小、网络建设投资较少、网络安全要求较高、不便频繁更换电源或者充电的场合应用。例如：家庭自动化、工业自动化、电力自动化、环境监测系统等设备中。 

随着网络技术的发展，微功率无线通信系统已经有点对点通信模式发展到星状网络组建、网状网络组建；多路径传输等复杂的网络系统。 

构建微功率无线的区域覆盖电力专网通信系统是在采用合适的微功率无线通信平台作为通信物理层，并以此通信平台为基础，构建适用于电力无线专网的通信模型，以满足与一定区域内的区域覆盖通信技术，本系统中按照标准网络设备的OSI七层协议的部分层级模块进行设备系统的功能拓展。具体系统框架结构如图1所示。 

采用微功率无线通信系统作为配网自动化的通信方式，在配网自动化区域现场构建以基于微功率无线区域覆盖专网，从方案成本上、可靠性和安全性上都可以对光纤通信、无线公网通信和中压载波通信方式进行有效的补充。本系统中的微功率无线通信系统采用网络数据交换和应用数据抓发的两种数据转换模型可以满足与光纤、无线、载波等多种通信方式的兼容和互联互通；并且本系统中的微功率无线设计了基于网络路由的互备系统和基于上联接口的互备方式，可以抵抗微功率无线网络的单点或者多点失效，最大程度上保证了系统的可靠性和安全性。另外由于在中压配网系统中，低压取电方式一直未困扰配网自动化系统发展的难题，采用微功率无线通信系统，结合微功率无线系统的低功耗、触发唤醒模式，可以采用干电池供电就能保持相当长的一段时间的系统用电量。 

Claims (2)

1.应用于智能电网的电力小无线专网系统，其特征在于，系统的部署方式可以与光纤、载波或GPRS方式融合，具体的系统融合方式为：

配网自动化DSCADA系统通过数据采集管理前端采用VPN专线与GPRS网络通讯，GPRS网络经各无线网关与用电配网终端通信；或，

配网自动化DSCADA系统经光网络数据通信终端通过各无线集中器、无线网关与用电采集终端通信；或，

配网自动化DSCADA系统通过经光网络数据系统通过主载波通信机、从载波通信机、各无线网关与用电配网终端进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的应用于智能电网的电力小无线专网系统，其特征在于，在低压集抄的通信管理平台中，微功率无线通信系统结合现有的光纤通信系统共同组建起智能的低压集抄系统的底层网络平台，具体网络拓扑架构：

电网营销管理系统经光网络数据通信终端通过各无线集中器、无线网关与用电采集终端通讯；或，

电网营销管理系统通过数据采集管理前端采用VPN专线于GPRS网络通讯，GPRS网络经各无线网关与用电采集终端通讯。