配用电网之混合组网通信体系设计与实现

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1、配用电网之混合组网通信体系设计与实现第1章绪论1.1课题研究背景随着世界经济全球化发展不断进行，人类对资源的需求越来越多，在这些资源储备有限的情况下，人类正面临着资源危机。同时，工业现代化生产释放出大量二氧化碳气体，造成全球气候变化，致使人类也面临着环境危机。为减少对传统能源的依赖程度，并积极应对全球变暖问题，世界各国都在进行能源变革，发展可再生能源，实现低碳经济。世界主要发达国家纷纷把发展智能电网作为抢占未来低碳经济制高点的重要战略措施，掀起了一场全球范围的智能电网建设热潮[1]。目前许多国家已将智能电网提升到国家战略层面，政府投入巨额资金用于智能电网技术研究和试点项目建设等。在智能电

2、网建设中，电力通信网络建设是基础，文献[2]指出智能电网中数据传输、信息保护和自动控制需要一个高速、实时的通信系统支撑。作为一家网络数据通信公司，我们要积极参与中国智能电网建设工作，无论是从公司长远发展目标而言，还是从员工个人职业发展目标而言，都需要顺应行业发展趋势。并且公司通过多年的技术积累，具备研发智能电网所需网络通信技术能力，推出满足智能电网通信需求的产品和方案。1.2课题研究意义分析这几年国家电网公司推出的智能电网试点项目，其中配电自动化系统、用电信息采集系统等是建设重点。在配电自动化系统中，接入网络通信组网方式目前主要有两种，一是通过工业交换机组网，二是通过EPON（基于以太网

3、协议无源光网络）技术进行组网。前者主要应用在南方电网公司的配电自动化系统中，国家电网公司则更多采用EPON技术进行建设配电自动化系统。已有相关论文对两种组网方式进行过研究，文献[3]介绍了工业交换机在配网中典型组网结构，并对主次级环网进行了分析，认为工业交换机技术在配网中应用是重要的。文献[4]分析了EPON技术组网的可行性，并给出了组网方案，认为目前EPON技术在电力系统中应用还处于探索阶段。另外，在配电自动化系统中，还可以通过无线宽带和宽带PLC（电力线载波）进行组网，但这两种方式目前更多地是对前两者方式的补充，并没有在配电网中大范围应用，随着相关技术的完善和创新，以后可能会成为主流

4、方式之一。在实际工作中，我们通常是对项目应用需求先进行分析，然后设计出合理的系统解决方案供用户实施或参考。其中我们发现工业交换机和EPON具有一些技术上的共同点，比如两者都采用成熟的以太网技术，两者都具有光纤通信能力，并且也都是配电自动化系统中主流组网方案。因此，如果将两种方式进行混合组网设计，则可实现原有通信网络与新建网络兼容运行，也可为单一通信网络扩容提供更多选择，并且减少项目建设投资。目前配电自动化系统组网混合设计，多数是为解决工业交换机或EPON全覆盖问题。如文献[5]介绍了EPON与无线A和TRS（TrunkedRadioSystem）方式已成为韩国配电自动化系统通信方式发展趋

5、势，农村及郊区配电网会随着发展逐步更换原有线通信方式。文献[9]介绍了智能电网环境下世界主要研究机构对配电系统设计的研究并指出影响设计的技术因素。第2章配用电网通信系统结构2.1智能电网对通信需求《国家电网智能化规划总报告》中提出了我国智能电网发展目标，而智能电网的建设需要一个大容量、高带宽，支持多种业务，并具有自愈能力的坚强电力通信网络。智能电网就是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行全面实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后通过对数据的分析、挖掘，实现对整个电力系统运行的优化管理[11]。智能电网具有自愈、互动、优化、兼容和集成特征，实现电网

6、系统设备间的信息化和互动化，因此，信息上传和指令下达需要一个可靠、安全、高速的电力通信网络来支撑智能电网建设涉及发电、输电、变电、配电、用电等环节。在配用电侧，将利用高级量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术，实现响应迅速、计量准确、数据实时、收费多样、服务便捷，电力流、信息流、业务流实时互动的新型供电关系。为适应智能电网管理和控制信息传输、交换需求，通信网需要在传输速率、可靠性和安全性等方面进一步提升，建成大容量、高速、实时、具有时间同步能力与业务感知能力的下一代光传输网络[12]。智能电网建设是一个庞大的系统的工程，未来电网的互连与双向通信需要标准的可互操作性技术框架去支撑，文献[

7、13]对这方面做了介绍。第3章混合组网系统主要技术..............21-333.1EPON技术...........21-253.1.1PON技术概述...........213.1.2EPON系统组成...........21-223.1.3EPON工作原理...........22-243.1.4EPON主要技术...........24-253.2EAPS协议...........25-323.3本章小结.....