电力通信网络系统建设方案研究

摘 要：针对电力通信网络的发展需求，本论文对电力通信网络系统建设方案进行了分析论证，分析了电力通信网络的业务特点，给出了电力通信网络的拓扑结构设计方案，并分层设计了电力通信网络系统的实现，给出了发展智能电力通信网络的几点建议。

关键词：电力工程；电力通信网络；智能电力通信网络；系统建设

1　引言

随着我国电力通信事业的发展，尤其是高压电网和超高压电网的飞速发展，使得电力通信调度方面的要求也逐渐提高，为了实现更大范围内的电力通信调度，以及电力通信的稳定性和可靠性，需要对电力通信网络系统进行深入的研究与设计，而电力通信网络系统的开发建设，也成为了摆在各个电力企业面前的主要的技术难题之一。

本论文主要结合电力通信网络系统的业务特点，从电力通信网络业务的角度切入详细探讨电力通信网络系统的建设方案及其应用，以期从中能够找到合理有效且实施起来可行可靠的电力通信网络系统建设方案，并以此和广大同行分享。

2　电力通信网络系统总体建设

2.1 电力通信网络系统业务分析

现代电力通信传输网络的业务，主要包含继电保护业务、自动化调度业务、电力环境监测业务以及多媒体数据业务等业务内容，电力通信传输网络的业务特点概括起来主要表现在以下几个方面：

① 数据流量大

电力通信传输网络需要传输的数据流量较大，不仅仅包括电力监测数据、生产调度指令、继电保护信息等，还包括电话语音数据和视频监控数据这样的多媒体数据，数据流量较大，网络容易发生拥塞，这也是为什么电力系统企业网络带宽一再升级的主要原因。

② 数据网络传输实时性要求高

电力系统的安全生产对于社会经济生产稳定有着举足轻重的影响，因此对于电力系统数据传输的可靠性要求就非常高，这也是为什么电力系统数据流量较大但是数据网络传输的实时性要求却较高的原因。尤其是对于实时性等级非常高的安全监测数据、自动化调度指令及继电保护信息等数据的网络传输，网络传输稍有拖延都有可能造成较大的事故损失。

③ 数据网络传输的可靠性要求高

对于电力系统而言，其网络传输的数据敏感度较高，数据传输的可靠性要求较高，不容许存在网络传输数据丢失的现象发生，因此电力通信传输网络对于电力企业数据网络传输的可靠性要求较高，这也就必然要求我们电力企业时刻加强对电力通信传输网络的可靠性建设，才能够从根本上保证电力通信传输网数据业务的实时性与可靠性。

2.2 电力通信网络系统总体设计

(1) 传输网络的选择

工业以太网是近年来逐步流行起来的一种控制传输网络，具有通信协议开放，兼容性强，通信实施，安装方便等优点，尤其是工业以太网能够结合现场总线网络的优点，同时具备和现场控制器，例如PLC、单片机等控制终端的通信联网，将底层数据无失真的传输至上位机信息管理系统。结合电力通信网络的业务类型及其特点的分析，这里采用工业以太网作为电力通信网络系统的硬件传输网络。

(2) 传输网络的拓扑结构选型设计

目前主流的网络拓扑结构主要有总线型网络、星型网络、环形网络、树形网络以及网型网络，下面对这些不同的拓扑结构的性能优缺点做一个简单的比较。

表1 各种类型物理拓扑结构性能比较

拓扑结构类型	优点	缺点	应用领域
总线型	结构简单灵活、可靠性高、设备少、成本低廉、共享性强。	故障诊断困难、故障隔离困难、实时性差、总线长度有限。	以太网、总线
星型	组网简单、控制容易、检测与隔离故障较为容易。	中心结点负荷大、组网缆线费用高、扩展困难、端对端连接共享性差。	以太网、FDDI、令牌环
环型	简化路径选择、缆线长度短、实时性好、故障定位容易。	对环接口要求较高、节点多时影响传输速度。	FDDI、令牌、千兆位以太网
树型	分级管理容易、共享性好、扩展容易。	对树状根部依赖性大、实时性不强。	以太网、快速以太网
网型	容错性极好、可靠性较高、故障定位容易。	组网缆线费用高、技术难度大、管理复杂。	快速以太网、千兆位以太网

从上面的分析可以看出，环形网络具有网络布线简单、后期维护成本低的优势，同时对于电力通信企业的调度网络而言，完全能够满足其应用需求，因此本论文的电力通信网络系统选用环形网络拓扑结构。

3　电力通信网络系统的建设与实现

3.1 电力通信网络系统的分层设计

电力通信网络系统采用工业以太光纤网络为介质进行搭建与设计，其网络系统整体上分为信息管理层、传输层和设备控制层，具体的电力通信网络设计方案如下图1所示。

① 信息管理层

信息管理层主要是对数据信息实现管理，包括对数据信息按照所期望的方式进行数据显示或者图形图像显示，对数据信息的存储、查询，以及根据数据信息而做出超限报警、远程控制指令的下达等等，完成对整个电力企业内的电气设备的运行状态和工作参数的实时监测和远程控制。信息管理层主要由管理终端(安装了信息管理软件系统的PC机)、数据库服务器及应用程序服务器等构成。

② 传输层

传输层其实就是网络传输层，其骨干网络就是工业以太网，同时还包含有路由器、数据收发中转站、现场控制站点等等。传输层的主要作用是完成对来自底层电气设备状态参数及工作参数的网络传输，将相关数据传输至上层信息管理层；或者是将来自上层信息管理层的远程控制质量传输至各电气设备的现场控制设备或者控制节点，以完成对电力企业内的电气设备的远程控制。传输层所选用的网络电缆以及网络通信设备的可靠性和稳定性，在很大程度上将影响整个电力通信网络系统的运行稳定性和可靠性。

③ 设备控制层

设备控制层主要借助于PLC控制器或者是单片机控制器，以及传感器，实现对电气设备工作参数和状态参数的实时监测，并将相关数据传输给PLC控制器或者单片机控制器进行数据预处理，进而传输至上层信息管理层；同时也负责接收来自上层信息管理层的远程控制指令，并实现由PLC控制器或者单片机控制器实现对电气设备的控制。设备控制层是整个电力通信网络的最底层，其数据监测和指令控制的稳定性和可靠性在很大程度上将直接决定整个电力通信网络系统的运行稳定性和可靠性。

3.2 智能电力通信网络的发展建议

随着电力通信网络的数字化、信息化的发展，对电力通信网络也逐渐提出了智能化的发展要求。因此，结合目前电力通信网络的发展趋势，对于智能电力通信网络的发展，提出几点具体的要求：

(1) 首先是停电管理系统。目前国内大多电力企业实行营配分别管理，几乎没有跨平台的停电管理系统。客服热线在接到报修电话后，无法立刻判断是系统内设备故障还是客户责任问题，只能派维修人员（通常是外包的社会服务人员）现场巡查。如果是系统责任，还需联系调度，下发工作单并安排停电检修。整个过程程序冗长，效率很低。如遇到灾害性天气导致大面积停电，往往会使工作人员疲于奔命。

(2) 其次是智能电网的重要信息平台——地理信息系统。用于智能电网的地理信息系统不仅要能显示地形地貌，更重要的是它应具有行业应用功能。仅有地理定位及查询功能的普通地理信息系统，是远远不能满足智能电网功能要求的。

(3) 值得注意的是，与传统配电网中单向的负荷潮流方向不同，为满足分布式发电及负荷优化的要求，智能电网中的潮流已不再是单向输送，而是双向随时变化的，这就要求配电管理系统有很强的动态网络模型管理能力。

发展智能电力通信网络是一项复杂的系统工程，是一个循序渐进的发展过程。智能电力通信网络的建成需要政府、企业及相关行业的共同努力。我们倡导发展智能电力通信网络，并希望有一天，它能从容面对各种挑战。

4　结束语

电力通信网络系统的建设在很大程度上直接决定了电力企业的自动化程度，以及实现稳定安全可靠生产的能力。目前电力企业普遍开始重视对于电力通信网络的建设，从而实现全局数字化、信息化管理的目标。本论文主要从电力通信网络系统的业务需求角度切入，对目前电力通信网络系统的建设进行了论证研究，给出了具体的设计方案与实现技术，无论是在理论研究方面还是在实际应用方面，本论文对于电力通信网络建设的探讨都是具有一定指导意义和实用价值的，因此是值得推广应用的。当然，更加先进的智能化的电力通信网络建设方案，还有待于广大电力技术工作人员的共同努力，才能够最终实现我国电力通信网络建设的长足发展与应用。

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