基于IPv6的配電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

　　配電自動化系統(tǒng)具備監(jiān)管配電網(wǎng)的功能，可以調(diào)控配電網(wǎng)，還具有采集配電數(shù)據(jù)和監(jiān)控配電數(shù)據(jù)等功能，通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架包含自動化主站、配電子站及配電終端及通信通道等。自動化系統(tǒng)只有實時掌握配電網(wǎng)運行狀態(tài)，讓設(shè)備使用率得以提升，才能發(fā)揮出實際功能。因此研究自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，有助于保障自動化系統(tǒng)發(fā)揮出穩(wěn)定功能，并優(yōu)化功能效果。

　　1  配電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架現(xiàn)狀

　　在配電自動化系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量關(guān)系到系統(tǒng)穩(wěn)定運行，在目前系統(tǒng)中包括接入層和骨干層兩種通信網(wǎng)。其中骨干層通信網(wǎng)包括匯聚層和核心層兩部分，使用同步數(shù)字技術(shù)和多業(yè)務(wù)傳送技術(shù)，而接入層通信網(wǎng)絡(luò)使用無源光網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)及電力線載波技術(shù)等。在配電網(wǎng)中含有不同種類設(shè)備，節(jié)點相對分散，且運行環(huán)境較為惡劣。配電接入網(wǎng)使用光纖、無線專網(wǎng)及電力線載波等方式實現(xiàn)統(tǒng)一接入。由于終端接入網(wǎng)運行環(huán)境十分復(fù)雜，需要根據(jù)不同環(huán)境和系統(tǒng)功能使用對應(yīng)的通信技術(shù)。如自動化區(qū)域具備遙控功能，要優(yōu)先使用無線通信方式，使用光纖專網(wǎng)通信實現(xiàn)故障自動隔離[1]。

　　目前國家電網(wǎng)部分使用了ipv4網(wǎng)絡(luò)通信，由于通信網(wǎng)絡(luò)不具備ip化，使得缺少開放、通用的標(biāo)準(zhǔn)，讓配電網(wǎng)電源、配電運行及配電管理等業(yè)務(wù)存在接入困難，并不能和智能系統(tǒng)發(fā)生互動。ipv6網(wǎng)絡(luò)有著良好的開放性和安全性，可以滿足不同需求。國外很多電力企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用ipv6技術(shù)于量測體系中，獲得了良好的反響。同樣，如果我國在自動配電系統(tǒng)中應(yīng)用ipv6技術(shù)，讓量測信息、干擾信息和報警信息等信息數(shù)據(jù)互相協(xié)助，會提高配電網(wǎng)精細(xì)化程度，讓智能配電網(wǎng)同時向信息化、自動化及數(shù)字化多元發(fā)展。

　　2  基于ipv6的配電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

　　2.1 整體架構(gòu)

　　該文研究的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為：自動化主站連接骨干通信網(wǎng)，連接自動化子站，子站連接接入通信網(wǎng)。接入層通信網(wǎng)連接帶有路由功能作用的配電終端，終端連接智能路由器。智能路由器處于開放性ipv6網(wǎng)絡(luò)中，和傳感器、資產(chǎn)管理、設(shè)備監(jiān)測及配電運行相連接，處于ipv6局域網(wǎng)中連接著電源側(cè)。同時路由器連接分布式電源、響應(yīng)需求、電動汽車及智能電表，在ipv6局域網(wǎng)中連接著配電網(wǎng)用戶側(cè)。

　　在通信網(wǎng)絡(luò)中骨干層通信網(wǎng)絡(luò)可以使用ipv4協(xié)議滿足網(wǎng)絡(luò)功能，接入層通信網(wǎng)將使用ipv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議取代ipv4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，接入更多新設(shè)備。由于ipv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有著較大空間，通信網(wǎng)絡(luò)不會受到ip空間限制，業(yè)務(wù)需求擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)支持業(yè)務(wù)和服務(wù)的融合。給智能設(shè)備配備多個ip地址，每個ip地址可以接受不同部門的管理。各個部門可以在業(yè)務(wù)要求下，設(shè)置ip網(wǎng)絡(luò)的路由策略，將設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)給不同部門的服務(wù)器上，讓通信網(wǎng)絡(luò)管理能力得到提升[2]。

　　使用ipv6技術(shù)建立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，讓各個設(shè)備之間實現(xiàn)相互操作，對配電網(wǎng)絡(luò)終端的集成提供支持。未來配電網(wǎng)可能要承載分布式電源、電動汽車并網(wǎng)及智能家居等業(yè)務(wù)，ipv6技術(shù)可以提供關(guān)鍵支持。配電設(shè)備由于具備ip地址，讓網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和設(shè)備之間得以連接，業(yè)務(wù)終端之間的連接得以實現(xiàn)。如果自動系統(tǒng)中配電設(shè)備不能支持ipv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，需要升級改造網(wǎng)絡(luò)通信接口，在此過程中，將耗費大量物力、人力。因此無法升級的配電設(shè)備將成為構(gòu)建ipv6自動化系統(tǒng)的障礙，還需要展開進(jìn)一步研究。在通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，終端局域網(wǎng)根據(jù)開放性互聯(lián)協(xié)議，可以讓不同物理通信介質(zhì)得到兼容。

　　2.2 主站系統(tǒng)

　　在配電自動化系統(tǒng)中，包括計算機軟件、平臺軟件、操作系統(tǒng)及配電網(wǎng)的應(yīng)用軟件，功能結(jié)構(gòu)包括應(yīng)用層、硬件層、操作系統(tǒng)層及平臺層等。ipv6自動化主站在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上，要將部署管理系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)部署在應(yīng)用層上，為通信網(wǎng)絡(luò)提供安全運行環(huán)境。系統(tǒng)中使用帶有ip端點的智能設(shè)備，部署管理系統(tǒng)監(jiān)控智能設(shè)備，給通信網(wǎng)絡(luò)提供故障診斷、系統(tǒng)監(jiān)視及賬戶管理等服務(wù)，從而讓配電系統(tǒng)實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的綜合管理[3]。安全管理系統(tǒng)針對ip網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，實現(xiàn)故障管理、配置管理及安全管理功能。如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會自動恢復(fù)配置，讓配電終端間和設(shè)備間實現(xiàn)通信。

　　2.3 配電終端

　　配電終端具有路由功能，讓其在原有功能上發(fā)展為通訊路由網(wǎng)關(guān)，在配電網(wǎng)和用戶之間承載更多業(yè)務(wù)，并發(fā)揮出強大的路由功能。具有路由功能的終端可以儲存數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，對配電自動化和通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，完成系統(tǒng)和業(yè)務(wù)之間的通信。系統(tǒng)支持路由報文的轉(zhuǎn)發(fā)、系統(tǒng)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的管理，從而建立ipv6局域網(wǎng)。配電終端可以當(dāng)作是承載業(yè)務(wù)的連接點，根據(jù)不同部門的需要，加工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)路由到對應(yīng)的數(shù)據(jù)中心，讓服務(wù)質(zhì)量得到控制。

　　2.4 通信網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)

　　自動化通信網(wǎng)絡(luò)在資產(chǎn)管理、設(shè)備監(jiān)測及傳感器上承載業(yè)務(wù)，在用戶側(cè)承載智能電表，接入分布式電源等。使用全新通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)要給智能設(shè)備配置一個或多個ipv6地址，才能保證系統(tǒng)可以承載新業(yè)務(wù)，將智能設(shè)備接入到主站系統(tǒng)中得到一體化管理，讓系統(tǒng)可以對通信設(shè)施實現(xiàn)共享。

　　2.5 通信技術(shù)要求

　　（1）在ip網(wǎng)絡(luò)中，智能設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，從而實現(xiàn)ip網(wǎng)元的管理。自動化系統(tǒng)使用開放的ip架構(gòu)，讓系統(tǒng)實現(xiàn)性能管理、配置管理及安全管理等功能。可以對ip端點進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，讓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到可視化管理，電力設(shè)備獲得實時監(jiān)控。通信網(wǎng)絡(luò)可以完成在統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)視圖中融入主站系統(tǒng)，讓主站系統(tǒng)接受自動管理，其工作運行狀態(tài)受到實時監(jiān)測，加強通信網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的管理能力。

　　（2）由于公用網(wǎng)絡(luò)對于帶寬和數(shù)據(jù)延時有著不同要求，電力各個部門對于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、帶寬及時延有著不同需求。報頭結(jié)構(gòu)可以定義優(yōu)先級，根據(jù)業(yè)務(wù)需求為業(yè)務(wù)和設(shè)備設(shè)定優(yōu)先級，讓通信網(wǎng)絡(luò)得到有序運行。例如：在傳統(tǒng)自動化業(yè)務(wù)中，數(shù)據(jù)和報文要得到實時傳輸，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中設(shè)定為最高優(yōu)先級別。在共享網(wǎng)絡(luò)中，自動化系統(tǒng)要更快速準(zhǔn)確地實時傳遞數(shù)據(jù)，如電表讀取數(shù)據(jù)等一般業(yè)務(wù)要設(shè)定低優(yōu)先級。使用ip網(wǎng)絡(luò)要加密網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，同時校驗ip報文，加密流程提高了數(shù)據(jù)保密性和完整度。在網(wǎng)絡(luò)層可以抵擋服務(wù)攻擊，避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)偷聽的情況。

　　（3）由于ipv6網(wǎng)絡(luò)中地址空間十分大，向智能設(shè)備提供ip地址，每個不同的ip地址出現(xiàn)在不同網(wǎng)段上，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以和路由策略相配置，根據(jù)業(yè)務(wù)需求將網(wǎng)段信息發(fā)送給服務(wù)器，自動化系統(tǒng)才能同時滿足不同業(yè)務(wù)需要。這樣不需要調(diào)整業(yè)務(wù)部門，可以讓智能設(shè)備滿足共享業(yè)務(wù)服務(wù)。例如：如果運檢、調(diào)度及營銷部門同時需要智能終端的數(shù)據(jù)，要向智能終端分發(fā)3個ip地址，每個ip地址都對應(yīng)調(diào)度管理網(wǎng)段，3個部門根據(jù)業(yè)務(wù)需要利用數(shù)據(jù)服務(wù)器，在配電終端中調(diào)取任意數(shù)據(jù)，讓智能傳感器實現(xiàn)多個部門的實時服務(wù)。

　　3  結(jié)語

　　綜上所述，該文研究了在配電自動化系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要包括主站系統(tǒng)、配電終端、配電子站及通信通道4個主要部分。使用ipv6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，讓配電數(shù)據(jù)信息更加安全準(zhǔn)確地傳遞，同時路由功能和ip地址的設(shè)置，讓系統(tǒng)可以實現(xiàn)多部門共享服務(wù)。

參考文獻(xiàn)（略）

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