配电自动化系统通信容量优化设计的技术
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摘要
社会经济和电力工业的飞速发展，工业与民用负荷上升很快，配电网与配电设备大幅度增加，用户对供电可靠性及电能质量的要求也相应提高。从各方面来看，配电自动化技术都是配网自动化发展的重要环节，配电自动化系统的基础是配网监控，而配电网监控的关键技术之一就是配电自动化系统的通信自动化。通信系统的建设更是关系到实时数据采集成功与否的关键点，因此需要引起高度重视。通信系统容量的设计是一个比较复杂的问题，需要考虑到各种约束条件的限制和要求。一个最佳的容量设计不仅能够满足系统实时性的要求，而且能够最大限度地节省建设资金，所以作好这个工作可以产生良好的社会效益和经济效益。本文的目的就是探讨配电自动化通信系统容量优化设计的技术。
首先在了解配电网相关理论知识的基础上，结合对一般通信系统的特性，分析研究了配电网通信系统数据结构，数据产生模型，数据传输模型三个要素。数据结构包括遥信量，遥测量，遥控量。FTU数据的产生是比较复杂的过程，通过对FTU产生的数据，失效的数据，在通道上实际传输的数据的研究分析，知道FTU产生数据，失效的数据的分布是符合泊松分布的，并进一步得出了定量的结果，建立了数据产生模型。通道上数据传输包括了测量量的传输，控制量的传输，故障信息的传输，本文在分别分析总结各种信息传输特点的基础上提出了数据传输模型。通过对上述三个要素的分析，了解了配电网通信系统的工作机制。
结合配电自动化通信系统的实时性要求和节省投资的要求，以最佳性价比为原则，提出了目标函数。并对目标函数进行了分析，推导出了目标函数的两种具体形式。为了对所设计的系统容量进行评价，提出了系统效率，测量量更新周期，事故传输延时等几个系统性能参数，并对几个参数的物理意义进行了
分析，进一步推导出了性能参数的计算方法。分析了配电自动化通信系统优化
设计的其他约束条件。
在上述基础上，针对一个通道结构己经确定的实际系统，应用前述目标函
数进行了最优化的容量设计，并计算了各个性能参数，在此基础上对所设计的
系统容量进行了评价。最后得出结论，这种方法在实际应用中有比较大的实用
价值。
综上所述，本文以研究配电自动化通信系统的模型为基础，以最佳性价比
为原则，提出了配电自动化通信系统容量设计的目标函数。引入了表征系统性
能的各项参数，针对一个实际的系统，求解出了系统容量，并对其性能进行了
评价。得出结论，本文提出的方法有一定的实用价值。
Economy and electric power developing very fast, industry load and civil load rising very fast too. Distribution network and distribution facilities increase rapidly . Consumer' s require to power supply' s reliability and quality is high now . Technology of distribution automation is very important to development of distribution network automation .Base of distribution automation is distribution network SCADA .The key technique of SCADA is transmission automation of distribution automation system . The capacity design of transmission system is a complex problem . It need meet demand of restrict condition . A optimization capacity design is not only meet system realtime demand , but also economize capital furthest . Purpose of the article is discussed distribution automation system transmission capacity optimize design technology .
First ,on the base of theory of distribution network , combing characteristic of transmission system , analyzed data construction , model of data generation , model of data transmission .Data construction include remote sign data , remote measure data , remote control data . Data generation of FTU is complex process .Though analyzed generation data , invalidation data , reality transmission data , build up data generation model . Data transmission include measure data transmission , control data transmission , incident data transmission . Then the article putting out data transmission model .
Combining demand of distribution automation transmission system realtime and saving money , in principle of optimization , putting out target function . Analyzing the target function , deduced out two forms of target function. In order to evaluate system capacity .putting out system efficiency , update cycle of measure data , incident transmission delay . Analyzed each parameters . Deduced out calculation formula of each parameters. Analyzed other restrict condition of distribution automation system transmission capacity optimize design .
On the base of above .aiming at a practice system .applying target function , optimize design capacity . Calculated each performance parameters , evaluated system capacity . At last ,concluded that the method have great value in practice .
The article are on the base of analyzed model of distribution automation transmission system , in principle of optimization , put out target function of distribution automation transmission system capacity design . Deduced out each performance parameters . Aiming at a practice system , calculated out system capacity , evaluated system performance . Concluded that the method have great value in practice .
首先在了解配电网相关理论知识的基础上，结合对一般通信系统的特性，分析研究了配电网通信系统数据结构，数据产生模型，数据传输模型三个要素。数据结构包括遥信量，遥测量，遥控量。FTU数据的产生是比较复杂的过程，通过对FTU产生的数据，失效的数据，在通道上实际传输的数据的研究分析，知道FTU产生数据，失效的数据的分布是符合泊松分布的，并进一步得出了定量的结果，建立了数据产生模型。通道上数据传输包括了测量量的传输，控制量的传输，故障信息的传输，本文在分别分析总结各种信息传输特点的基础上提出了数据传输模型。通过对上述三个要素的分析，了解了配电网通信系统的工作机制。
结合配电自动化通信系统的实时性要求和节省投资的要求，以最佳性价比为原则，提出了目标函数。并对目标函数进行了分析，推导出了目标函数的两种具体形式。为了对所设计的系统容量进行评价，提出了系统效率，测量量更新周期，事故传输延时等几个系统性能参数，并对几个参数的物理意义进行了
分析，进一步推导出了性能参数的计算方法。分析了配电自动化通信系统优化
设计的其他约束条件。
在上述基础上，针对一个通道结构己经确定的实际系统，应用前述目标函
数进行了最优化的容量设计，并计算了各个性能参数，在此基础上对所设计的
系统容量进行了评价。最后得出结论，这种方法在实际应用中有比较大的实用
价值。
综上所述，本文以研究配电自动化通信系统的模型为基础，以最佳性价比
为原则，提出了配电自动化通信系统容量设计的目标函数。引入了表征系统性
能的各项参数，针对一个实际的系统，求解出了系统容量，并对其性能进行了
评价。得出结论，本文提出的方法有一定的实用价值。
Economy and electric power developing very fast, industry load and civil load rising very fast too. Distribution network and distribution facilities increase rapidly . Consumer' s require to power supply' s reliability and quality is high now . Technology of distribution automation is very important to development of distribution network automation .Base of distribution automation is distribution network SCADA .The key technique of SCADA is transmission automation of distribution automation system . The capacity design of transmission system is a complex problem . It need meet demand of restrict condition . A optimization capacity design is not only meet system realtime demand , but also economize capital furthest . Purpose of the article is discussed distribution automation system transmission capacity optimize design technology .
First ,on the base of theory of distribution network , combing characteristic of transmission system , analyzed data construction , model of data generation , model of data transmission .Data construction include remote sign data , remote measure data , remote control data . Data generation of FTU is complex process .Though analyzed generation data , invalidation data , reality transmission data , build up data generation model . Data transmission include measure data transmission , control data transmission , incident data transmission . Then the article putting out data transmission model .
Combining demand of distribution automation transmission system realtime and saving money , in principle of optimization , putting out target function . Analyzing the target function , deduced out two forms of target function. In order to evaluate system capacity .putting out system efficiency , update cycle of measure data , incident transmission delay . Analyzed each parameters . Deduced out calculation formula of each parameters. Analyzed other restrict condition of distribution automation system transmission capacity optimize design .
On the base of above .aiming at a practice system .applying target function , optimize design capacity . Calculated each performance parameters , evaluated system capacity . At last ,concluded that the method have great value in practice .
The article are on the base of analyzed model of distribution automation transmission system , in principle of optimization , put out target function of distribution automation transmission system capacity design . Deduced out each performance parameters . Aiming at a practice system , calculated out system capacity , evaluated system performance . Concluded that the method have great value in practice .
引文
[1]完整．城市配电网与配网现代化建设．安徽电力职工大学学报，2000(3)PP 26～31
[2]钟元高．配电网自动化和管理信息通道技术的研究与实践．电力系统通信，2000，(4)；PP22～24
[3]祝春捷．配网自动化中的综合通信模式．浙江电力．2001(5)；PP18～21
[4]娄为，夏霖，宋晔，高宗丽．配网自动化极其相关技术．电力自动化设备，2000，(2)；PP46～48
[5]李贵存，刘万顺，郭启军．配电自动化馈线终端的信息采集与通信规约．电网技术，2000(7)；PP55～58
[6]叶世勋．配电网及其自动化发展综述．电网技术，1996(6)；PP44～48
[7]谭文恕．关于配电自动化系统的传输规约．电力系统自动化，1999(8)PP 37～40
[8]朱炯．配变实时监控系统的功能与特点．浙江电力，2001(5)；PP58～60
[9]马万里，贾洪垣．电力通信网计算机检测系统设计要点．山西电力技术，1998(6)PP38～40
[10]罗建，顾诚，王官沽．配网馈线自动化通信方式的分析．重庆大学学报，2002(7)；PP92～95
[11]辛耀中．电力系统数据通信协议体系．电力系统自动化，1999(1)；PP 40～44
[12]黄健．配电自动化发展方向
[13]汪扬，蓝小萌，徐文高．城网自动化通信方式的探讨．广东电力，1998(4)；PP32～34
[14]辛耀中，卢长燕．电力系统数据网络技术体系分析．电力系统自动化，120／4800 2000，(11)；PP1～6
[15]谭文恕．电力系统无缝通信系统体系．电力自动化设备，2001(11)：PP1～4
[16]谭文恕．电力行业标准DL／T 667-1999简介．电力系统自动化，2000(1)：PP57～59
[17]谭文恕，刘佩娟．对“DNP 3.O自发响应方式和消息碰撞处理”一文的商讨．电网技术，2000(4)：PP63～66
[18]谭文恕．对变电站自动化系统通信网络的要求及通信网络标准化的动态．电网技术，1999(12)：PP1～5
[19]刘国定，辛耀中，李泽．我国电力系统控制及其通信标准化工作概况．电力系统自动化，2000(7)：PP59～64
[20]谭文恕，李泽．IEC 870-5《远动设备及系统第五部分：传输规约》系列标准介绍．电力标准化与计量，1999(2)；PP1～6
[21]谭文恕．远动的无缝通信系统体系结构．电网技术，2001(8)；PP7～10
[22]谭文恕．远动信息的网络访问．电力系统自动化，2001(6)；PP51～52
[23]辛耀中，胡红升，卢长燕，樊若雷．中国电力数据网络建设和运行中应注意的四个关系．电力系统自动化，1998(1)；PP1～5
[24]谭文恕．IEC61850和IEC61870-6(TASE.2)的比较．电网技术，2001(10)：PP1～4
[25]谭文恕．变电站通信网络和系统协议IEC61850介绍．电网技术，2001(9)；PP 8～15
[26]谭文恕．变电站自动化系统的结构和传输规约．电网技术，1998(8)；PP
[27]滕福生．电力系统调度自动化和能量管理系统．成都科大出版社，1993．
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[36]Prasad Raja ,Guevara Noubir, Luis Ruiz, Jean Hernandez and Jean-Dominique Decotigne, "Analysis of Polling Protocols for Fieldbus Networks",ACM SIGCOMM, Computer Communications Review,PP. 69～90
[37]H. Lee Smith and Wayne R. Block,"RTUs Slave for Supervisory System",IEEE Computer Applications in Power,January 1993.Mischa Schwartz, Telecommunications Networks Protocols, Modeling and Analysis,Addison Wesley,1998,pp 24.
[38]徐欣，肖登明，姚伟．分布式配电网络“三遥”系统．高压电器，2002(4)；PP.47～49．
[39]肖艳义．改进型CAN协议在配电网通信中的应用．电力系统通信，2001(11)；PP．31～32．
[40]陈麟书，曹海燕，张宏敏．配电网自动化中的载波通信技术．继电器，2002(2)；PP.25～28．
[41]李艳龙，陈维千．在城市10KV配网上实现载波通信．电力系统通信，2001(3)；PP.5～11．
[42]韩小涛，尹项根，张哲，汪雁．无线局域网在配电自动化通信系统中的应用．电力系统通信，2002(6)；PP.11～17．
[43]于刚，冯欣，赵晓军．配网自动化系统中通信技术的研究．长春光学精密机械学院学报，2001(6)；PP.46～49
[44]胡清兰，叶秉．光纤通信技术在电力系统的应用．现代电力，2000(8)；PP．75～81．
[45]郑汉明．配电自动化建设应注意可持续发展．供用电，2000(12)；PP.26～27．
[46]顾皓．配网中馈线自动化的实现方式．供用电，2002(6)：PP.18～21．
[47]潘震东．常州市区配网规划建设的思路与实施．华东电力，2002(2)；PP.21～23．
[48]赵忠．电网建设改造中配电网自动化系统的发展．电力学报，2000(15)；PP．228～232．
[49]王明俊．配电系统自动化的综合优化设计．电网技术，1998(4)；PP.17～25．
[50]叶杰．配网结构优化及配网自动化探讨．福建电力与电工，2002(6)；PP.43～47．
[51]杨广林．大连农电配网自动化试点方案．电力自动化设备，1999(12)；PP.58～60．
[52]刘健，倪建立，邓永辉．配电自动化系统．中国水利水电出版社，1999．
[53]概率论与数理统计．人民教育出版社．1981．
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[55]ruan shu hua, zhou bu xiang. "THE DESIGN OF THE CHANNEL CAPACITY FOR DISTRIBUTION AUTOMATION SYSTEMS." IPEC2003,Singapore,may,2003.
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