配電自動化大規(guī)模無線公網(wǎng)通信運維技術(shù)研究與應用

隨著配電自動化的全面建設，無線公網(wǎng)通信以投資少、運維簡單等優(yōu)點被廣泛應用，但其容易長期、頻繁掉線的缺點影響了其在配電自動化的應用。文章通過分析配電自動化無線公網(wǎng)通信過程和無線通信原理，提出五段式缺陷分析方法，通過在現(xiàn)場實踐應用，解決了無線公網(wǎng)大規(guī)模應用中的不穩(wěn)定問題，有效提升了配電自動化終端在線率，推動了配電自動化實用化應用。

0引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，客戶對供電可靠性的要求越來越高，配電自動化作為配電網(wǎng)監(jiān)測、控制、信息集成等的技術(shù)手段在配電網(wǎng)運維、調(diào)控及運營中得到越來越廣泛的應用。配電通信網(wǎng)絡是實現(xiàn)配電自動化和智能化電網(wǎng)的重要信息基礎設施，受到配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境和經(jīng)濟等條件的約束，要與配電網(wǎng)絡特點、規(guī)模及業(yè)務發(fā)展相適應。按照通信范圍的不同，配電通信網(wǎng)絡可分為骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)兩層，根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q/GDW382—2009《配電自動化技術(shù)導則》要求，骨干層通信網(wǎng)原則上應采用光纖傳輸網(wǎng)，在條件不具備的特殊情況下，也可采用其他通信方式作為補充；接入層通信網(wǎng)應因地制宜，可綜合采用光纖專網(wǎng)、配電線載波、無線等多種方式。

無線公網(wǎng)通信在數(shù)據(jù)流量較少、數(shù)據(jù)實時性要求不太高（秒級）的情況下，能滿足配電網(wǎng)運行需求，其具有投資小、施工速度快、能快速建立通信等優(yōu)點，近年在配電自動化試點建造中得到了廣泛的應用。山東棗莊供電公司于2011年全面開展配電自動化建設，經(jīng)過3年時間已實現(xiàn)城鄉(xiāng)全覆蓋，無線公網(wǎng)通信廣泛應用于農(nóng)村等C、D類供電區(qū)域，規(guī)模達到5600余點。面對無線公網(wǎng)通信技術(shù)的大規(guī)模應用，保證其正常通信已成為棗莊公司配電自動化系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。

本文在分析無線公網(wǎng)通信原理的基礎上，針對其長期、頻繁掉線等影響配電自動化應用的難題進行研究分析，提出了無線通信缺陷判定和處理方法。

1配電自動化無線通信原理

根據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》要求，配電自動化系統(tǒng)無線公網(wǎng)通信在配電終端、通信網(wǎng)絡、配電主站系統(tǒng)、應用環(huán)境4個層次上進行安全防護設計，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，保證配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的生成、存儲、傳輸和使用過程的安全，以及配電自動化系統(tǒng)和配電終端操作的安全性。其中基于GPRS的配電自動化結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1基于GPRS的配電自動化結(jié)構(gòu)圖

1.1無線公網(wǎng)通信安全防護

采用（GPRS/CDMA/TD-SCDMA等）公網(wǎng)方式通信，將致使配電自動化系統(tǒng)面臨來自公網(wǎng)網(wǎng)絡攻擊的風險，影響電力系統(tǒng)對用戶的安全可靠供電。因此為了保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，需要建立安全防護體系。

（1）應用無線公網(wǎng)自身提供的鏈路接入安全措施APN+VPN或VPDN技術(shù)，實現(xiàn)無線虛擬專有通道，保證網(wǎng)絡接入的安全防護。

（2）在安全接入?yún)^(qū)部署的公網(wǎng)采集服務器中，采用經(jīng)國家指定部門認證的安全加固操作系統(tǒng)，采用用戶名/強口令措施，實現(xiàn)用戶身份認證及賬號管理。在安全接入?yún)^(qū)的邊界處部署配電安全接入網(wǎng)關(guān)，采用國產(chǎn)商用密碼算法實現(xiàn)通信鏈路的雙向身份認證和數(shù)據(jù)加密，保證鏈路通信安全。

（3）在安全接入?yún)^(qū)與生產(chǎn)控制大區(qū)之間部署電力專用橫向單向安全隔離裝置（部署正、反向隔離裝置），保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

1.2終端無線通信過程

（1）終端無線通信路徑建立過程。

在終端上電后，下載終端和無線模塊參數(shù)，通過無線模塊登錄無線公網(wǎng)，發(fā)送心跳包與主站無線服務器進行通信連接，主站無線服務器收到無線模塊發(fā)送的心跳報文，識別無線模塊上線，并發(fā)送確認心跳報文給無線模塊，無線模塊收到主站無線服務器回復的心跳報文，建立無線通道，進行通信。

當主站無線服務器判定無線模塊在線時，前置服務器通過無線服務器向配電終端發(fā)送鏈路報文進行鏈路建立，前置服務器收到配電終端回復的確認鏈路報文后，完成配電終端與前置服務器的鏈路建立。當配電終端與前置服務器完成鏈路建立后，前置服務器向配電終端發(fā)送初始化報文、總召報文，配電終端回復確認報文及遙信遙測信息，主站與配電終端開始正常通信。

（2）無線模塊與無線服務器間的通信連接。

1）無線模塊與無線服務器間通過相互發(fā)送心跳報文確立兩者是否正常在線，配電自動化無線模塊與無線服務器間心跳報文的時間間隔設定為60s。

2）無線模塊每間隔60s發(fā)送一個心跳報文到無線服務器，若無線服務器收到心跳報文后應答無線模塊，則無線服務器識別無線模塊在線；如果無線模塊60s內(nèi)未收到無線服務器返回心跳報文，則間隔60s后繼續(xù)發(fā)送心跳報文，若連續(xù)5次都未收到無線服務器的應答，無線模塊判定網(wǎng)絡異常，斷開連接，并進行重新連接，繼續(xù)向無線服務器發(fā)送心跳包。

3）若無線模塊連續(xù)20次都未收到無線服務器下行應答數(shù)據(jù)，無線模塊自動進行斷電重啟，重新開始建立連接。

原標題：【配電】配電自動化大規(guī)模無線公網(wǎng)通信運維技術(shù)研究與應用1234