智能配电网监控系统通信网络的组成及特点发展优势

互联网+电网开关柜可以实现智能操控技术。信息远程传输配合调度管理系统可以实现开关设备程序化操作，使用远方遥控技术、遥信监视技术、将原来由现场复杂的多个单步操作由远方监控室操作实现。

智能配电网监控系统是电力系统运行数据与工业自动化监控网络软件的结合。电网系统数据是一个开放式架构。通过现场的智能电力监控仪表、中压综合保护仪器与计量数据设备对运行状态和电量参数进行实时采集。配电监控系统通过工业标准接口进行数据集成上传。

智能电网监控系统就是对现场运行状态的上传数据进行及时处理的过程。

智能电网数据系统通信网络的组成

一. 通信接口

1. 接口标准：RS232、RS485、光纤、无线。

2. 通信格式：异步，1 位起始位，8 位数据位，1 位偶校验位，1 位停止位。

3. 通信速率：300/9600/19200 可变。

4. 通信方式：主从一对多， 点对点方式、串口实链路方式、IP网络虚链路方式。

5. 远动传输数据报文通道（串口RS232-RS-485 ）：

CDT规约：颁DL451-91、老部颁、地方CDT规约、DNP3.0规约、SC-1801规约、N4F规约、S5规约、ELIN规约、Siemens 8890规约、 ABB RP570规约、部颁101规约1997，IEC60870-5-101规约2002

6. 网络传输报文规约

DNP3.0规约、IEC60870-5-104规约、IEC-61850。

7、数据格式转换 将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。数据应支持各种参数配置，并且将配置好的参数保存。

二、规约及报文格式

报文规约是信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定

通信规约有固定帧长报文和可变帧长报文两种报文格式，前者主要用于传送“召唤、命令、确认、应答”等信息，后者主要用于传送“命令”和“数据”等信息。

三、常用规约特点

1、IEC-60870-5-101 规约特点

101规约提供了在主站和远动子站之间发送基本远动报文的通信文件集。

数据采集和监控系统（SCADA)中主站和子站（远动终端）之间以问答方式进行数据传输。

在主站和每个远动子站之间是采用固定连接的数据电路。

采用RS485,RS-422,RS-232C接口。

2、IEC-60870-5-104 规约特点

104规约定义了开放的TCP/IP接口的使用，包含一个由传输IEC60870-5-101ASDU的远动设备构成的局域网。不同广域网类型(如X.25，帧中继，ISDN，等等)的路由器可通过公共的TCP/IP-局域网接口互联。

3、DNP3.0 规约特点

DNP3.0（分布式网络协议）是一个简化了的网络型，包含有物理,数据链路与应用层，称之为性能加强了的体系结构(EPA）。DNP各层报文间的关系为：链路层报文中可以封装有传输层报文(对应的在以太网技术中就是网络层数据包)，也可以没有传输层报文；传输层报文内封装了应用层报文。各层之间除了封装与被封装关系外，没有其它的关系。协议有多帧传输间隔控制功能。

4、IEC-61850规约特点

IEC61850标准是由国际电工委员会(International Electro technical Commission)第57技术委员会于2004年颁布的、应用于变电站通信网络和系统的国际标准。作为基于网络通讯平台的变电站唯一的国际标准，IEC61850标准吸收了IEC60870系列标准和UCA的经验，同时吸收了很多先进的技术，对保护和控制等自动化产品和变电站自动化系统（SAS）的设计产生深刻的影响。它将不仅应用在变电站内，而且将运用于变电站与调度中心之间以及各级调度中心之间。在 IEC61850-7-2 中，建立了标准兼容服务器所必须提供的通信服务的模型，包括服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型、数据模型和数据集模型。

四、TCP/IP 通信协议

tcp协议能通过拆包、拼包达到正确的数据传输。 TCP/IP协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求

TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。

TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。

如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的。

五、 工业互联网络

工业互联网是新一代信息网络技术与现代工业技术深度融合的产物。是传统的设备制造业实现数字化、网络化、智能化的重要载体。工业互联网通过构建连接企业机器、人、信息系统的基础网络实现工业数据的全面感知、动态传输。

六、以太网传输与串口传输

电网大量数据采用电缆连接RS-485 串口传输误差带来很多安全隐患，工业以太网络传输代替二次电缆485传输成为必然趋势。变电站内的各种监控子系统如SCADA系统、故障信息管理系统，电能计量系统，电能质量监测系统，一次设备的在线监测系统，各系统之间信息相对独立，难以共享，严重妨碍信息的有效利用。

以太网(Ethernet)是基带局域网规范。目前局域网采用的最通用的通信协议标准。

以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率或更高速率运行在多种类型的电缆上。以太网的帧（以太网封包）是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同。以太网的长度也在变化，其范围是64～1518字节（不算8字节的前导字）。标准帧292字节。一个数据包能带走5帧。

电网数据通信标准化格式有利于发展工业设备的技术优势：

1.它对变电站内IED(智能电子设备)间的通信进行分类和分析，定义了变电站装置间和变电站对外通信的10种类型。

2.针对不同的通信，不同的优化方式。引入GOOSE（面向通用对象的变电站事件）、（采样测量值）和（制造报文规范）等不同通信方式的通信方式，满足变电站内装置间的通信需求。

3.建立装置的数字化模型，理顺功能、IED、LD（逻辑设备）、LN（逻辑节点）概念的关系和隶属。统一功能和装置实现直接的规范。

4.使得各个变电站尽管在电压等级、供电范围、一次接线方式等等不尽相同的情况下，依然能够建立起一个统一格式、统一实现方式、各个厂商通用的变电站配置。

5.首次提出过程层概念和解决方案，使得电子式互感器的得以推广和应用。