配网自动化通信结构体系与自动化测试方案分析

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热度0票  浏览135次 时间：2020年4月08日 10:56

吴永培

（广州供电局有限公司番禺供电局）

摘 要：配网通信系统是配网自动化的重要组成部分，其主要作用是提供配网自动化需要的相关数据。文章介绍了系统对配网通信系统通信方式与通信结构，最后提出了配电自动化软件自动化测试方案。

关键词：配网；通信方式；自动化测试

1配网自动化通信方式

通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏从很大程度上决定了自动化系统的优劣，配电自动化要借助可靠的通信手段，将控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将各远方监控单元(RTU)所采集的各种信息上传至控制中心。

1.1有线通信方式

（1）架空明线或电缆。其特点是建设简单，线路衰耗大，频带窄，容易受到干扰，电力系统自动化中只能做近距离传输信道。

（2）配电载波。从目前的技术水平上看，典型的配电载波机的传输率可达到150-300bit/s，可满足双向通信的要求，对远方抄表和监测线路数据比较经济。但对于停电区数据如何用配电载波上传仍然是一个技术难题，有待进一步研究。配电载波系统数据传输速率较低，容易受到干扰，由于反射使得配电载波在馈线的某些部分存在盲点，其优点是技术相对简单。配电载波有两种变形即脉动控制技术和工频控制技术，它们都是利用电力线路作为信号的传输途径，在国外这两种技术都有很好的应用实例。

此外，扩频载波机也在电力系统开始应用，它根据山农信息理论，用加大带宽来换取传输的可靠性，将话音带宽扩展到整个输电线路频谱，提高了传输率。

（3）光纤通信。光纤通信与其他通信比较有以下优点:光纤传输频带宽、通信容量大，传输损耗小，光电隔离，不受电磁干扰，组网方便、灵活。在配电自动化中，可以利用已建成的变电站到主控中心的光纤电话网络进行数据传输，此时，光纤通过MO-DEM将数字脉冲转换成话音频带占用一路或几路话音通道进行传输。也可以架设专门的光纤网络进行数据传输，比如，可以光纤以太网或光纤自愈环网来进行传输，这在许多地区都有成功的经验。

（4）现场总线和RS-485。现场总线(FIELD BUS是近二十年发展起来的新技术，它是连接智能化的现场设备和自动化系统的双向传输、多分支结构的通信网络，它适合于FTU和附近区域工作站的通信，以及变电站内部各个智能模块之间的内部通信，现场总线可分为CANBUS(Controller Area Network)，LON WORKS(Local Operating Net-works)和PROFI BUS(process Field Bus)等，对于一些实时性要求不高的场合，可以利用RS-485代替现场总线进行数据信号的传输。

1.2无线通信方式

（1）微波通道。电力系统微波在电力通信中发挥着重要的作用，对于调度自动化和变电站综合自动化数据的传输有重要意义，微波频率为1GHz以上，属视距传输，传输容量大，稳定性能好，同时由于微波通信在电力系统运行多年，运行维护人员积累了丰富的经验。但是，微波为点对点传输，而配电系统点多面广，显然不适合应用。但值得一提的是一点多址小微波系统，它应用多址技术和统计复用技术，信道利用率高，稳定性好，适合于多点传输，其缺点是路由选择比较困难。

（2）无线电通信。传统的无线通信方式有:AM，FM，PM、无线寻呼等也可以应用到配电系统自动化的数据传输，但它们只能进行单向发送，如果需要进行双向数据传输，它们就无能为力了，如果进行改造，使用双向信道，该设备还是具有很大的应用价值。800MHz通信为无线数据通信频段，对于配电系统通信是比较合适的一种方式。

（3）无线扩频。扩频通信具有许多的优势，当今比较广泛地应用于计算机局域网互连、数据通信、图像传输、电力系统微机专用网等领域。其主要特点是:组网快速灵活，建网周期短、抗干扰、抗衰减能力强，通信质量高；保密性好，覆盖面广；天线小巧，安装简捷，免维护；无须申请频率许可证件；可靠性较好，传送速率一般，投资少，接口方式单一。

（4）卫星通信。利用位于同步轨道的通信卫星作为中继站来转发或反射无线电波信号，在地面间进行通信。在配电网自动化系统中，采用卫星通信方式，是利用GPS全球定位系统来统一系统时间，提高SOE ( Sequence Of Event)站间分辨率指标。卫星通信有很多优点，但信道的租用费用相当昂贵，使用受到限制 [29 ，30] 。

2配电网络体系结构

2.1配电网络体系结构

配电网络的传输规约采用了三层体系结构，分别为应用层、数据链路层与物理层。

配电管理终端使用的物理传输通道可以有很多中，如串口通信、红外通信、GRRS通信等。一般TCP用DP用来作为主站与终端通信的主要通道，而红外通信通道与串口通信通道用来进行测试使用，当然它们都会被用来向用户报告一些紧急的事件，于是可以满足配电管理终端的很大一部分要求。

2.2配网三层结构

配网三层架构在系统层次上由配电自动化中心主站层、配电自动化子站层、配电终端设备层等三层组成。配网两层架构在系统层次上由配电自动化中心主站层、配电终端设备层等两层组成；如果配电终端通信网络为有线网络，则通过变电站的配电通信子站向主站中转传输数据 [32] 。

（1）配电自动化中心主站层

配电自动化中心主站层是整个系统的最高层，从整体上实现配电网的监视和控制，分析配电网的运行状态，协调配电子网之间的关系，对整个配电网络进行有效的管理，使整个配电系统处于最优的运行状态。它是整个配电网监控和管理系统的核心。

系统可完成各种图形显示、系统维护、设备管理、报表打印、与其它系统的信息交换功能，并具有对可控装置的控制调节。前置机完成各个分中心及整个城区所有开闭所及馈线数据的收集、整理、上传给后台机和人机工作站，负责通信规约的解释和翻译。

（2）配电子站层

配电子站层是整个系统的中间层，将RTU和FTU采集的各种现场信息中转〔上传下达〕给配电主站的通信处理机，可采用多种通信方式向下与所属馈线监控终端、向上与配电自动化主站通信。配电子站还具有所辖区域内故障诊断、隔离、恢复的功能。

配电子站设在变电站内，部分子站还可采集变电站内的线路信息，可实现当地监视和控制功能，为实现DA功能提供支持。

（3）配电终端设备层

配电终端设备层是整个系统的底层，它完成柱上开关、环网开关、箱式变、配电变压器、开闭所等各种现场信息的采集处理及监控功能。

3配电自动化软件自动化测试总体方案

测试用例的自动执行和数据采集模块在测试服务器，测试终端以及目标机之间通信和传输数据，因此我们将它设计成两部分:一部分放在服务器，负责分发待测试的用例，并将收集到的数据进行处理和保存；一部分放在测试终端，负责接收用例，然后执行用例，将结果返回给服务器。

根据配变监测终端设计要求，软件根据实现功能的不同进行分层设计，将整个软件分为三层:任务应用层、服务提供层、底层驱动，软件的功能最终通过应用层的模块实现。 （1）驱动层。提供硬件底层驱动，主要包括SPI总线驱动、I2C总线驱动、I/O驱动、DART串口驱动、实时时钟芯片驱动、Flash芯片驱动、EEPROM芯片驱动和 ADC12驱动。

（2）服务层。主要用于数据显示、数据存储和采样数据处理，主要包括液晶显示模块、数据存储模块、交流采样模块。

（3）应用层。完成系统初始化、数据通信等处理功能。主要由系统管理任务模块、数据通信任务模块等构成。

以上三层构成了终端软件框架，层与层之间具有相对独立性。各层间的程序通过接口进行数据交换，驱动层直接对应硬件的变动，服务层提供数据处理和存储功能，应用层实现终端的功能。

测试人员通过工作终端向服务器提交测试用例执行命令。服务器把生成的测试用例的可执行文件下载到某个空闲的测试终端，测试终端再把它下载到目标机执行，输出的结果由目标机的串口送回，测试终端通过串口把结果保存下来并送回服务器；服务器根据结果更新工作终端上的界面，使测试人员清楚该用例测试的情况。

4 结束语

配电终端性能的稳定我们的日常生活的密切相关，但是专门针对其自动化测试的研究甚少。文章介绍了系统对配网通信系统通信方式与通信结构，最后提出了配电自动化软件自动化测试方案。配电终端性能的稳定我们的日常生活的密切相关，但是专门针对其自动化测试的研究甚少。此测试实现对配电终端各个功能的自动检测，并能自动将检测结果保存，极大的方便了测试工作人员的工作。■参考文献

[1]刘锋，潘永湘，毛芳仁.基于GPRS配电网自动化通信系统终端的设计和工程实现[J].电力自动化设备，2005,25(1): 54-62.

[2]杜振华，赵慧丽，李云星.基于嵌入式硬件平台的馈线自动化远方终端设计[J].电力自动化设备，2003，23(12): 55-58.