一種基于北斗衛星通信系統的智能配網系統的制作方法

專利名稱：一種基于北斗衛星通信系統的智能配網系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及智能配網系統，尤其涉及基于北斗衛星通信系統的智能配網系統。
背景技術：
現有的智能配網系統包括基于WiMAX寬帶無線專網的智能配網系統、基于寬帶 PLC的智能配網系統以及基于無線公網的智能配網系統等。WiMAX寬帶無線專網技術雖然 已發展較為成熟，但在國內沒有分配專用頻段。電力行業目前只有230MHz —些頻點可用， 該頻段并不適合WiMAX組網，需要向國家通信主管部門積極爭取專網專用頻譜資源，未來 國家政策是否松動，尚不明朗。寬帶PLC技術處在發展期，其技術進步和產業環境關系密 切，需要建立國內統一規范標準，解決自主知識產權問題，實現核心芯片技術國產化，研發 適用于國內低壓配電網特性的產品和設備，逐步實現寬帶電力線通信的產業化發展。無線 公網方式具有建設周期短、成本低的優點，但由于本質上無線公網和互聯網是相通的，無線 公網通信方式的安全性、可靠性、實時性不能保證，當接入用戶數目增加時，通信速率不能 保證。現階段通常采用的無線配網方式主要是以GPRS無線通信為主，其優點是配網便捷， 運行成本費低廉。但是國家電網公司考慮到公網的安全性不高，因此禁止用GPRS方式通信 進行遙控操作。因此該方案不能完全實現配網自動化的成體需求。無線公網只能作為現階 段組網的補充方式，且僅限于不需要遙控功能的終端通信等應用。發明內容
針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了基于北斗衛星通信系統的智能配 網系統。
本發明提供了一種基于北斗衛星通信系統的智能配網系統，包括配電主站、配電 子站、以及配電終端，所述配電主站、配電子站、以及配電終端分別安裝有北斗衛星通信模 塊，所述配電終端通過北斗衛星通信系統與所述配電子站或所述配電主站通信，所述配電 子站通過北斗衛星通信系統與所述配電主站或所述配電終端通信。
優選地，所述配電子站以及所述配電終端還包括規約轉換單元，用于實現衛星通 信和電力局域網通信之間的規約轉換。
優選地，所述配電終端在上電時上報自身的位置及工況信息，或者根據所述配置 主站的指示上報位置及工況信息。
優選地，所述配電終端能夠實現遙信、遙測和遙控。
優選地，所述配電終端根據所述配電子站或所述配電主站通過北斗衛星通信系統 下發的控制指令完成遙測、遙信或遙控。
優選地，所述配電終端將采集的數據通過北斗衛星通信系統發送至所述配電子站 或所述配電主站。
優選地，所述配電終端非連續地向所述配電子站或所述配電主站發送所采集的數 據。
優選地，所述配電終端在遇到故障時立即向所述配電子站或所述配電主站發送故障參數。
優選地，所述配電終端在遇到故障時采用緊急定位的方式立即向所述配電子站或 所述配電主站發送故障告警。
優選地，規約轉換單元包括任務管理接口和數據訪問接口，任務管理接口實現規 約任務的管理功能，數據訪問接口實現規約數據的存取、規約數據庫的讀寫、消息通知事件 的收發和處理、以及控制指令收發處理。
本發明能夠提高供電質量和供電可靠性，提高配電工作管理水平和工作效率，優 化網絡結構，使因故障停電用戶盡量最小化，提高經濟效益，提高對用戶投訴的響應速度， 改進故障時對用戶的應答能力。


下面結合附圖來對本發明作進一步詳細說明，其中
圖1是智能配網系統結構圖2是本發明基于北斗衛星通信系統的智能配網系統結構圖3是發明提供的北斗終端的結構圖。
具體實施方式
如圖1所示，一個完整的配網通信系統應該至少具備下述功能配網中心主站與 配電子站系統之間的通信、配電子站系統與其所轄區域內配電終端之間的通信、配電終端 之間的通信、配網中心主站與配電終端之間的通信。
為了實現上述功能，如圖2所示，本發明的智能配網系統共分為3個層次組成 配電主站指揮機、配電子站指揮機、北斗終端，分別安裝于配電主戰、配電子站和配電終端 FTU/DTU (饋線自動化終端)。北斗終端通過RS485串口與規約轉換模塊聯結后通過以太網 口與FTU/DTU通信。FTU/DTU具有“三遙”功能，即遙測、遙信、遙控功能。一次設備需要有 電動操作機構，在現階段通過設備的更新換代都具有上述功能。
北斗衛星通信模塊是與衛星通信的設備，因此在配電主站、配電子站和配電終端 都要安裝。FTU/DTU的北斗衛星通信模塊每次上電之時，主動向子站及主站上報一次工況信 息；主站及子站也可命令FTU/DTU上報工況信息。
配電終端FTU/DTU采集到各種數據利用北斗衛星將信息發至配電子站或配電主 站，由配電子站或配電主站下達的控制指令也可經北斗衛星以通播方式一次性發至所有下 屬配電終端FTU，完成遠程遙測、遙信和遙控功能。同時配網主站與配電子站系統之間、配電 子站系統與其所轄區域內配電終端之間、配電終端之間、配網主站與配電終端之間還可以 點對點方式相互通信。
北斗衛星對民用領域北斗終端的通信頻度和帶寬有所限制。一般民用卡為60秒 通信一次，一次允許發送628bit的二進制代碼。因此本發明中，使用北斗系統離散傳送重 要的參數，而非連續傳送；同時，遇到故障時立即傳送故障電流等參數。使用現有的CDT規 約格式編碼技術對要傳輸的信息進行壓縮編碼，以利用有限的有效信息長度來傳輸盡可能 多的參數變量，解決帶寬的限制并滿足傳送流量的需求。
盡管用戶受到60秒通信一次的服務頻度限制，本發明通過科學合理使用常規通 信和緊急定位功能，可以確保滿足一般用戶對自愈能力的要求。當現場出現故障時，北斗 衛星終端設備會利用緊急定位信息把故障狀態立即上送至北斗指揮機，后臺系統會根據現 場反饋情況進行事故分析，自動下發命令，對事故區域進行隔離，保障非事故區域的正常供 電。例如，在極端情況下終端站剛進行完畢一次常規狀態上報后，本地DTU或FTU出現故障 報警，由于受北斗服務頻度的限制，常規情況下必須等待I分鐘后方能再次進行通信發送， 此時，可采取緊急定位的方式(緊急定位不受服務頻次的限制，但每次緊急定位后終端需 保持2倍服務頻度的時間間隔停止發射)向子站發送故障告警，同時可以使用高程信息位 進行相應編碼，傳遞有效信息；在終端發送緊急定位后的2倍服務頻度時間間隔停止發射 期間(2分鐘)，子站或主站可向終端發送控制指令切換開關，終端可在執行操作后，在故障 上報2分鐘后采取常規通信方式將執行結果向子站或主站匯報；子站或主站在收到終端的 執行結果后，可立即向終端發送再次確認的詢問指令，終端在收到該指令后可采取緊急定 位方式向子站或主站回復詢問，詢問結果可在緊急定位信息中進行反饋。通過這種通信編 排方式，可以保證整個控制流程在3分鐘內完成，滿足一般用戶對自愈能力的時間要求。
北斗終端通過以太網與FTU/DTU通信。配電子站指揮機負責通過北斗衛星與下 屬FTU/DTU通信，并監測下屬FTU/DTU。FTU/DTU :饋線終端單元，具有“三遙”功能。北斗衛 星通信模塊與規約轉換模塊負責通過以太網與FTU/DTU通信，完成規約轉換，然后通過北 斗衛星與配電子站或配電主站通信。北斗終端的結構如圖3所示，104規約與北斗衛星規約 轉換處理器分別與FTU/DTU、EEPROM、LED狀態顯示模塊、參數配置接口、以及北斗衛星通信 模塊連接，北斗衛星通信模塊還與SM卡連接，104規約與北斗衛星規約轉換處理器與參數 配置接口以及北斗衛星通信模塊之間使用RS485規約，104規約與北斗衛星規約轉換處理 器與EEPROM之間使用I2C規約。配電子站負責一個片區內開閉所/開關站的配電自動化 實施，具有遙測、遙信和遙控“三遙”功能；每個箱變配備FTU/DTU，具有故障檢測功能和“三 遙”功能，FTU/DTU通過以太網與規約轉換模塊和北斗衛星通信模塊連接。北斗智能配網環 網子站系統與各個FTU/DTU通過北斗衛星系統進行通信。
建立環網控制系統的目的是使配電子站對此環網的運行情況進行監視，并能進行 可靠遙控。當本環網線路出現故障時，FTU/DTU測得故障電流等故障信息，然后通過北斗模 塊將故障信息傳送至配電子站。配電子站收到智能配電開關上報的故障信息后根據系統當 前運行情況及線路拓樸結構，迅速進行故障自動定位、故障自動隔離和非故障段的自動恢 復供電，從而實現本環網的自診斷、自愈合。如果此故障涉及到與其他環網相連的節點，或 者此時子站系統工作在主站控制方式，則子站系統迅速將故障電流等故障信息上報至配電 主站，由配電主站做出決策，找出故障點，并給出有效隔離故障點方案。
北斗衛星通信模塊每次上電之時，主動向子站及主站上報一次位置信息；主站及 子站也可命令智能配電開關上報位置。主站及子站系統可將此位置信息在配電GIS系統中 顯示出來。
“三遙”包括遙信、遙測和遙控。
遙信指負荷開關分、合位置、接地開關位置、隔離開關位置、當地遠方閉鎖信號、 SF6氣體壓力、帶信號觸點滅弧器以及故障指示器信號等。一般標準方案要求開關至少提供 2個負荷開關位置、2個接地開關位置觸點。同時，對于已經安裝了故障指示器的開關柜，需要采集故障指示器信號。遙測指每個開關的三相電流量。通過為進出線開關安裝電流互感器，實現對進出線電流的測量。一般標準方案實現開關房和綜合房電纜進出線柜及饋出線柜的電流遙測功能。對于綜合房內有的變壓器出線柜，根據變壓器低壓測是否安裝有配變監測計量終端(配電自動化所需要的負荷信息可以通過配變計量終端采集)，來決定是否需要對該類開關進行電流測量。遙控開關的遠方分合操作。對于實現遙控功能的開關房，并非房內所有的開關都需要實現遙控功能。一般典型的方案只對電房內主進線處的開關及在聯絡位置的開關(具有轉供電功能的開關)實現遙控功能，電房內其他開關按照兩遙功能進行設計。為了便于數據跨規約傳輸，需要一種規約轉換單元。該規約轉換單元，包括調用規約任務的入口 ；創建規約數據；獲得輸入的PI任務信息PiHDRes :獲得輸入的規約名稱標示和工作路徑；初始化規約數據；輸出規約模塊的任務信息；輸出規約數據庫；定址LINK庫接口并啟動link ;注冊規約消息；注冊定時器事件；規約主任務運行processMSG，即循環發布消息，并分發執行；規約任務退出，釋放資源；規約任務結束。相應地，該規約轉換單元包括入口，用于供調用規約任務；數據創建模塊，用于創建規約數據；信息獲得模塊，用于獲得輸入的PI任務信息piHDRes，以及獲得輸入的規約名稱標示和工作路徑；初始化模塊，用于初始化規約數據；輸出模塊，用于輸出規約模塊的任務信息和規約數據庫；鏈路啟動模塊，用于定址LINK庫接口并啟動link ;注冊模塊，用于規約消息和定時器事件；規約主任務運行模塊，用于循環發布消息，并分發執行；退出模塊，用于退出規約任務，釋放資源；結束模塊，用于結束規約任務。規約轉換單元提供統一的通用數據交互接口，該接口不涉及各種不同規約的特性，因此該模塊可以在不同的平臺上直接使用，而不需要再進行編碼和調試。從功能上看，規約轉換模塊實現和外接不同的設備通信功能，對各種不同的互聯規約進行解釋，解釋后的數據以一種通用的規約數據描述形式存儲在模塊中。規約轉換模塊分別提供任務管理接口和數據訪問接口，任務管理接口實現規約任務的管理功能，包括任務的啟動、數據配置、多線程任務狀態管理，資源分配釋放等；數據訪問接口包括存取所有標準化規約數據、規約數據庫的讀寫、消息通知事件的收發和處理、控制指令收發處理等。規約轉換模塊中實現了規約任務的全部功能，包括通用規約數據描述信息庫的訪問和操作，規約解釋，對操作系統、硬件設備的資源調用，并實現任務管理接口和全部數據交互接口等。規約轉換模塊的總體結構包括系統對象層，實現整個規約框架基礎類信息，既包含規約應用平臺、平臺接口任務、任務看護等輸入輸出參數接口，又包括信息管理、鏈路通道管理的輸入輸出接口。公共數據描述層，實現通用數據描述對象，包括數據處理與描述庫。還有就是鏈路對象，實現對各種規約的鏈路管理。鏈路模塊實現各種鏈路的處理過程，并完成對通道的管理。在智能通信單元規約轉換設備中，可以實現多種通信規約與北斗規約的相互轉換功能。由物理設備通信接口以太網或者RS232/RS485自適應串口等，接入各種智能通信設備，通過該通信轉換模塊完成信息的交互，從而與北斗衛星系統通信，把現場數據自動傳到自動化主站或終端，如監控、各種調度中心等，完成遠方對各個智能通信設備的通信和監 控。
以上所述僅為本發明的優選實施方式，但本發明保護范圍并不局限于此。任何本 領域的技術人員在本發明公開的技術范圍內，均可對其進行適當的改變或變化，而這種改 變或變化都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于北斗衛星通信系統的智能配網系統，其特征在于，包括配電主站、配電子站、以及配電終端，所述配電主站、配電子站、以及配電終端分別安裝有北斗衛星通信模塊，所述配電終端通過北斗衛星通信系統與所述配電子站或所述配電主站通信，所述配電子站通過北斗衛星通信系統與所述配電主站或所述配電終端通信。
2.根據權利要求1所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電子站以及所述配電終端還包括規約轉換單元，用于實現衛星通信和電力局域網通信之間的規約轉換。
3.根據權利要求1所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電終端在上電時上報自身的位置及工況信息，或者根據所述配置主站的指示上報位置及工況信息。
4.根據權利要求1所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電終端能夠實現遙信、遙測和遙控。
5.根據權利要求4所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電終端根據所述配電子站或所述配電主站通過北斗衛星通信系統下發的控制指令完成遙測、遙信或遙控。
6.根據權利要求4或5所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電終端將采集的工況數據通過北斗衛星通信系統發送至所述配電子站或所述配電主站。
7.根據權利要求6所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電終端非連續地向所述配電子站或所述配電主站發送所采集的數據。
8.根據權利要求6所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電終端在遇到故障時立即向所述配電子站或所述配電主站發送故障參數。
9.根據權利要求8所述的智能配網系統，其特征在于，所述配電終端在遇到故障時采用緊急定位的方式立即向所述配電子站或所述配電主站發送故障告警。
10.根據權利要求2所述的智能配網系統，其特征在于，規約轉換單元包括任務管理接口和數據訪問接口，任務管理接口實現規約任務的管理功能，數據訪問接口實現規約數據的存取、規約數據庫的讀寫、消息通知事件的收發和處理、以及控制指令收發處理。
全文摘要
本發明公開了一種基于北斗衛星通信系統的智能配網系統，其特征在于，包括配電主站、配電子站、以及配電終端，所述配電主站、配電子站、以及配電終端分別安裝有北斗衛星通信模塊，所述配電終端通過北斗衛星通信系統與所述配電子站或所述配電主站通信，所述配電子站通過北斗衛星通信系統與所述配電主站或所述配電終端通信。本發明能夠提高供電質量和供電可靠性，提高配電工作管理水平和工作效率，優化網絡結構，使因故障停電用戶盡量最小化，提高經濟效益，提高對用戶投訴的響應速度，改進故障時對用戶的應答能力。
文檔編號H04B7/185GK103001325SQ201210372039
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者趙恒 , 張力淼, 牛宇干, 高自力, 胡志軍, 史繼軍, 徐文 申請人:北京康力昆泰電力技術有限公司, 河南省電力公司平頂山供電公司, 北京國翼恒達導航科技有限公司