浅议智能输电网线路状态监测数据传输技术的发展现状及应用

朱正凯

【摘要】 随着科学传感技术及国内智能电网建设的快速发展，电网中输电设施的管理已经由最初的数字化、可视化，不断的向智能化方向发展。本文基于输电线路状态监测系统的动态数据传输要求，研究出多种适合输电线路状态监测数据传输的通信模式，对于不同应用条件给予相应的通信系统方案设计。

【关键词】 智能输电网 监测系统 数据传输

一、智能输电网线路状态监测中数据传输技术的发展现状

国内在相关技术方面的研究起步比较晚，在21世纪初，我国开始对供电部门及发电厂等设施设备进行定期的检查维修，但初期的检修方式是都是借鉴以往的传统经验而定，在执行方面技术较差，比较死板。

而对电气设备的运行状态、运行环境等影响因素的考虑也不够全面，一直存在工作效率低、检修耗时较长、检修费用高等不同的问题，而这些问题的存在也直接的影响到电网长期发展。

随着传感器设备、通信网络、计算机技术等不同学科技术的不断发展，现在的输电线路在数据存储、远端测量、实时响应等方面已经具有较高的技术条件支撑，这也让输电线路在线监测技术水平取得了更加良好的发展，让数据远距离传输技術得以实现[1]。

在目前的电力系统中，输电线路防盗监测技术、输电线路舞动监测技术、输电线路温度在线监测技术、氧化性避雷器监测技术、输电线路绝缘子污移在线监测技术等输电线路监测技术运行都较为成熟。

二、输电设备状态监测系统的整体架构

结合国家发布的《输电线路状态监测代理技术规范》及《输变电设备状态监测系统技术导则》[2]等相关法规，确定输电线路状态监测系统的整体架构见图1。

由图1可知，该系统包括主站、状态监测装置（CMD）和状态监测代理（CMA）三部分，其中主站由状态接入网关机（CAG）构成，主站系统（MSS）包含了CAG、数据库服务、数据整理加工以及系统的各类状态监测功能等模块，可以进行各类输变电设备状态的数据监测，完成数据信息的集中存储、管理及应用。

而CAG是布设在主站系统的一类关口设备，分为线路CAG和变电CAG，可以和状态监测代理CMA或CAC进行标准的远程连接，及时得到、校验并控制CMA或CAC传输的各类状态监测数据信息。

CMA是一种可以在某个局域范围内对各类输电线路状态进行管理、协同的监测代理装置，集聚了各类状态监测装置的测量数据，取代状态监测装置，实现和主站系统的安全、双向数据通信。

CMA连接了一组不同类型、厂家及线路的状态监测装置，有效完成了输电线路各类状态监测装置的标准化、安全化、智能化接入等。

CMD是一种安放于被监测输变电设备上的状态数据收集、管理及通信的装置，实现与状态监测代理、状态接入控制器、综合监测单元等模块的信息交互。

输电线路状态监测装置可传输控制指令给数据采集单元，整个主站部署于国网公司的总部、网公司及省公司，借助电力通信光纤骨干网络进行相互间的通信，CAG属于布设于主站边缘的装置，其作用类似网关，借助CMA连接到主站系统数据库，故CAG通常设立在省局。CMA属于系统网络的中间桥梁部分，借助11、12接口和CMD、CAG相连，通常位于杆塔上或变电站处。CMD属于系统网络的末端节点，地处塔杆上。

三、在输电设备状态监测系统中有效应用数据传输技术

3.1 CMA技术方案

目前，输电线路状态监测系统中已不存在单纯的通信设备，主要通过CMA设备组网进行通信。CMA设备属于通信组网中的主要设备，配置了多个接口通信模块，既可以实现数据的附加处理，又可实现数据的多方位通信。CMA和CAG通过12接口通信协议连接，因CMA和CAG相距很远，此间所需通信网络多且复杂，故选用混合组网方式将各类专网通信方式进行组合并投入使用，可选择以太网光纤通信模块、无源光网络光纤通信模块、无线专网通信模块等三个模块中任意二者的混合组网。

CMA和CMD通过11接口通信协议连接，距离较近，可选用网络模块包括以太网电通信模块、无线专网通信模块、串口模块等。

由以上分析得出，全功能CMA必须包含几个模块：CMA核心处理模块、安全加密模块、电源供电模块、11接口模块及12接口模块等，其中11接口模块由以太网电通信模块、无线专网通信模块及串口模块三部分构成；12接口模块由以太网光纤通信模块、无线公网通信模块、OLT_PON通信模块、无线专网通信模块及ONU_PON通信模块五部分构成。

全功能CMA其模块种类较多，成本很高，且功耗相对较大，故在实际输电网络中使用时会进行适当裁剪和系列化处理，尽可能避免资源浪费，只配备相对必要的通信模块。

3.2 典型设计方案

3.2.1含OPGW资源系统

1）CMD处于有光缆接头盒的杆塔上：

此塔杆需安设一个CMA，借助光纤通信模块与主站CAG进行通信。对于光纤通信模块以上的通信方式，常常从无源光网络光纤通信模块和以太网光纤通信模块中选择。

2）CMD处于无光缆接头盒的杆塔上：

最简单方式是在CMD自身系统配置有无线专网通信模块的AC模式，借助无线专网通信模块和临近的CMA（即已配置为AP模式）实施通信。

当CMA处于有光缆接头盒的杆塔上，CMD和CMA借助11接口进行通信，通过12接口实现向上通信。对于光纤通信模块以上的通信方式，常备有的最佳选择是无源光网络光纤通信和以太网光纤通信等方式。

当CMA距有光缆接头盒杆塔相对很远时，甚至直接通信出现障碍时可选择无线专网通信模块的无线中继方式完成通信[2]。

其中，CMA0和CMD借助11接口的无线专网通信模块实现通信功能，CMA1和CMA0则借助12接口的无线专网通信模块实现通信功能。

此时，CMA的上行通信主要是指CMA0和CMA1之间借助无线专网通信模块完成的通信，这就对CMA0提出更高要求，必须具备无线专网通信模块的中继能力。无线专网通信模式下，CMA1是AP模式，CMA0是中继模式，CMD是AC模式。

3.2.2不含OPGW资源系统

1）CMD附近存在有OPGW资源的线路：

借助无线模式与有OPGW光缆资源的线路搭设通信通道，通过其OPGW资源完成CMD模块的系统接入，亦可通过无线公网通信模式完成CMD模块的系统接入。

2）CMD附件不存在有OPGW资源的线路：

这种情况只可以通过无线公网通信模式实现CMD模块的系统接入。

四、结束语

综上所述，数据通信方式在数据传输方面存在很多问题，如数据传输不及时、速度慢、通信费用高等。在智能化逐步深入科技发展的同时，为更进一步提升输变电设备状态监测系统数据传输的可靠性、实时性及安全性，优化通信系统结构，完善通信组网方式，改进接口技术等是最佳的应对方案，对于输变电线路状态监测系统的建设具有重要意义。

参 考 文 献

[1]王德文，王艳，邸剑.智能变电站状态监测系统的设计方案[J].电力系统自动化，2011（18）：51-56.

[2]DL/T 1430—2015，变电设备在线监测系统技术导则[S].北京：中国电力出版社，2015.