CN203104125U - 一种采用nat方式的配电自动化通信*** - Google Patents

一种采用nat方式的配电自动化通信*** Download PDF

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高靖宇
李宏
朱江
黄菲
金麒
钱立
陆佳铭
唐海波
施灵君
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State Grid Corp of China SGCC
Shanghai Municipal Electric Power Co
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Abstract

一种采用NAT方式的配电自动化通信***，属自动化领域。包括配电自动化终端、用户侧光网络单元、局侧光线路终端设备、网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机；其在网络交换机与局侧光线路终端设备之间，设置一台NAT设备；配电自动化终端与用户侧光网络单元之间为局域网连接，光网络单元与局侧光线路终端设备之间为光缆连接，局侧光线路终端设备、NAT设备与网络交换机之间为网络连接，网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机之间为光缆连接。其NAT设备为防火墙或路由器装置。本实用新型能节省、扩展可用的公网IP地址空间，可广泛用于电力调度数据网的设计、构建以及现有电力调度数据网的改扩建领域。

Description

一种采用NAT方式的配电自动化通信***
技术领域
本实用新型属于电力***自动化领域，尤其涉及一种配电自动化通信***。
背景技术
配电网（Power Distribution Network）是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，作为电力供应的末端，直接面向社会和广大客户的重要能源载体之一。
配电网自动化***是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理***。
配电自动化***一般由配电自动化终端、通信***与配电自动化主站组成。
其中，配电自动化终端是采集配电设备（如变压器、开关等设备）的电力运行参数自动化设备；配电自动化主站是对配电网进行数据采集、监控的一个电力调度主站***；通信***主要是指电力调度数据网（SPDnet，State Power DispatchingNetwork)，是配电自动化主站***与配电自动化终端设备通信、联系的纽带，配电自动化通信方式主要采用光纤以太网通信、电缆屏蔽层载波通信这两种主要的通信技术。
随着近年来电力生产调度的需求以及配电网的建设发展，通过电力调度数据网（SPDnet）接入配电自动化主站的配电自动化终端种类繁多，有RTU(RemoteTerminal Unit，远方数据终端)、DTU(Data Transfer unit，数据传输单元)、FTU（FeederTerminal Unit，馈线自动化测控终端）、TTU（distribution Transformer supervisoryTerminal Unit，配电变压器监测终端）、电度表等。尤其是馈线自动化技术的发展，更是配电自动化发展的重要方向。
馈线自动化技术简称FA（Feeder automation）技术，是指变电站电力出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化技术，其内容可以归纳为两大方面：一是正常情况下的用户检测、资料测量和运行优化；二是指事故状态下的故障定位、故障定位、负荷转移与自动恢复供电。
配电自动化终端（简称FA终端，下同）负责采集对应的各种安装在开关站、配电站、配电变压器、箱式变压器、开关、闸刀上的各种配电自动化终端（RTU、DTU、FTU、TTU、电度表等）的电力实时数据。
根据国际规定，IP地址划分为A、B、C、D、E五类，A类地址范围从0.0.0.1～126.0.0.0，可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机；B类地址范围从128.0.0.0～191.255.255.255，可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机；C类地址范围从192.0.0.0～223.255.255.255，可用的C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机；D类地址用于多点广播，即广播地址；E类地址为将来使用保留。
在日常网络环境中，基本都使用B、C类地址，A、D、E这3类地址都不可能被使用到。
上世纪90年代以来，国内电力***35kV及以上变电站逐步实现了四遥功能，但随着近年来逐步发展起来的馈线的故障定位于隔离和自动恢复供电、负荷控制、远程自动读表、最低网损、电压\无功优化、线损精细化管理***等新技术、新***，接入配网自动化主站***的各种配电终端越来越多。
申请人所在单位实际运行中的配电自动化***使用的网络采用一个C类的网络，即配电自动化主站与配电自动化终端之间的通过电力调度数据网的网络通信，配置同一个C类网络中的不同IP地址，因此最多使用254个IP地址。
而申请人所在单位的配网自动化主站***在现阶段在只接入了各种中压开关站（简称K型站）、箱式变电站（简称W型站）的情况下，使用目前的网络配置的IP地址池空间已经用去67%，在不久的将来，随着配电网自动化发展的深入，各种大量的配电终端的接入，将面临IP地址严重不足的境地，因此，IP地址空间不足是目前迫切需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用NAT方式的配电自动化通信***，其采用网络地址转换的方式，通过IP地址公、私转换的方式（NAT方式）将私有（保留）地址转化为合法IP地址，来解决在目前的配电自动化***网络配置中可用的IP地址有限、公网地址不足、配电自动化终端接入需求大的矛盾，以满足未来配网自动化***的建设要求。
本实用新型的技术方案是：提供一种采用NAT方式的配电自动化通信***，包括配电自动化终端、用户侧的光网络单元、局侧光线路终端设备、网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机；其特征是：
在网络交换机与局侧光线路终端设备之间，设置一台NAT设备；
其中，所述的配电自动化终端与用户侧的光网络单元之间采用局域网连接方式连接，所述的光网络单元与局侧光线路终端设备之间采用光缆连接方式进行连接，所述的局侧光线路终端设备、NAT设备与网络交换机之间采用网络连接方式进行连接，所述的网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机之间，采用光缆连接。
所述的局侧光线路终端和用户侧光网络单元构成以太无源光网络。
具体的，所述的以太无源光网络由局侧光线路终端和用户侧光网络单元组成，所述的局侧光线路终端设置在变电站中，所述的用户侧光网络单元设置在配电站、中压开关站或箱式变电站中。
其所述的NAT设备为防火墙或路由器装置。
与现有技术比较，本实用新型的优点是：
1.以一个变电站为单位建立一个私网，若公网、私网均为C类网络，那么至少可以为126座变电站建立私网，每个私网至少可以接254个配电自动化终端，那么采用NAT方式接入电力调度数据网的配电自动化终端数最终可以达到32004个，可以很轻松地化解目前公网地址池空间严重不足的困境；
2.采用局域网（C类网络）通信规约来实现对电力调度数据网与配电自动化终端的连接以及数据传送，改变了电力***历史上沿用多年的载波通信模式，便于电力调度数据网与其他管理网络或智能决策网络之间的数据交换，有助于推进智能电网和坚强电网的建设和发展。
附图说明
图1本实用新型采用NAT方式的配电自动化通信***网络结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1中，本技术方案提供了一种采用NAT方式的配电自动化通信***，包括配电自动化终端（图中以FA终端表示，FA，Feeder automation，馈线自动化）、用户侧的光网络单元（图中以ONU表示，ONU，Optical Network Unit，用户侧的光网络单元）、局侧光线路终端设备（图中以OLT表示，Optical Line Terminal，局侧的光线路终端）、网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机；其发明点在于，在网络交换机与局侧光线路终端设备之间，设置有一台NAT设备；
其中，所述的配电自动化终端与用户侧的光网络单元之间采用局域网连接方式连接，所述的光网络单元与局侧光线路终端设备之间采用光缆连接方式进行连接，所述的局侧光线路终端设备、NAT设备与网络交换机之间采用网络连接方式进行连接，所述的网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机之间，采用光缆连接。
所述的局侧光线路终端和用户侧光网络单元构成以太无源光网络。
其以太无源光网络（Ethernet Passive Optical Network，EPON）由局侧光线路终端和用户侧光网络单元组成，所述的局侧光线路终端设置在变电站中，所述的用户侧光网络单元设置在配电站、中压开关站或箱式变电站中。
所述的NAT设备为防火墙或路由器装置。
NAT，即网络地址转换（Network Address Translation）的缩写，是一种将私有（保留）地址转化为合法IP地址的转换技术，它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。实现NAT功能的设备一般有路由器、防火墙等。
本技术方案是一种实现馈线自动化（FA）技术的配网自动化终端，即安装了FA终端设备。这种设备的通讯方式是基于EPON网的。
EPON网是一种新型的光纤接入网技术，具备了成本低、易扩展、高带宽、支持电接口的特点，正逐渐成为配电网通信的发展热点。EPON***由局侧的光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）、用户侧的光网络单元（Optical Network Unit，ONU）组成。FA终端将自动化信号以网络信号的方式传送给ONU，ONU将网络信号转换成光信号，通过光缆传送至变电站内的OLT设备，OLT设备将其信号转换成网络信号连接至变电站内的网络交换机从而接入电力调度数据网，完成与配电自动化主站***的自动化通信，这种方式下每个FA终端必须设置一个公网IP地址。
为了便于识别，图中采用空心箭头表示光缆连接方式，细实线箭头表示网线连接方式。
通过NAT设备上的设置，实现公网与私网的隔离。形成配电自动化主站***与电力调度数据网组成的公网，变电站网络交换机以下的配电自动化终端与通信***组成一个私网。
本实用新型的技术方案通过NAT设备上的设置，实现公网与私网的隔离。形成配电自动化主站***与电力调度数据网的相关设备组成的公网，而变电站网络交换机以下的配电自动化终端与通信***组成一个私网。
这样，就可以形成1个公网下面连接多个私网，而同时1座变电站下连接的所有配电终端可以组成1个私网，形成一个二级网络模式，并藉此实现“一对多”目的地址的转换。
通过本实用新型的技术方案，可以以一个变电站为单位建立一个私网，如果以公网、私网均为C类网络为例，那么至少可以为126座变电站建立私网，每个私网至少可以接254个配电自动化，那么最终通过NAT方式接入电力调度数据网的配电自动化终端数可以达到32004个，可以很轻松地化解目前公网地址池空间不足，可用的IP地址有限，配电自动化终端接入需求大的矛盾，满足未来配网自动化***的建设要求。
通过NAT方式来解决配网自动化终端通过调度数据网接入配网主站***中所遇到的IP地址紧缺的问题，证明是一种可行、可靠的技术手段，为今后配电网的发展、各种配电终端的接入调度数据网的接入方式，提供了一种全新的方法和思路。
本实用新型可广泛用于电力调度数据网的设计、构建以及现有电力调度数据网的改扩建领域。

Claims (3)

1.一种采用NAT方式的配电自动化通信***，包括配电自动化终端、用户侧的光网络单元、局侧光线路终端设备、网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机；其特征是： 
在网络交换机与局侧光线路终端设备之间，设置一台NAT设备； 
其中，所述的配电自动化终端与用户侧的光网络单元之间采用局域网连接方式连接，所述的光网络单元与局侧光线路终端设备之间采用光缆连接方式进行连接，所述的局侧光线路终端设备、NAT设备与网络交换机之间采用网络连接方式进行连接，所述的网络交换机、电力调度数据网和配电自动化主站主机之间，采用光缆连接， 
所述的局侧光线路终端和用户侧光网络单元构成以太无源光网络。 
2.按照权利要求1所述的采用NAT方式的配电自动化通信***，其特征是所述的以太无源光网络由局侧光线路终端和用户侧光网络单元组成，所述的局侧光线路终端设置在变电站中，所述的用户侧光网络单元设置在配电站、中压开关站或箱式变电站中。 
3.按照权利要求1所述的采用NAT方式的配电自动化通信***，其特征是所述的NAT设备为防火墙或路由器装置。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107968484A (zh) * 2017-12-13 2018-04-27 柳州市睿亿联电子商务有限公司 一种感应配电网通讯***
CN114025259A (zh) * 2021-10-20 2022-02-08 国网宁夏电力有限公司银川供电公司 一种基于epon技术的配电组网***及通信方法

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