CN216699614U - 基于ip化无线通讯的配变分接头温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，包括数据采集模块、智能终端模块和远程接收处理模块，所述智能终端模块包括配变终端分析子模块和配变终端通讯子模块，所述配变终端分析子模块分别与所述数据采集模块和所述配变终端通讯子模块连接，所述配变终端通讯子模块与所述远程接收处理模块连接。本实用新型可通过配变终端通讯子模块进行信息传输，通过邻域网通讯单元、广域网通讯单元和网络运营中心处理单元进行无线组网通信，通过场域网安全防护单元和场域网网络管理单元进行场域网FAN的安全和网络管理，使电力终端能够满足联网要求，结合数据采集模块和远程接收处理模块，有效提高装置的运转效率。

Description

基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及电力***技术领域，具体涉及一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置。

背景技术

由于在电网配电***中具有大量的节点,同时随着设备的增加以及设备的多样化,对实现各节点信息的采集、监控、管理和故障排除增加了巨大的难度。对各节点设备信息的及时有效的信息采集，提高电力能源的利用效率和安全级别，是所有电网公司所面临的一个难题。

在不同的环境下，可能要部署不同的通信方式如有线、无线，3G或4G，不同的通信方式对***的兼容和后台数据收集的转换增加了难度。

低功耗和有损网络(LLN)上进行数据传输时，传输速率可能会爆发到链路总带宽的60％-90％，从而出现不可预知的错误或连接丢失。

电网配置网中由于缺乏NSF和ISSU这样的特性，因此节点故障率节点故障显著高于传统IP(Internet Protocol)网络中的节点。传统的协议无法满足这么多数量的设备互联，无法满足高约束和不稳定环境的联网要求。

如中国专利CN202837447U，公开日2013年3月27日，一种配变分接头档位检测仪，它主要由分接头绕组线圈电阻值检测电路部分和与配变终端485数据通讯部分相互耦合电连接组成。本实用新型进一步公开了一种配变分接头档位检测***，提出将配变分接头档位检测仪与配变终端进行数据交互，进而实现了远程实时监测变压器分接头档位状态的功能。本实用新型基于前述配变分接头档位检测***，提出一种检测方法，能够对变压器分接头状态和阻值进行实时获取和显示以及上传至终端***。其通信协议存在无法满足高约束和不稳定环境的联网要求的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：目前的配变分接头控制装置的信息传输部分存在通信协议无法满足高约束和不稳定环境的联网要求的技术问题。提出了一种电力终端能够传输通信流量进而满足联网要求的基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，包括数据采集模块、智能终端模块和远程接收处理模块，所述智能终端模块包括配变终端分析子模块和配变终端通讯子模块，所述配变终端通讯子模块分别与所述配变终端分析子模块和所述远程接收处理模块连接，所述数据采集模块包括配变分接头阻值采集单元、配变分接头温度采集单元和信息传输单元，所述配变分接头阻值采集单元和所述配变分接头温度采集单元均与所述信息传输单元连接，所述信息传输单元与所述配变终端分析子模块连接，所述配变终端通讯子模块包括邻域网通讯单元、广域网通讯单元和网络运营中心处理单元。

一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，通过数据采集模块采集配变分接头的状态数据，通过配变分接头阻值采集单元和配变分接头温度采集单元采集配变分接头的数据状态信息，通过信息传输单元即传输端口将采集的信息传输给智能终端模块。智能终端模块通过配变终端分析子模块分析接收的数据，将分析结果通过配变终端通讯子模块传输给远程接收处理模块进行处理，配变终端通讯子模块通过邻域网通讯单元、广域网通讯单元和网络运营中心处理单元进行无线通信，以满足高约束和不稳定环境的联网要求。

作为优选，所述配变终端通讯子模块还包括节点消息控制单元，所述节点消息控制单元包括DIS信息控制单元、DIO信息控制单元和DAO信息控制单元。上电后的无线节点,彼此间通过对DIO/DIS/DAO这3种RPL消息来建立网络。

作为优选，所述广域网通讯单元包括点到点流量传输子单元、点到多点流量传输子单元和多点到多点流量传输子单元。

广域网是通过场域网FAR将FAN连接到NOC的回程网络，可使用光纤、以太专网(多生成树协议MSTP、多协议标记转换的专线MPLS VPN、无源光接入***GPON或光网络终端ONT)、全球微波互联接入WiMAX、3G/4G、各种类型数字用户线路xDSL等，为了安全性考虑还需要认证和加密。

作为优选，所述网络运营中心处理单元包括网络运营中心应用程序管理子单元、网络运营中心网络服务子单元和互联电网网络管理子单元。

网络运营中心即NOC由以下三部分组件组成，对应网络运营中心处理单元的三个子单元：NOC应用服务器、NOC网络服务和互联电网网络管理***(CG-NMS)。

作为优选，所述配变终端通讯子模块还包括场域网网络管理单元和场域网安全防护单元。配变终端通讯子模块通过场域网安全防护单元和场域网网络管理单元进行场域网FAN的安全和网络管理。

作为优选，所述场域网网络管理单元包括网络准入控制子单元、用户管理子单元、秘钥管理子单元和数据保密子单元。

场域网网络管理单元用于进行网络准入控制、AAA(用户进行认证、授权和记录)、秘钥管理和数据保密。

作为优选，所述场域网安全防护单元包括广域网安全子单元、安全识别子单元、安全隔离子单元和物理安全子单元。

针对场域网FAN的安全，可以采用多层防御的架构：其中场域网安全防护单元用于进行广域网安全(Ipv4和IPv6路由与流量过滤)、安全识别(证书识别)、安全隔离(VLAN、MPLS VPN、不同的隧道接入)和物理安全(当CGR被触摸时产生告警)。

本实用新型的实质性效果是：本实用新型可通过配变终端通讯子模块进行信息传输，节点消息控制单元通过DIO/DIS/DAO这3种RPL消息来建立网络，通过邻域网通讯单元、广域网通讯单元和网络运营中心处理单元进行无线组网通信，通过场域网安全防护单元和场域网网络管理单元进行场域网FAN的安全和网络管理，使电力终端能够满足联网要求，具备通用的多业务通讯能力，结合数据采集模块和远程接收处理模块，有效提高装置的运转效率。

附图说明

图1为本实施例的组成示意图。

其中：1、数据采集模块，2、智能终端模块，3、远程接收处理模块，4、配变终端分析子模块，5、配变终端通讯子模块，6、邻域网通讯单元，7、广域网通讯单元，8、网络运营中心处理单元，9、配变分接头阻值采集单元，10、配变分接头温度采集单元，11、信息传输单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，如图1所示，包括数据采集模块1、智能终端模块2和远程接收处理模块3，数据采集模块1包括配变分接头阻值采集单元9、配变分接头温度采集单元10和信息传输单元11，配变分接头阻值采集单元9和配变分接头温度采集单元10均与信息传输单元11连接，信息传输单元11与配变终端分析子模块4连接。通过配变分接头阻值采集单元9和配变分接头温度采集单元10采集配变分接头的数据状态信息，通过信息传输单元11即传输端口将采集的信息传输给智能终端模块2。

智能终端模块2包括配变终端分析子模块4和配变终端通讯子模块5，配变终端分析子模块4分别与数据采集模块1和配变终端通讯子模块5连接，配变终端通讯子模块5与远程接收处理模块3连接，配变终端通讯子模块5包括邻域网通讯单元6、广域网通讯单元7和网络运营中心处理单元8。

邻域网NAN由场域网路由器(FAR,Field Area Router)和其连接的配网自动化和远程工作流管理终端等设备组成。终端设备使用以太网、串口、WiFi或者RF(RadioFrequency)Mesh、PLC(Programmable Logic Controller)Mesh等6LoWPAN连接场域网路由器。整个NAN由CG-NMS(Connected Grid-Network Management Systems)统一管理，场域网路由器也可使用CG-DM(Device Manager)进行本地管理。邻域网NAN内部运行低功率有损网协议RPL(Routing Protocol for Low Power and Lossy Network):

IEEE 802.15.4g/e RF Mesh:使用902到928MHz，每400kHz为间隔，共64个非重叠频段，具体使用频段可根据地区法规进行定义。

运行Ipv4/IPv6的以太网，三层运行IEC 60870-5-104(T104)，

串口支持RS-232/RS-485设备符合IEC 60870-5-101(T101)。此外，CGR 1000可以执行T101到T104协议转换。支持RS-232/RS-485设备符合DNP3。支持RS-232/RS-485设备通过RAW TCP连接传输串口协议。

通过CGR1000自带的有线或者WiFI无线进行远程工作流管理。智能电力终端使用CG-Mesh技术组建NAN邻域网，可以支持端到端的IPv6通讯，CG-Mesh支持无线跳频、网络自动发现、链路层接入控制、网络层自动配置、IPv6的路由和转发、固件集中升级和PON断电通知。

智能电力终端使用CG-Mesh技术组建NAN邻域网，可以支持端到端的IPv6通讯，CG-Mesh支持无线跳频、网络自动发现、链路层接入控制、网络层自动配置、IPv6的路由和转发、固件集中升级和PON断电通知。

广域网通讯单元7包括点到多点流量传输子单元、多点到多点流量传输子单元和点到点流量传输子单元。

广域网是通过场域网FAR将FAN连接到NOC的回程网络，可使用光纤、以太专网(多生成树协议MSTP、多协议标记转换的专线MPLS VPN、无源光接入***GPON或光网络终端ONT)、全球微波互联接入WiMAX、3G/4G、各种类型数字用户线路xDSL等，为了安全性考虑还需要认证和加密。

广域网需要支持以下流量模型：

点到多点：从NOC到配电网络设备的流量，支持IPv4/IPv6的单播和组播，通过协议转换支持SCADA协议；

多点到多点：从配电网络到NOC的流量；

点到点：变电站之间的流量，除了IPv4/IPv6外可能需要支持二层的IEC61580GOOSE/SV。配电馈线设备之间的流量，如自动闭合开关控制器之间的通信，使用WiMAXCPE到变电站的WiMAX基站。

网络运营中心处理单元8包括互联电网网络管理子单元、网络运营中心应用程序管理子单元和网络运营中心网络服务子单元。

NOC网络运营中心由以下三部分组件组成，对应网络运营中心处理单元8的三个子单元：互联电网网络管理***(CG-NMS)、NOC应用服务器和NOC网络服务。

CG-NMS

互联电网网络管理***(CG-NMS)是一个软件平台，管理场域网FAN网络和安全基础设施。包括前端用户界面和后端数据库两部分。CG-NMS用户界面和前端应用软件：配置、监视、事件管、CGR与CGE的固件与配置推送，基于浏览器的客户端。用户界面运行在Red HatLinux，是实现零接触配置(ZTD，Zero Touch Deployment)的关键组件。CG-NMS数据库是一个Oracle数据库，存储所有的运行状态、设备的配置、网络事件告警、性能指标。为了支持数百万的智能电网终端，建议每50万个CGE配置一套CG-NMS，在不考虑冗余的情况下，最多可以10台CG-NMS支持5百万个CGE终端。

NOC应用服务器

在一个多业务FAN部署场景下，NOC应用程序和相关的服务器上执行配电自动化(DA)、远程资产管理和远程工作流管理等，并提供配电自动化收集引擎，进行配电自动化***之间的接口仪表数据管理、计费、停电管理和负荷控制。

NOC网络服务

头端路由器HER用来汇聚来自场域网路由器FAR的广域网连接，HER是来自FAR的VPN隧道的终结器，支持IPv4/IPv6的单播和组播、IPSec和GRE隧道终结。

配变终端通讯子模块5还包括节点消息控制单元，节点消息控制单元包括DIO信息控制单元、DIS信息控制单元和DAO信息控制单元。上电后的无线节点,彼此间通过对DIO/DIS/DAO这3种RPL消息来建立网络。首先是拓扑结构的建立和往上路由的建立,其次是向下路由的建立。

RPL消息是一种新类型的ICMPV6控制消息，结构如下表所示：

表1 RPL消息结构一

Octets：1	1	2	variable
				Type	Code	Checksum	Message body

表2 RPL消息结构二

Bits：0-2	3	4-7
			RPL type	security	Reserved

表3 RPL消息结构三

RPL Type	Description
		0x00	DODAG Information Solicitation(DIS)
0x01	DODAG Information Object(DIO)
		0x02	Destination Advertisement Object(DAO)
0x03	Reserved

DIS:用来请求一个来自RPL节点的DIO,还可用于探索邻近DODAG中的邻居节点；

DIO:在一个DODAG root创建一个新的DAG时被使用

DAO:用于传播反向路由信息从而记录上行路径上被访问的节点

配变终端通讯子模块5还包括场域网安全防护单元和场域网网络管理单元。配变终端通讯子模块5通过场域网安全防护单元和场域网网络管理单元进行场域网FAN的安全和网络管理。

场域网安全防护单元包括安全识别子单元、广域网安全子单元、安全隔离子单元和物理安全子单元。

针对场域网FAN的安全，可以采用多层防御的架构：其中场域网安全防护单元用于进行安全识别(证书识别)、广域网安全(Ipv4和IPv6路由与流量过滤)、安全隔离(VLAN、MPLS VPN、不同的隧道接入)和物理安全(当CGR被触摸时产生告警)。

场域网网络管理单元包括网络准入控制子单元、用户管理子单元、数据保密子单元和秘钥管理子单元。

场域网网络管理单元用于进行网络准入控制、AAA(用户进行认证、授权和记录)、数据保密和秘钥管理。

对于配电自动化大数量终端设备的组网，网络管理至关重要。为了适应自动化联网终端(CGE)处理能力有限、传输网络低功耗有损，CGE使用基于CoAP的Push模式，场域网路由器的SNMP使用Pull模式，Netflow/IPfix使用Push模式。

本实施例通过数据采集模块1采集配变分接头的状态数据，智能终端模块2通过配变终端分析子模块4分析接收的数据，将分析结果通过配变终端通讯子模块5传输给远程接收处理模块3进行处理，配变终端通讯子模块5通过邻域网通讯单元6、广域网通讯单元7和网络运营中心处理单元8进行无线通信，以满足高约束和不稳定环境的联网要求。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，其特征在于，包括数据采集模块(1)、智能终端模块(2)和远程接收处理模块(3)，所述智能终端模块(2)包括配变终端分析子模块(4)和配变终端通讯子模块(5)，所述配变终端通讯子模块(5)分别与所述配变终端分析子模块(4)和所述远程接收处理模块(3)连接，所述数据采集模块(1)包括配变分接头阻值采集单元(9)、配变分接头温度采集单元(10)和信息传输单元(11)，所述配变分接头阻值采集单元(9)和所述配变分接头温度采集单元(10)均与所述信息传输单元(11)连接，所述信息传输单元(11)与所述配变终端分析子模块(4)连接，所述配变终端通讯子模块(5)包括邻域网通讯单元(6)、广域网通讯单元(7)和网络运营中心处理单元(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，其特征在于，所述配变终端通讯子模块(5)还包括节点消息控制单元，所述节点消息控制单元包括DIS信息控制单元、DIO信息控制单元和DAO信息控制单元。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，其特征在于，所述广域网通讯单元(7)包括点到点流量传输子单元、点到多点流量传输子单元和多点到多点流量传输子单元。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，其特征在于，所述网络运营中心处理单元(8)包括网络运营中心应用程序管理子单元、网络运营中心网络服务子单元和互联电网网络管理子单元。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，其特征在于，所述配变终端通讯子模块(5)还包括场域网网络管理单元和场域网安全防护单元。

6.根据权利要求5所述的一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，其特征在于，所述场域网网络管理单元包括网络准入控制子单元、用户管理子单元、秘钥管理子单元和数据保密子单元。

7.根据权利要求5所述的一种基于IP化无线通讯的配变分接头温度控制装置，其特征在于，所述场域网安全防护单元包括广域网安全子单元、安全识别子单元、安全隔离子单元和物理安全子单元。

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