当前配电自动化通信网络中工业以太网技术应用分析

当前配电自动化通信网络中工业以太网技术应用分析
摘要：随着电网的加快发展，配电自动化通信网络已是发展中的紧要任务。

文
章对工业以太网技术进行了相关的介绍，并分析了工业以太网在电力配电通信中
的应用，以供参考。

关键词：配电自动化；通信网络；工业以太网；应用
0 引言
当前电网发展中，配电自动化系统已经成为当前重点建设方向，配电自动化
是提高供电可靠性的必要手段。

配电自动化系统由主站、配电终端和通信网络组成，通过采集配电设备运行实时、准实时数据，贯通输电主网和低压配电的电气
连接拓扑，融合配电相关系统业务信息，支撑配电调度运行、故障抢修、生产指挥、设备检修等业务的精益化管理。

但是，配电自动化建设仍然受到多方面的挑战，主要包括电源的规模、配电的网架结构、通信网络支撑等。

其中，配电自动
化通信的支撑作用越来越重要[1]。

本文主要探讨工业以太网技术在电力配电自动
化通信中的应用分析。

1 工业以太网技术介绍
1.1工业以太网协议
目前，工业以太网最受普遍支持且产品成熟的有4种主要协议：HSE、Modbus TCP/IP、ProfINet、Ethernet/IP。

HSE是TCP/IP协议族、以太网协议IEEE802.3及FFIll的结合体。

Modbus TCP/IP协议以一种十分简单的方式将帧嵌入到TCP帧中，促使Modbus与以太网和TCP/IP相结合。

ProfiNet采取标准TCP/IP协议和应用层的RPC/DCOM来完成节点间的寻址及
信息传输。

Ethernet/IP是一种是面向对象的协议，采取标准的以太网和TCP/IP技术来传
输通信包[2]。

1.2 工业以太网特点
工业以太网是将以太网技术应用到工业控制中，工业以太网技术拥有成本低、运行稳定、传输效率高、软硬件产品种类多等优点，详细如下：
（1）具有较高的可靠性。

工业以太网采取有效措施使其能应用于不同工业
实际环境中且达到抗干扰的效果，同时还具有较高的坚固性能，具备良好的抗振
动特性和密封性进而保障能够在电力行业中顺利的运行。

工业以太网技术能够在
骨干节点和网段中应用自动无扰切换和冗余技术，实时监测网络的运营状态，一
旦出现任何的异常，将会自动的隔离故障点。

（2）实时性高。

工业以太网融合了IP QoS、双工通信技术等，大大提高了工业以太网系统中信息传输的效率与质量保障。

采用以太网交换机，通过VLAN技
术将网络划分成多个子网段。

以太网交换机能够对端口间输入与输出的数据进行
缓冲，具备存储、过滤、转发的功能。

同一网段内的数据传输在本地交换即可实现，降低主干网以及其他网段网络的负载，提升数据传输效率。

以太网交换机不
仅能够提高通信效率，还能够降低通信介质的占用时间，降低网络传输带来的冲突。

系统实际运行的过程中，采取全双工通信方式，因此能够在端口间实现数据
的同时接收和传送。

（3）如今以太网技术已相当普及，硬件设备及软件产品性价比较高，降低
了运维成本，便于管理。

2 当前工业以太网技术在配电自动化通信网络中的应用
在配电自动化系统建设中，配套通信项目实施或优先建设是极其重要的环节。

要实现数据和控制指令能够实时传送，必须依靠通信来传输。

根据配电自动化工
程建设应遵循的原则，新增配电主站及通信网应先于配电终端建成，确保配电自
动化工程一次建成投运，避免二次停电。

因此实现配电自动化首先要解决好通信
问题。

根据当前的技术发展水平，有许多种通信方式可提供选择。

因为配电自动化
远方终端产生的数据量相当庞大，所以如何能够在满足可靠性的前提下降低价格、形成最合理的应用配置是目前亟待解决的问题[3]。

通信方式按照传统的方法可以
分为有线和无线两种方式。

有线方式如电力线载波、租用电话线等。

无线方式包
括传统无线通信、卫星通信等。

电力配电通信的环境比较特殊，需要保障其可靠
性和安全性，因此选择光纤通信，可以适用于强电磁干扰的环境中，且具有保密
性和可靠性。

现有的配电自动化通信中通常采取已有的通信网连接主站和子站，
并且两个站点之间可以按照实际的情况构建光纤专用网络。

其形式主要分为两种，一种为链型的网络。

电力网络拓扑结构受到限制，因此现有的配电大都选用的该
类型的链网。

为了提高通信的安全性和可靠性，针对异步串口配电终端设备，往
往采用的是以主站为主的多种总线数据光猫。

针对以太网接口的配电终端设备，
往往选用的百兆工业以太网交换机作为通信设备。

一旦信息的传输出现故障，能
够开辟出新的冗余通道。

另一种是环型网络，这是目前网络设计优化的一个首先
方案。

为了提高传输系统的整体性能，在配电子站与主站之间的连接处增加一台
备用的主光猫。

如果环网系统受到的影响较大，那么可以采用手拉手的形式，再
配置一台不同优先级的备用光猫安装在环网的另一个节点上。

工业以太网的环网
构建相对简单，不需要备用主站光猫就能够满足传输的要求。

随着配电规模的增大，对通信系统的性能要求也逐渐的提高，因此对工业以
太网的性能提出了更好的要求，其主要表现在：
（1）具有较高的通信带宽，保障接口多样，灵活方便。

在原有的10Mbps的基础上，要求更高，且接口需要配合当前终端设备所提供的接口。

在原有的组网
基础上，需要向复杂的环网以及混合网等方面发展。

（2）数据安全性。

工业以太网要求对接入终端强制进行身份验证，确保仅
有顺利通过验证的合法终端才可接入并与配电主站进行通信，要求接入层交换机
支持基于口令验证访问、基于IP 及MAC 的接入认证。

为防止ARP 和Internet 控
制报文协议（InternetControl Message Protocol，ICMP）攻击，要求交换机支持ARP 防扫描、ARP 防欺骗以及ICMP 防攻击特性，采取IPSec 隧道等方式对信息传
输加密处理[4]。

（3）环境适应性较高。

工业以太网需要与电力行业的发展需求相适应，并
且在防尘、散热以及能耗等方面都具有明显的优势。

安装的形式也要灵活。

工作
的环境湿度应当达到6%~95%之间，并保障能够在零下40℃~80℃的条件下工作。

（4）低电耗。

设备供电方式灵活多样，能够保障设备的低能耗，达到节能
的效果。

（5）具备网络管理功能。

工业以太网能够实现对网络故障的报警功能，网
络通道与业务通道之间彼此分离，互不影响，一旦发生故障就会发生报警和分
离。

（6）交换业务。

能够支持Tag和端口为基础的VLAN的划分，能够提高端口
的速率，提高传输系统的效率。

3 结语
本文从工业以太网技术的特点和功能出发，分析其在配电自动化通信网络中
的应用需求。

以上分析表明工业以太网符合配电自动化数据传输要求，深入应用
可有效提升配电网供电的可靠性，提升企业管理效率和优质服务水平。

参考文献
[1] 苟剑，刘智伟，何金武.探索工业以太网技术在电力配电通信中的实践[J].
电子技术与软件工程.2014，29（23）：47，63.
[2] 百度百科.工业以太网[EB/OL].http：///link? url=pWxp
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[3] 高强.工业以太网交换机在配电中的性能分析与应用[J].电力系统通信.2009，30（9）：46-52.
[4] 刘丽榕，王玉东，辛培哲.EPON及工业以太网技术在配电通信网中的应用
探讨[J].电力信息与通信技术.2015，13（4）：44-48.。