通信系统综合课程设计

关键词： 学时 学分 课程设计 系统

第一篇：通信系统综合课程设计

《光纤通信系统设计》课程简介

一、课程名称：光纤通信系统设计Fiber Optics Communications System Design

二、任课教师：余宇，张新亮

三、学时与学分：24 学时/ 1.5学分

四、先修课程：光纤通信技术、通信原理等

五、教材：自编讲义

六、课程主要内容和教学目标

《光纤通信系统设计》是一门实践性很强的前沿课程，本课程设计开设的目的和任务是使学生进一步巩固在《光纤通信技术》课堂上学到的有关光纤通信系统方面的理论知识，培养学生的自主创新及动手能力，将学生所学的专业知识、专业技能与常用开发工具相结合，并在实际中进行综合实践与运用，增强学生对光纤通信系统方面的研究兴趣，为日后的科研打下坚实的基础。

本课程将结合实际，对光纤通信系统中各部分进行详细介绍。通过本课程的学习及实践，对光纤通信系统及各种关键光电子器件有更深的认识，掌握光纤通信系统的设计方法。会根据通信需要选择合适的光源、调制器、调制格式、传输及中继模式、接收机，自主设计、搭建完整的光纤通信系统，会评价光纤通信系统的各项性能指标，能在不同的光纤通信系统之间进行接口转换设计，并对前沿新型光纤通信系统有较深的了解和认识。

第二篇：信息系统综合课程设计要求-2014

课程设计要求

一、 课程设计目的

通过三周的课程设计，要求学生加深对管理信息系统和数据库技术相关理论的理解，增强动手能力，掌握使用现行较为流行的数据库理论和数据库开发工具进行数据库管理操作(如用户界面的设计、后台数据库的建立、建立完整性约束，对数据库中数据进行查询，更改等操作)的方法;具体应用方面，要求学生对SQL语言要有较深入的了解和掌握，对数据库的管理(主要是安全性方面)要有一定程度的了解;设计的最终结果为学生设计和完成具有较完善功能和一定规模的数据库应用系统(后台)、以及部分(前台)功能，并提交设计报告。

二、课题设计的内容、步骤和要点

1.课程设计内容：

本次课程设计包含两大部分内容：设计软件和设计报告。其中设计软件在题目验收时由指导教师检查，具体内容不同，系统要求不同，请参考本指导书第三点(供选题目);设计报告作为书面材料提交。设计报告的主要内容有：

(1) 概述：包括项目背景、编写目的、软件定义、开发环境等内容。数据库

环境选择SQL server 2008中文版;前台编程语言或其它高级编程语言。

(2) 需求分析：问题陈述、系统需完成的功能;完成部分数据流图或数据字

典。系统的功能模块设计，即描述每一个功能所完成的任务情况。

(3) 概念结构设计：完成系统E-R图，若图太大，可以用分E-R图形式完

成。

(4) 逻辑结构设计：完成E-R图转换为关系模式，分析关系模式是否符合一

定级别的范式要求，不符合的话需要进行模式分解。

(5) 物理结构设计：确定数据存放位置、系统配置等。

(6) 数据库实施：数据输入、程序设计与调试等、数据库运行与维护(数据

库安全性完整性的控制、数据库备份)。

(7) 数据库中的表、视图、存储过程(如果使用)的结构和定义(可以用

SQL脚本提供);表间关系;用SQL建表(定义主键、外键及约束)、完成各种查询要求(运用视图、存储过程、触发器等方法);主要功能实现的程序段(代码)。

(8) 结束语：写出完成本课程设计的心得，有哪些收获，设计还需要在哪些

方面改进等;若有需要感谢的老师或同学，也可以在这部分内容中加以体现。

(9) 参考文献：列出设计中参考的数目或文章，写清楚书目名称、作者、出

版社和出版日期。

2.设计步骤和要点

本次课程设计的步骤可按照设计内容要求，在选择了设计题目之后，先进行系统需求分析和E-R图设计及相关文档的撰写;然后再进行关系模式转换和评价、数据库表的建立等;接下来进行系统功能的实现，即完成后台操作的代码编写，以及前台功能的代码编写;调试和测试可基本同步进行，最后完成对系统的评价(或得出结论)和心得体会等文档的撰写。

本次课程设计的重点在于各个文档的撰写和系统功能的具体实现。学生须以本指导书中对设计内容具体说明为设计依据，并根据不同系统的不同要求有侧重地完成任务。在语言上，须注意使用书面的、理论的语言，不要使用流行语、网络语、缩略语等非标准书面语。叙述注意前后的连贯性、逻辑性。图表要清晰，层次要分明。另外，如果在技术上或设计思路方面有亮点，也可以作为设计的一个重要内容。

三、供选的设计题目

题目一：企业人事管理系统

题目二：企业客户管理系统

题目三：车站售票管理系统

题目四：学生公寓管理系统

题目五：酒店客房信息管理系统

题目六: 仓库货品管理系统

题目七：学生信息管理系统

题目八：商品销售管理系统

题目九: 图书馆图书管理系统

题目十：医药销售管理系统

题目十一：书店销售管理系统

题目十二 ：光盘出租管理系统

题目十三：停车场管理系统

题目十四：旅行社资源管理系统

题目十五：餐饮服务管理系统

题目十六：机房信息管理系统

题目十七：小区物业管理系统

题目十八：驾校信息管理系统

题目十九：自拟题目

特别说明：以上的十九个题目，同学可以根据需要选择一个，系统功能可参考网上文档资料、图书馆书籍、或自行设计。教学班中每个题目最多只能有3个同学选择，请同学们互相协调，请班长或教学(课代表)班长负责统计同学们的选题情况并制作成Excel表交给老师。但是，设计等需要每个同学自行完成，不得与他人合作完成!另外，学生也可以根据自己对管理系统的理解，自行拟定设计一个题目，但需要与任课教师讨论，得到认可后方可进行设计。

四.课程设计报告的内容和排版要求

1.电子文档中内容及顺序：任务书、课程设计报告正文、附录(若有)。

2.课程设计报告正文要包含设计题目、设计目的、需求分析、系统功能描述(或总体结构图)、系统E-R图、各数据库表的建立(代码)、系统各功能实现(代码)、系统功能评价等，这部分为报告的主要内容，最后写出本次课程设计的结论和心得体会。可参照本指导书第二点设计内容编写。

五. 课程设计工作进度安排

1.准备工作：同学复习课程相关内容;

2.课程设计第1周第1-2天，指导教师下发课程设计任务书;学生确定设计题目、调研、书籍和资料的准备。

3.第1周第3天-第5天：系统需求分析和总体设计。

4.第2周第1天-第3天：数据库的实施、编程。

5.第2周第4天-第5天：完成详细设计。

6.第3周第1天-第3天：编程和测试，撰写设计报告。

7.第3周第4天-第5天：课程设计检查和答辩，提交设计报告及程序源文件(电子版)。

六.课程设计的考核及成绩评定标准

本次课程设计的考核方法是学生实际演示其设计完成的系统功能，并提交个人的设计报告及源文件文档;学生需简要叙述系统设计和开发的设计思路及完成情况，指导教师可根据学生答辩的具体情况随机提出问题，以每个同学的最后得分及其设计报告质量和完成系统的工作质量为评判标准。

课程设计评分标准(参考)

及格：基本能完成任务书规定的任务，所承担的课程设计任务难度较易，无工作依赖性，工作态度一般，设计报告的内容不太完整，图表无原则性错误，条理欠清晰，格式较规范。

中：能完成任务书规定的任务，所承担的课程设计任务难度和工作量一般;设计方案基本正确，有一些分析问题的能力，工作态度尚认真，设计报告的内容尚完整，但分析不够深入。

良：完成任务书规定的任务，所承担的课程设计任务具有一定的难度，工作量较饱满;设计方案正确，具有一定的独立工作能力，对某些问题有见解，工作态度较认真，设计报告的内容完整，观点明确，层次分明，图表清晰，但分析不够深入。

优：完成(或超额完成)任务书规定的全部任务，所承担的课程设计任务难度较大，工作量饱满;设计方案正确，具有独立工作能力及一定的创造性，工作态度认真，设计报告内容充实，主题突出，层次分明，图表清晰，分析透彻，格式规范。

不及格：没有完成任务书规定的设计任务，所承担的课程设计任务难度未达到要求，工作量不足;工作态度不认真，设计报告的内容不太完整，条理不清晰，或有明显的抄袭行为。

七.其他说明

1、参加课程设计的学生应端正学习态度，独立完成设计任务，严禁抄袭他人成果或找人代做等行为，一经发现，其成绩按不及格计。

2、指导教师负责考勤，学生不得迟到、早退或旷课，因事或因病不能参加设计，应按手续事先请假或事后补假。

3、课程设计报告封面按要求统一发给各位同学，请按照指导老师的要求填写封面内容。

第三篇：通信基站(机房)能耗综合管理系统

厦门瑞申自动化科技有限公司 通信基站(机房)能耗综合管理系统

1、系统概述：

通信运营商的蜂窝网基站数量大，分布面广，安装位置分散且情况复杂。 基站大多是租用民房，有些电表由电网公司安装，有些电表为业主安装，表的类 型非常多，既有感应式电度表，也有电子式电度表，还有 IC 卡电表。由于点多 面广，情况复杂，通信公司需要派专人或委托代维公司抄表、维护，以满足基站 的电量核算、 用电分析等能耗日常管理。 特别是近年来， 随着基站数量迅速增加， 用电成本已经成为运营商的主要成本，而且比例还在逐年增加，节能降耗已成为 联通公司重点工作之一。但目前基站用电管理缺乏有效手段：柴油机发电管理混 乱、用电信息分析统计失真。节能目标缺乏科学依据。

针对以上现状，运营商高度重视以信息化手段节能降耗，大力推广企业内 部信息化应用，通过推广新的信息化应用来提高自身的环境管理水平。于是，远 程智能抄表系统(能耗管理系统)开始在联通基站中试点应用。到目前为止，中 国联通已经在部分省市对新建局房和基站试点安装远程智能抄表系统， 提高用电 信息统计准确度和时效性，为“绿色行动计划”节能方案的选择和能耗运行管理 体系建立提供决策依据。 能耗管理系统通过将基站总用电量、空调、开关电源等用电量进行实时监 测并纳入监控系统，可以定期统计不同类型基站的用电参数。能耗监控单元通过 运营商自有网络 GPRS/3G 将数据上传给地市数据汇聚层， 再通过 DCN 网络上传省 级能耗管理平台。完成基站用电量的采集、统计、分析、标杆比对。 1.1 目前的基站能源监控情况

目前通信基站(机房)能源监控和管理中有如下几个问题特别突出： 1.出现供电故障无法及时得知 基站内采用三相供电，有时会出现缺相、三相不平衡、电压偏差超标甚至停 电等各种各样的供电故障。这些故障的出现会严重影响基站内设备的正常运行， 如不能及时发现抢修就有可能使基站设备停机造成通讯故障甚至损坏设备， 导致 严重的损失。 靠人工监控根本就无法及时发现上述的故障。

2、非电力供电基站电费失真 除电力供电基站外，有很大一部分基站都是采用出租房屋方提供的电源， 因场地条件限制，许多电表安装无法规范，可人为私自改动电表或私接电源窃电 的机会很多。由于没有先进的技术手段对此行为进行监督管理，光靠现有的管理 手段，既使有人改电表或窃电，我们的工作人员也无法知道。

3、人工发电时长统计管理混乱

过去，每个基站的常规用电数量、基站突发性断电人工发电时长及电费等数 据都靠人工进行统计，其最大的弊病是方法落后、统计随意性大和数据不精确。 随着基站代维方式的引进，代维单位到基站发电的次数、发电起始时间、人工发 电总时长及该支付给代维单位的路费、人工发电费等数据无法核实，造成很大浪 费。

4、私接基站电源窃电 瑞申产品应用方案

现在所有机房都是无人值守机房，正好给窃电分子有机可乘。加之大多数 人对窃电行为的严重性意识不足，认为窃电不是违法犯罪，移动有钱对这点小钱 不在乎。另外窃电者的窃电手段普遍都比较高明，不通过技术的手段是很难抓到 窃电者的。利用私接电线的手段进行窃电的现象相当普遍。这样的问题基站现场 电表读数是无法真实反映基站实际用电情况的。

5、对于基站的能耗状况缺乏系统的统计资料 由于人工抄表时间不固定，不能进行日抄表，因此很难建立起系统的用电 统计资料。这对于移动公司选择节约基站用电方案，、监测能耗异常变化、测试 节能效果缺乏有效依据。

6、效率低下、效果不好、劳动强度大 由于基站的分布特别分散，不集中，而且都在楼宇顶层上，特别是在郊区 更加分散，抄表的效率极其低下。一个抄表员平均每天仅能够抄 15 个表，每个 抄表员每月以 22 天计算仅能抄录 330 个表。4000 多个基站至少需要 15 名抄表 员。正常情况下，监控人员不可能这样满负荷地工作，因此至少需要 20~25 名工 作人员。

即使如此每个月每个基站也只能检查一次， 对于突发的供电不正常等情况完 全不能应对。除了要抄表之外抄表员还要负责检查 IC 卡表是否余额不足、IC 卡 充值、是否有偷电情况发生、是否供电不正常等等。这些工作有些技术性很强， 不是一般的抄表员能够完成的。

7、用电管理手段落后，导致非主营业务管理成本增加 由于没有有效的科学管理手段，主要依靠人工采集数据，运营商必须投入 大量的人员对基站市电供电单位或个人进行电费核对结算工作。调解用电纠纷， 这样增加了过多的人力资源与管理成本在非主营业务上的耗费。

8、建设基站能源管理系统是合同能源管理项目实施的依据 现阶段公司存在的上述问题，如果不及时采取措施通过增加新技术手段实 施远方用电监控，改变管理模式加以解决，所造成的损失是长期的。投资新建机 房能源综合管理系统，改变现有用电管理模式，及时解决上述存在的问题，所带 来的经济效益是长期的、可持续的，是非常必要的。同时能为《合同能源管理》 项目的实施提供结算依据。 1.2 建设基站能耗管理系统的目的

能耗管理系统建设的目的是对各局站的耗电情况进行精细化的统计和分析， 对各 种节能措施的节能效果进行评测：

1、 准确统计现有局(站)能耗数据，监控站点能耗情况，找出并分析能耗异常 变化的站点。

2、测试、评估基站采用的各种节能措施的实际节能效果。

3、根据标杆站点采集的数据，建立模型，通过分析得到不同条件下最优的节能 措施和方法。

4、对超出同类型基站用电标杆电量的基站，向维护单位及时发出预警信息。同 时，每月通过能耗管理系统统计出实际用电量和报销用电量的差值，如相差比例 超出较大，则基站可能存在偷电现象，随即向维护单位发出预警信息。

5、为联通公司合同能源管理方案的实施提供结算依据。

2、系统建设方案: 2.1 XX 系统建设概述

由于 XX 网点多，且网络规模还在不断扩张，对每个站点的所有回路所有参数实 现计量监测是不现实的，应该根据站点能耗管理的实际监测需求，选择重要的回 路和重要的参数进行监测，选择可靠的通讯方式和可靠的计量数据采集模式，以 节省监测端硬件设备投入为导向，依托功能完善的监控平台来实现能耗管理。

1、数据传输方式的选择： 目前主要的数据传输方式有：

(1)监控单元通过 E1 时隙、BSC、时隙收敛、复用交叉设备、DCN 网连接至监 控中心。

(2)监控单元通过 E1 的数据传输(2M)、汇聚设备、DCN 网连接至监控中心。

(3)监控单元通过 GPRS 无线网络至地市数据汇聚中心。 (4)监控单元接入现有动环监控系统，从动环系统中获取数据。 XX 公司的基站动环监控系统是通过监测模块进行数据采集，然后监控单元通过 两种途径上传至地市监控中心，一是通过传输 2M，借助传输 SDH 设备上传至监 控中心;二是通过 G703-2 协议，借助基站主设备从语音 2M 中划分 1 个时隙传至 核心机房 BSC，数据重新通过 2M 汇总至监控中心。

基站能耗管理系统是一套独立的系统，除了本期的功能规划外，还应具备远期的 功能扩展能力，因此采用原有的动环系统作为接入方案，存在：功能单

一、不易 扩展;传输不够稳定、影响语音质量;牵扯第三方系统、成本不可控;无法实现 专业的电能计量监控、监测面较小。 如果采用 2M 或 2M 时隙的方式，同样面临上诉问题。

根据各站点实际情况，建议基站与地市数据汇聚中心通讯主要采用无线网络 (GPRS)方式。这样的独立组网方式能够简化传输节点，让全类型站点低成本接 入，且能保证整个系统的施工简单、安全、高效、系统功能易扩展。且 GPRS 网 络为联通公司自有网络，站点信号良好，可以为系统提供无成本、安全可靠的数 据传输通道。

2、监控单元的选择：

由于能耗管理系统中，最重要的数据是电能量的采集和分析，并且承担用电费用 的比对核算的任务。因此建议在监控单元中将电量采集与传输设备分开选型。电 量采集选择符合电力 DL/645 规约的智能电表，因为符合电力标准的电表有以下 优点：标准统

一、技术成熟、质量稳定、供电系统唯一认可的计量器具、成本低廉，并可作为计量依据。适合大面积设备投入的应用环境。基站的数据传输设备 选择集电能数据采集、环境参数、开关状态采集、远程控制、GPRS 网络通信为 一体的专业抄表终端。 网络资源丰富的大型机房可选择串口服务器采集智能电表 的方式。 ① 基站监控单元

基站的市电监控可以选择多功能智能电表(符合电力标准)。监控市电的电 能、电压电流、功率因数等参数，基站空调、开关电源等用电设备可以选择导轨 安装的简易智能电表(符合电力标准)。根据具体监测需求和成本预算，监控电 能等参数。几台电表同时接入 GPRS 抄表终端，所有硬件设备采用一体化挂墙安 装。并且预留其它环境、状态、控制、告警接口。 ② 机房监控单元

机房可选择有代表性的列柜安装智能电表，如果回路数量不多，也可以采 用基站的监控方式。 如果接入的导轨电表比较多， 建议采用集中接入串口服务器， 经路由方式传输数据。

监控单元采用智能电表与 GPRS 抄表终端分开选型，一体化挂装具有以下优点：

①将电表与抄表终端分开选型，方便不同类型的基站根据具体参数需求选择电 表，例如较小功率的站点可以采用成本较低的，功能单一的电表。以免造成资源 浪费。

②空调、开关电源、柴油机等用电设备需要单独配置简易电表，可以一起接入抄 表终端，节省投入成本。

③单独的抄表终端可以接入多种类型的智能电表。易于系统扩展。 ④智能电表是成熟稳定的计量器具，宜独立组网。将来数据传输方式发生改变， 本期投资不受影响。

⑤采用专业的 GPRS 抄表终端，自带定时抄表、数据本地存储、远程历史数据查 询、提供多路模拟量、开关量接口。在 GPRS 网络故障时确保数据安全有效。

⑥一体化装置能够减少故障节点，易于施工、检修。 2.2 系统建设方案

1、机房能耗管理系统：

机房能源管理系统平台是一种软硬件结合的平台，通过能耗数据监测采集、基于 能效的指标量化管理和分析应用三个体系的建设，对通信基站、接入网点、模块 局、中心机房内的各类设备能耗(含主设备、电源系统、空调系统、监控设备、 配套系统等)、环境参数(湿度、温度等)进行精细化监测，实现对能耗数据的 汇总、对比和分析，建立适合通信企业的各类能效评估指标和管理流程，为进一 步开展节能措施提供依据。

系统通过监控单元监测机房市电的电参数和每一支路的用电量， 可对以上各电量 数据进行每小时、天、月、年等分时段的统计、管理及分析，能够呈现某个时间段、某个机房、某类设备的用电量数据及所有设备的总用电量数据，并可对其横 向比较、同比、环比，结合基础信息计算得出基站或者设备用电标杆，通过智能 决策分析系统对于用电异常基站或设备及时以短信、语音、工单的方式通知维护 人员，并提出整改意见。

2、组网方案及系统结构：

根据本工程实际情况，采用 3 级组网结构，设 1 个集中监控中心。 第 1 级为监控单元，主要作用是将机房总用电量、空调设备用电量、通信 设备用电量等实时数据进行采集存储，并经 GPRS 网络传送到地市数据汇聚层。

第 2 级为地市数据汇聚层，具有数据缓存功能，接收各监控单元上传的数 据，进行分类、压缩打包，根据省级平台的设置要求，分类别、分时间段上传至 省级监控平台，并为地市管理维护人员提供有效数据，使运维人员掌握机房设备 运行情况，实现量化考核等业务要求。 第 3 级为省级监控中心，监控平台对上传来的数据进行统计、报表管理、 分析，产生各种类型的日统计报表、月统计报表、季统计报表和年统计报表，这 些报表将成为指导节能决策、挖掘节能潜力、优化节能管理流程制度等的有力依 据，以实现能源数据的精确化、具体化管理。

能源管理系统要求功能强大、运行可靠、使用方便，尤其要在海量数据处 理、冗余可靠运行、开放性互联互通等方面占有优势。

基站、核心机房(含汇聚机房和传输干线机房等)、IDC 机房，根据需求在 各计量点配置能耗采集装置，采集电量信息，并通过相应的通讯方式上传汇聚中 心。 网络拓扑见下图：

3、监控单元： ① 基站监控单元：

监控单元选用一体化能耗采集装置，根据站点实际需求，内置多台具有显示功能 的智能电表和具备 GPRS 传输功能的基站专用抄表终端，具有市电及分项电量、 电压、电流、功率因数等用电参数的采集、存储、定时上传、故障报警、GPRS 数据传输、其它环境及开关状态监控等功能，为系统实时提供数据并支持历史数 据查询。

对于基站、接入网点、模块局节能标杆站点的监控单元最大按 4 回路三相交流电 量考虑，监测市电总输入、开关电源、空调等分项用电设备回路。具体需监测的 用电参数可根据此类机房的实际情况适当删减规模，以减少投资。 ⑴ 智能电表的选择： 市电回路

建议采用基站专用智能电表。

●专为通信机房、基站定制的电能计量设备。 ●油机电市电区分计量。

●包含所有动力参数、实现动力监控的廉价方案。 ●防浪涌设计更适合通信机房环境要求。 ●可设置分时计量、为节能降耗提供便利准确的 基础数据。

●可用短消息模块进行远程通信。 ●全天可设置 4 个费率。 ●停电与缺相事件记录。 ●专为通信机房、基站定制 分项设备回路

建议采用导轨式安装电能表。符合电力规约，价格低廉、安装简 单、结构紧凑、稳定可靠、可根据参数需求选择型号。 ⑵ GPRS 一体化抄表终端的选择：

建议采用集采集、控制、GPRS 通信于一体的基站专用抄表终端。 ●同时接入多台电表(至少 4 回路) ●同时抄录多台电表的多个用电参数

●同时接入多路模拟量设备 (至少 4 路， 用于用电设备的温度、 湿度的远程监测)

●同时接入多路开关量(至少 8 路，用于用电设备开关状态、非法侵入、设备防 盗等检测报警)

●至少 2 路控制输出接口(用于远程控制设备等功能的增加) ●远程参数的设置和维护 ●抄表方式、抄表时间间隔可自定义，用电数据本地存储(以防止 GPRS 网络故 障造成重要数据丢失) ●现场故障信息实时主动上报 ●故障信息短信告警

●内置大容量 FLASH 存储器，数据自动采样存储(存储方式可设定)，支持历史 数据检索

●支持常用电表通讯规约 ，如 DL/T645-1997 、DL/T645-2007 等 内置时钟，精确记时

●提供终端主动上传数据、事件触发上报、定时上传数据和远程实时召测数据等 多种数据上报方式

●完善的 GPRS 通信机制，上电后自动登入 GPRS 网络，掉线自动重联 ●终端采用双电源设计，通信模块独立供电，确保终端不死机 ●终端电磁兼容性能优良，且具有较强的温湿度自适应能力

GPRS 抄表终端内置 GPRS 模块， 通过无线 GPRS 方式， 将数据上传地市汇聚中心。 其优势是独立于传输系统、动环系统的通信，并符合电量计量系统按时间间隔上 传数据的需求。然后将采集的经打包处理的数据送到监控中心服务器(设置固定 公网 IP 地址)，服务器进行解包分配处理，供能源管理分析使用。建议申请联 通公司的内部专网业务，为各端站 SIM 卡绑定联通内网固定 IP。

电表、接线端子、通信模块建议采用墙挂式一体化结构，减少系统故障节点;一 体化装置结构，结构紧凑，所需空间小，同时接线方便，可以根据现场实际空间 选择挂箱大小，即保证了工程实施的可行性，也便于今后的日常维护。 ② 机房监控单元： ⑴ 回路较少的机房

建议采用基站监控单元的方案，通过 GPRS 网络传输数据。以保证系统的统一性

⑵ 回路较多的机房

建议根据实际回路情况及预算，采用多路智能电表结合串口服务器的方式，通过 路由接入系统。目前市场上缺乏多回路接入的智能电表，无法做到一台计量装置 同时接入几十个回路甚至上百个回路，无国家标准，没有技术保障。建议根据实 际需求尽量减少监测回路，达到减少投资的目的。

注：由于机房具体结构、配置无法全面了解，所以方案先大致给出。根据不同类 型的机房实际选择施工方案。

4、地市数据汇聚层：

地市数据汇聚中心主要由操作员工作站、采集服务器、交换机、能源管理系统软 件等组成。主要接收各监控单元上传的数据，进行统计、分类、打包压缩处理， 有一定的数据分析功能;在未上传至省级监控平台数据之前，数据进入缓存区， 按照省级监控平台设置的时间，分时间段将数据上传至省级监控中心，暂定每 1 小时上传 1 次数据。 地市数据汇聚中心运维人员可以通过 WEB 网页方式登录浏览、 管理所在地市机房 的能耗、设备用电情况。

地市数据汇聚中心能够接收现有机房动力环境监控单元及其他监控单元采集的 数据，第三方监控单元采集的数据需满足地市汇聚中心规定的格式、精度，并需 满足地市监控中心采用的传输方式。 地市数据采集及上传管理系统安装在现有各地市监控中心内。 地市数据汇聚中心设备能够接收来自以太网、2M(155M)、GPRS 等的数据，将 地市机房和移动网基站数据通过 DCN 网上传至省级监控中心。

5、省级监控中心：

省级监控中心主要由存储设备、服务器、操作员工作站、能源管理系统软件、数 据库软件等组成。省级监控中心设备能够与 DCN 网连接，可以接收各地市监控中 心上传的数据，并根据数据做存储、计算、对比分析，生成报表，为节能减排及 设备运营维护提供参考数据。 通过省级监控平台可以授予各地市数据汇聚中心管理人员的权限， 即各地市的管 理人员只能看到和管理所负责地市机房的信息，其他地市的机房情况是看不到 的;或者只能浏览无法删改。

省级监控中心操作系统安装在现有省集中监控中心内，存储、服务器等设备安装 在省集中监控机房内。建议数据存储时间为 5 年。 软件功能

能源管理监控软件除具有方案必须的功能以外， 还应具有自行填写报表上报 至省级平台的功能，如水、油等数据报表。

系统必须为开放式，能够实现与其他软件的对接，如资源管理系统、ERP、 电费管理系统等。同时，方便第三方监控单元的接入，但第三方的监控单元需满 足软件数据采集的规定格式、精度。

软件具备后期升级、扩容、再开发功能，能够实现新旧版本的平稳过渡， 不影响系统的正常运行。

系统软件应能够实现数据、图形、模拟图、柱状图等多种图形的相互对比、 标杆对比、与历史数据对比，并能够通过地图的方式，实现站点的定位管理。还 应具有告警功能，能够灵活设定参数，对站点分类，设定标杆，将超过标杆指标 的站点实施告警，方便实施节能措施。 操作系统采用 UNIX 系统，方便实现后期超大系统的操作。

能源管理系统分析包括局(基)站分类、能耗采集、数据分析三部分，通 过典型模型对现有局点进行分类，并在各类局站中选取标杆站点。对标杆站点进 行精确地能耗计量和采集，根据站点情况和采集的数据建立数学分析模型，经过 后台分析和必要的数据处理，得出站点能耗、验证节能方案、站点能耗分级等功 能。

通过对各用电设备的实时监测及对比，及时更换高耗电量的设备，淘汰冗 余设备，不断提供设备的高可靠性，降低设备对机房环境的依赖。 2.3 系统建设规模及配置

1、监测点规模 略

2、监控中心配置

本期工程共建设四个地市，地市中心本期按 2120 路汇聚能力考虑，后期根据需 要相应扩容。地市汇聚数据的存储时间为 1 年。省级监控中心本期按 4 个地市考虑，支持 7352 回路的数据处理能力，具备 远期扩展到 17 地市的处理能力，数据存储时间按 5 年考虑。

服务器操作系统选用主流 UNIX、 商用数据库选用 Oracler 等大型数据系统， 应用软件采用 InduView 或同等处理能力的软件。UNIX 服务器具有高效、稳定的 特点;操作系统内核采用固定时间片等机制，具有稳定、安全的特点;相对于 Windows，UNIX 系统很少受病毒攻击;其突出的稳定性，使 UNIX 系统广泛应用 于金融、海关、军事等要害部门。

操作员站建议采用 Windows 操作系统，操作界面良好。这样搭建的混合系 统，结合了 UNIX 的高可靠性和 Windows 的易用性，是大型自动化系统建设方案 的首选。 应用软件应是面向企业能源计量计费的专业软件， 采用一体化分层设计， 跨平台、规模可伸缩，具备强大的数据通讯网络互联和数据共享能力，经众多现 场的应用实践，具有技术先进、功能强大、应用灵活、标准开放、稳定可靠等特 点。它对于 UNIX/Windows 混合平台有着良好的支持。

系统应具备十万点以上数据的处理能力，数据采集系统通过任务管理器管 理采

集任务，保证能源原始数据不丢失，并支持周期定时数据采集、随机采集数 据、自动数据补测、人工历史数据补测，按照时段、区域、用户性质等多种费率 计算费用。

根据能量计量监控系统业务逻辑复杂度、业务数据、通讯及报表数据量以 及适当考虑未来系统功能扩展的需要。

服务器统一布置在省级监控中心和地市数据汇聚中心服务器机柜上，各配 置一套 KVM/液晶折叠套件，方便管理和维护。应用软件支持分层分布式服务， 故上述服务器节点 “可伸缩”，可根据情况裁剪硬件数量。为方便以后数据扩 容及高的处理能力，服务器采用高可靠性小型机。 历史数据服务器：负责以统一的数据管理机制采集各计量单元基础数据， 以多种方式接收所有终端站的数据，支持多种通信方式，能适应有线、无线各种 信道，与历史服务器之间通信采用局域网，支持多种网络协议。

完成数据接收、处理、接收客户端 HMI 数据请求、数据变更事件发布等核 心调度功能。将实时数据进行分析、运算、归类等处理，建立相应的数据库，经 局域网向操作员工作站及其他客户端提供系统运行数据， 并接收来自人机会话界 面的各类操作命令、系统管理指令等。有一个容量大、存取速度快的数据库，分 模拟量库、数字量库和其它一些系数库以及参数缓存库，这个数据库易于扩充。 两机互为热备用，能进行无缝自动切换，保证主备机数据的一致性，一台机器停 用时不影响系统运行;同时具备手工切换的能力。 考虑到可靠性，采用双机热备。 存储空间计算

本期能源管理系统工程地市数据汇聚中心按 2120 路汇聚能力考虑，后期根 据需要相应扩容，地市汇聚层的存储时间为 1 年。

省级监控中心本期按 4 个地市考虑，支持 7352 回路的数据处理能力，具备 远期扩展到 17 地市的处理能力，数据存储时间按 5 年考虑。

3、系统软件： 本系统为标准能源管理系统，仅提供基础功能，具体可根据 用户实际需求进行功能完善。

3、1 系统登录平台 系统具有完善的操作管理功能。 为保证系统安全， 系统必须输入工号和密码， 经系统确认后方可允许进入系统，进行操作。 (系统登录平台)

3、2 设备管理

(1)、基站信管理包括：基站名称、基站地址、行政地区、部门、基站添加时 间、基站类型、是否标杆站点等信息管理。 (基站管理)

(2)同类基站标杆基站配置表

(3)抄表终端管理包括：终端地址、终端名称、终端添加时间、隶属基站、终 端状态等信息管理。 (抄表终端管理)

(4)电表管理包括：终端名称、电表地址、电表名称、电表型号、电价单价、 供电类型、生产厂家、电表协议、电表添加时间等信息管理。 (电表管理)

(5)定时抄表设置：1 个终端可以同时连接多台电表，可对每台电表的 4 个电 表参数进行整点存储并可自定义存储时间。 即使遇到网络故障也能保证数据不丢 失。 (定时抄表设置)

3、3 检测、实时监控功能

基站能源管理系统采用先进的技术， 实时检测当前设备交流的各项参数以及交流 总用电量，并且检测数据准确无误。

(1)电表数据：可以按照时间段查询任意基站下终端，任意终端下电表的所有 定时电表参数。 (电表数据)

(2)终端实时召测：可实时召测任意基站下终端的模拟量、开关量、继电器等 参数。 (终端实时召测)

(3)电表实时召测：可实时召测任意基站下终端，任意终端下电表的参数。

(电表实时召测)

(4)终端继电器控制：可实时控制任意基站下终端继电器的开合状态。 (终端继电器控制)

(5)在线终端状态：页面显示目前系统所有在线终端情况和各个终端的模拟量、 开关量、继电器等参数。 (在线终端状态)

3、4 告警

页面按时间显示所有终端告警信息：包括终端地址、告警编号、通道类别、 当前值、正常值、告警时间、阅读状态、阅读人员等信息。 (告警信息)

3、5 统计分析

(1) 基站各设备每日电量报表 (2)对比基站各用电参数报表

实现任意时刻(时段)设备，单个基站或某一类型基站(如相同直流负荷、板房、 自建变压器等) 的用电功率、 用电总量的分析， 并对数据的各项横向比较、 同比、 环比。例如直流负荷 20-40A 的基站用电量对比分析：

(3)基站用电设备用电量统计报表

(4)对基站下终端的电表可按时间(小时、天、月等)和浏览方式(图标、表 格、Excel 等) (用电统计)

3、6 系统设置

系统可对行政区域、公司管理、部门管理、职位设置、角色管理、工号管理 等进行设置，设置不同等级的工号和密码，以限制不同人员的操作范围。 (系统设置)

4、系统的功能与特点：

4.1 安全可靠：安全性由三方面构成： 1)ORACLE 数据库是大型的、多用户的数据库，它的安全性高，允许多用户同时 使用同一数据库而不会破坏完整性， 用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据 的安全; 2)系统对用户实现分级授权管理功能，通过检查使用者的名字和授权密码，赋 予使用者相应的操作权， 借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库 和硬件设置。 3)防火墙功能及完善的数据备份功能，防备系统受到人为的恶意攻击，数据备 份功能确保在硬件系统故障时， 也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地启动抄 表系统。 4.2 完善的系统日志： 系统日志记录了进入系统，离开系统，收费，设置硬件，改变运行参数操作等及 操作者，操作时间，凡是改变数据库的操作都被记录下来。 4.3 抄表速度快： 抄表快、 数据准确， 抄表时 PC 机只读采集器的数据， 数据传输采用 1200 波特率， 传输速度快，并对每个数据块都有效验码，保证了传输的准确性。 4.4 广播对时功能： 该功能使得系统中的所有电能表的时间基准与 PC 机保持一致，对时成功后，由 电池供电的电能表内部时钟，不再需要 PC 机的干预。因此，只要保证在对时时刻，PC 机的时间是正确的，以后在运行的过程中，改变 PC 机的时钟并不会影响 电能表的时间。 4.5 自动抄表功能： 按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，系统便会依次拨号去 抄采集器或电表内的数据。 对于抄不上数据， 系统会自动补抄或人工发命令补抄。 4.6 电量冻结功能： 可以方便地定义总表， 安装和删除总表， 给总表分配分表。 通过安装适当的总表， 结合抄冻结数据功能，就可得某一特定的时刻的总表读数，各分表的读数(由此 得到读数和)，就可以计算出某部分电路的电能损耗，为确定电费提供依据。 4.7 电费管理功能： 收电费前，统一抄录一次电费数据。当确保数据库内的数据反映最近的电表读数 后，利用程序中的功能自动计算出当月用电量和电费。交纳电费时，只需输入用 户号，当月用电量和电费由程序填写。每笔电费都有详细记录，便于对帐。 4.8 设备管理功能，如告警： 开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警、倾斜或移动报警等;控 制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电 48--72 小时内 仍可抄表和监控。本系统结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容 发短信给相关的管理人员。

5、总结：

对于联通公司来说，基站要做到精细能源管理，以目前的现状，需投入大量 的人力、物力和财力。因为数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不便。 利用 RS5011G 远程抄表一体化终端进行监控,自动读取相关数据并加以分析， 还可进一步进行远程控制或设备维护，可减少人力资源、缩短修护时间并节省专 线建设成本。 瑞申产品应用方案

第四篇：电力通信网网络综合管理系统

电力通信网网络综合管理系统是武汉擎天信息产业有限公司自主开发的针对电力通信网中各种子网络、系统、设备、动力环境的运行进行综合监测、控制和管理的行业应用软件。 应用范围

( 建立国调、网(省)调、地调通信网综合管理中心

组成不受地域、行政级别限制的各级通信网管理系统(

( 组成即能分层、分地域，又能交叉互联的通信网管理系统网络

实现对各种通信设备、通信系统的监控、管理(

( 实现各种电源及环境设备的监控、管理

系统具有显著的综合能力

( 广泛的包容能力：系统的功能包含实时监测、控制、故障管理、运行管理和资源管理。系统管理范围包括各种子网络、系统、设备、动力环境、光缆、电缆、线路、电路、配线等。

( 强大的综合能力：各种监控设备、管理功能、管理数据综合在统一平台之下，近百协议。

( 各种数据采集系统，多种网络互联能力。

( 迅速用户化能力。

系统性能

全面性

从监控到管理，从通信网、通信设备到通信资源，从运行到维护管理统一考虑，周密设计。不像目前网管业界的许多公司采用的临时拼凑的解决方案。

系统的容纳性

高水平的对象化数据库，强大的协议处理能力，丰富的协议转换积累。系统的实际容纳能力较网管业界许多公司有强大的优势。

实用性

符合实际的有针对性的开发，长期针对电力通信网应用的研究使系统实用、好用，符合电力通信网的管理组织和管理过程。较许多电信网管系统更有优势。

持续发展能力

从事电力通信网管系统开发的历史悠久，经验丰富，系统自主开发，适应能力、可持续开发能力强。开发队伍稳定，能为用户提供好的服务。

INMS网管平台特点

( 完全参照TMN的思想设计，继承TMN系统的开放性、信息组织性和可扩性的特点;( 采用对象化的方法组织数据，定义网元;

支持网管系统的网络化，支持分布式网管系统的结构;(

( 高效率的计算方法，高效处理数据、高效存储数据、高效利用硬件平台;

( 优越的实时性能，利用高效的调度算法和有效的内存映射算法，十分有效的提高了系统实时性指标;

( 增强功能的信息服务接口。

系统的技术特点

自主知识产权

通信网综合网管监控系统是在十多年监控、网管系统应用成功和失败的经验基础上完全

由武汉擎天信息产业有限公司自主研发而成的。

武汉擎天信息产业有限公司是国家认定的软件企业，通信网综合网管监控系统软件是获国家有关部门认定的注册软件。自主知识产权的主要优势在于：

( 系统符合我国电力通信的实情，产生于电力通信的需要，服务于电力通信的应用，发展于通信技术的前沿;

( 研制单位对系统软、硬件结构的清晰思路，提供给系统很强的可扩展性、兼容性和用户进行二次开发的可开发性。甚至可以是研制和使用者一起根据实际需要进行功能扩展等工作;

( 系统扩展所需周期短，成功率高而投入少，每次投入的结果是成功和效益的累计。正是系统的可扩展性，它支持建立各种规模的系统，然后根据发展和应用需要进行扩展，在系统的应用中有的已是它的第三期工程，这充分说明自主知识产权的系统可扩展性和连续性;( 有一批稳定的，一直在从事这个领域研究、开发的技术人员。

对象化数据库与网管功能

通信网综合网管监控系统采用面向对象的关系型数据库作为系统的数据基础，它决定了系统的强大动态网络描述能力和其在管理、控制、分析通信网络方面的强大功能，提供多种数据处理的应用程序分析，利用这样的对象数据和对象之间的关系，达到对网络分析的目的，为网络的智能化管理提供强有力的工具。

实时管理信息服务(OMIS)

网管系统间互联：

网管系统在实时信息数据处理方面与目前大多数监控管理系统及电力调度自动化系统的不同之处在于网管系统设计了管理信息服务模块(OMIS)，专门用于实现实时数据信息的存取、操作、设置、调度及定位功能，支持应用程序、联网接口、协议转换单元对实时数据的服务请求，为网管系统提供了强大的实时数据联网功能。

在管理信息服务的基础上网管系统实现了各种实时数据联网功能，主要包括：支持网管系统网络化;支持多网管中心分层管理的模式;支持网管系统之间的对象互操作功能;支持通信网络分割的分层监控和管理;可构造分布式的网管系统;可按地域分布将网络划分为若干管理域;支持远程实时数据访问服务;支持通过WEB的实时数据访问服务等。系统的互联包括：实时数据互联、互操作支持、管理数据共享等。

网管通过系统之间的接口转达请求到对象所在的系统，来实现请求数据的要求，在这种情况同样响应通过系统之间的转达实现。这一技术特点对电力通信网、省、地区建立网管中心和网管分中心，实现网管系统的网络互连提供了条件，并且已经成功实现江苏等省一级别的全面联网。

转换和接口协议

因为我国电力系统内采用的通信设备和系统的种类繁多，有相当一部分设备和系统的接口和协议是非标准化，给综合接入这些系统带来很大难度。一旦不能成功接入，那么也就不能对本地区的整个通信网络进行监测和管理，这样的网管系统是不全面的。经过多年的努力我们的系统已接入几乎全部的国内外通信设备和系统，无论是在规约破译、数据转换还是对各个系统的接口类型上都积累了大量的经验，其综合接入能力在国内领先于同行。已完成的对部分设备和系统进行破译、转换接入。

扩展和综合集成能力

这些综合接入的系统有：

QTI-EM IP网管系统，实现对网络IP设备、操作系统、应用系统等进行监测;

光纤光缆自动监测和管理系统，实现对光缆故障的监控管理，预报光缆隐患，统分析光纤网的性能;

通信站动力环境监控管理系统，实现对基站电源和温度、烟雾、湿度、防盗等环境的监控管理;

通信网地理信息管理系统，将通信光缆、电缆、杆塔、管道等户外设备的地理位置和各种实时或离线的数据有机的结合在综合网管的数据库内，实现决策于千里之外，运筹于屏幕之间的功能。

这些系统既可以作为综合网管的子系统模块和综合网管融为一体，又可以作为独立系统运行。

第五篇：变电站综合自动化通信系统研究

新一代变电站通信系统研究综述

摘要：介绍了变电站自动化系统中通信网络的作用、通信网络的性能要求、网络的结构模式和网络通信体系及报文分类，主要探讨了分层式变电站自动化系统通信网络方案选择和设计过程中需要遵循的原则，给出了电压等级和复杂程度不同的变电站自动化系统通信网络的具体方案。

关键字：变电站自动化

; 通信技术

; 嵌入式以太网

0 引言

随着计算机技术和通信技术的发展，尤其是网络技术的应用，变电站自动化系统在通信技术的推动下发展成为典型的分层分布式结构。该结构一般分为 3层:变电站层、间隔层和过程层。其中, 过程层包含变电站内的生产过程设施, 如变压器、断路器及其辅助接点、电流和电压互感器等, 主要负责现场数据采集、提供 I /O 接口等; 间隔层包含测量和控制单元, 负责该单元线路或变压器的参数测量和监控, 断路器的控制和连锁等。变电站层包含全站性的监控主机,通信及控制主机, 实现管理等功能的工程师站[1]。

变电站自动化系统的通信任务一方面是实现站内通信功能, 完成对全站

一、二次设备和装置运行情况的数据信息采集和控制命令的传输; 另一方面完成与上级调度或集控中心的通信, 向上传送变电站运行的实时信息, 接收和执行上级下达的控制命令。由于数据通信的重要性, 可靠的通信成为系统的技术核心, 加上变电站的特殊环境和系统要求, 对变电站自动化系统的通信提出了以下要求: 快速的实时响应, 即变电站自动化系统要求及时地传输现场的实时运行信息和操作控制信息, 在电力工业标准中对系统都有严格的实时性指标, 网络必须很好地保证数据通信的实时性; 高可靠性和抗干扰性, 即变电站内通信环境恶劣, 干扰严重, 网络的故障和非正常工作会影响整个系统的运行。 因此, 变电站自动化系统的通信系统必须保证很高的可靠性。

1. 通信在变电站综合自动化系统中的作用

通信技术的发展使变电站自动化系统较以往控制模式产生了巨大的变化，由早期集中式微机控制系统发展为分层分布式的系统结构，从而达到：(1)实现变电站无人值班或少人值班。(2)不仅完成变电站遥控、遥调、遥信、遥测的功能，而且主站可以通过通道传送图像信号，实现遥视功能。(3)数据传输更快，实时性更强。(4)系统工作可靠性高，间隔层与变电站层只通过通信网连接，任一层设备故障，不影响其它设备正常运行。(5)灵活性高，网上增加或减少触点非常方便。

由于数据通信在变电站综合自动化系统内的重要性，经济可靠的数据通信成为系统的技术核心，而由于变电站的特殊环境和综合自动化系统的要求，使变电站综合自

1 动化系统内的数据网络具有以下特点和要求：(1)快速的实时响应能力。变电站综合自动化系统的数据网络要及时地传输现场的实时运行信息和操作控制信息，在电力工业标准中对系统的数据传送都有严格的实时性指标，因此网络必须很好地保证数据通信的实时性。(2)很高的抗干扰性能及可靠性。变电站内通信环境恶劣，干扰严重，而电力系统通信网络的故障和非正常工作会影响整个变电站综合自动化系统的运行，因此，变电站综合自动化系统得通信子系统必须保证很高的可靠性[2]。

2. 通信网络的性能要求及结构模式

变电站自动化系统通信网络是影响整个系统性能的重要因素。变电站自动化系统对内部信息数据传输的实时性、可靠性要求很高;另外，由于分期建设、设备改造、功能升级等原因，通信网络还必须具备很好的兼容性、开放性和灵活性。在1997年8月国际大电网会议上，WG34.03工作组提出了变电站站内通信网络传输的时间要求：(1)设备层和间隔层之间、间隔层内各设备之间、间隔层各间隔单元之间为100ms;(2)间隔层和变电站层之间为10000ms;(3)变电站层各设备之间、变电站和控制中心之间为1000ms;(4)各层之间的数据流峰值为：设备层和间隔层之间数据流大概为250 kb/s，取决于模拟量的采样速度，间隔层各单元之间数据流约为60 kb/s或130 kb/s，取决于是否采用分布母线保护;间隔层和变电站层之间及其他链路之间数据流大概在100 kb/s及以下。

长期以来变电站自动化的通信较多地采用串行总线，近年来现场总线在变电站自动化通信中的应用取得了巨大的成功。变电站自动化系统的通信网络结构一般是基于以太网/总线的分层的拓扑结构，通信技术主要有RS-422/48

5、CAN总线、LonWorks网、以太网等。随着计算机和通信技术的进步，系统网络化和体系开放性成为发展的趋势，以太网技术正被引入变电站自动化系统过程层的采集、测量单元和间隔层的保护、控制单元中，构成基于以太网的分层式变电站自动化通信网络系统，尤其是嵌入式以太网技术在电力系统中的应用越来越广泛[3]。

3.网络通信体系及报文分类

IEC TC57 按照变电站自动化系统所要完成的测量、控制和保护三大功能从逻辑上将系统分为3层，即变电站层、间隔层和过程层，并定义了9 种逻辑接口。如下图1 所示：④⑤用于过程层和间隔层之间通信，①③⑥⑨用于间隔层内部及与变电站层的通信，⑧是间隔层之间通信。对于该网络结构，决不是短期内就可以实现的，它需要电力一次、二次设备生产商共同努力才能实现。针对目前的情况，一次设备的智能化虽然已有学者开展研究，但还没有带网络接口的产品出现，所以建议采用两种渐进的方式，首先过程层仍采用硬线连接，而间隔和厂站采用以太网通信，另外可在一次设备和二次设备之间加入智能I/O 单元，来实现接口④⑤[4]。

变电站层①③⑥⑨⑧间隔层间隔层间隔层④⑤④⑤④⑤过程层过程层过程层

图1 基于以太网的变电站自动化系统结构

定义了7 种类型报文，即：快速报文、中速报文、低速报文、原始数据报文、文件传输报文、时间同步报文和具有访问控制的命令报文。通过分析和研究，笔者从时域的角度，把上述变电站自动化系统中7 种类型的报文分为3 种类型通信：周期性通信、随机性通信、突发性通信。(1)周期性通信原始数据报文属于周期性通信，主要是过程层通过接口④，周期性地向间隔层传递过程采样数据。根据设定采样频率的不同，传输一般要求在3ms 或10ms 内完成。(2)随机性通信低速报文、文件传输报文、时间同步报文和具有访问控制的命令报文属于随机性通信，这类通信一般符合负指数分布，传送报文的数据量大，但时间稍宽松。(3)突发性通信快速报文、中速报文属于突发性通信，报文数量少，但时限要求高。

4. 通信控制器模式

通信控制器模式又称为4层模式，在这种模式中变电站自动化系统的通信网络共分为4个层次：过程层、间隔层、通信控制层、变电站层，如图2所示。在四层结构中，变电站层和通信控制层一般采用以太网通信，过程层和间隔层采用RS- 422/48

5、CAN总线、LonWorks网。这种结构通过通信控制器可以快速实现站内网络通信，成本较低，早期应用非常广泛，目前仍在许多低压变电站和少量220 kV及以上高压变电站当中应用[5]。但是当间隔层设备较多时通信控制器就会成为影响系统性能的瓶颈，虽然可以通过双通信控制器来改善，仍然难以克服通信故障率增加、效率降低等问题。

3 监控机1站控层监控机2 监控机m... 远方调度以太网通信控制层值班通信控制器备用通信控制器RS2

32、RS485或现场总线间隔层智能电子装(IED) ...智能电子装置(IED)过程层一次设备

图2通信控制器结构框图

4.1 嵌入式以太网在变电站自动化系统中的应用模式[6] 嵌入式以太网作为变电站自动化系统的内部通信网络, 有2 种应用模式:①每个智能电子装置( IED ) 配置1个嵌入式以太网接口,每个IED作为一个以太网节点直接连到以太网上;②几个IED通过RS485,MODBUS 或现场总线等方式连在一起,然后用嵌入式以太网接口作为一个以太网节点连到以太网上。从国外的应用情况来看, 这2种应用模式分别以GE 公司的GESA系统和GE-Harris 公司的PowerComm 系统为代表。在选择嵌入式以太网应用模式时, 本文主要考虑了如下因素:①超高压变电站系统的二次系统一般都是基于间隔(bay) 设计的;②超高压变电站自动化系统内部通信网的可靠性要求很高, 要求可方便地构成双网结构; ③成本问题;④产品向下兼容性问题。基于以上考虑, 本文提出了以太网与LonWork s现场总线相结合的方案。如图3所示。

变电站层后台机工程师站远方机10Mbit/s以太网监控网1 10Mbit/s以太网监控网210Mbit/s以太网录波网 间隔层测量单元1...测量单元n设备层装置11...1间隔层装置1n...装置n1...间隔层n装置nn 图3 以太网与LonWorks 网相结合的系统方案配置

以间隔为单元, 将站内通信网设计为2 层, 间隔以上用10Mbit/s嵌入式以太网构成站内通信的主干网络, 该网络负责后台机、远动机等PC 机和各间隔进行通信。在

4 间隔内部用LonWorks现场总线把各保护装置连在一起。LonWorks网上的信息通过间隔层的测控单元上传到主干网上。测控单元是整个方案的核心和关键。测控单元完成两大功能: 通信功能和测控功能。这种方案实际上将嵌入式以太网与LonWorks现场总线技术相结合, 发挥了各自的优势。底层的各种保护设备可不做任何改动, 保持了产品的向下兼容性。

新型通信网络与CSC2000系统原有网络相比,具有以下一些优点:①网络带宽资源大大增加; ②故障录波数据上传速度大大加快;③易于与PC机接口;④易于与广域网相连。

5. 通信网络方案选择[7] 网络通信方案是构成变电站自动化系统至关重要的环节，由于变电站的特殊环境和自动化系统的要求，并且受到性能、价格、硬件、软件、用户策略等诸多因素的影响，其通信网络方案的选择很难一概而论，不同类型的变电站对自动化系统的通信网络有不同的要求，变电站自动化系统的网络通信方案选择和设计应遵循下列基本原则：通信网络具有合理的分层式结构;各层之间和层内选择适当的通信方式;高可靠性和快速实时响应能力;优良的电磁兼容性能。基于以上基本原则，给出电压等级和复杂程度不同的变电站自动化系统通信网络方案。

(1) 低压变电站通信网络

对于35 kV变电站和110kV的终端变电站可采用RS-422/485的总线结构网络;若规模较大时则应考虑选择CAN总线、LonWorks网等现场总线网络。RS-422/485串口传输速率在1km内可达100kb/s，RS- 422为全双工，RS- 485为半双工，访问方式为主从问答式。RS-422/485网络的缺点是接点数目较少，不易实现多主冗余，通信有瓶颈问题，还有信号反射、中间节点问题。

(2) 中压变电站通信网络

中型枢纽110kV变电站的多主冗余要求和节点数量增加使RS-422/485难以胜任。CAN总线、LonWorks网一般可以胜任。500 m时LonWorks网传输速率可达1 Mb/s，LonWorks网在监测网络节点异常时可使该节点自动脱网，媒介访问方式LonWorks网为载波监听多路访问/冲撞检测(CSMA/CD)方式，内部通信遵循Lon Talk协议，LonWorks网为无源网络，脉冲变压器隔离，抗电磁干扰能力很强，重要信息有优先级。CAN总线是是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，在小于40 m时通信速率可达l Mb/s。

CAN总线的一大特点是废除了传统的站地址编码，而对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络的节点数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，数据段长度最多为8个字节，可满足工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求，8字节不会占用总线时间过长，保证了数据通信的

5 实时性。

(3) 高压及超高压变电站通信网络

220kv及以上变电站节点数目多，站内分布成百上千个CPU，数据信息流大，对速率指标要求高(要求速率130kb/s)，现场总线网络的实时性、带宽和时间同步指标会力不从心，应当考虑基于以太网的通信网络。以太网为总线式拓扑结构，采用CSMA/CD介质访问方式，物理层和链路层遵循IEEE802.3协议，应用层采用TCP/IP协议,传输速率高达10Mb/s，可容纳1024个节点，距离可达2.5km。

由以上分析可见，具体采用何种方案应当在遵循有关基本原则的基础上根据变电站的电压等级、具体情况、成本等因素综合考虑。

6. 结论

在设计变电站自动化系统通信网络方案的过程中，应遵循变电站自动化系统通信网络设计的基本原则，结合实际情况选择适当的网络结构和通信技术，针对不同电压等级和复杂程度的变电站有着不同的解决方案。在本文中提到基于嵌入式以太网的变电站自动化通信网络。这也是未来发展的趋势，为了实现变电站自动化通信系统更好的开放性、鲁棒性和互操作性，对基于嵌入式以太网的变电站自动化通信网络的优先级和实时性等问题需要重点考虑。

7. 文献资料

[1]王晨皓.现场总线技术及其在变电站自动化中的应用[J].河科学,2004,22(6):859-862. [2]李静,于文斌.以太网在变电站自动化系统通信中的应用[J].电力自动化设备，2006,7. [3]任雁铭,操丰梅,秦立军等.基于嵌入式以太网的变电站自动化系统通信网络[J].电力系统自动化,200l,25(17):36-38.

[4]孙军平,盛万兴等.新一代变电站自动化网络通信系统研究[J].中国电机工程学报，2003,3(23):16-19. [5]王海峰,丁杰.对变电站内若干网络通信问题的探讨[J].电网技术,2004,28(24)：65-68,73.

[6]任雁铭,秦立军,杨奇逊.变电站自动化系统中内部通信网的研究[J].电网技术,2000, 24 (5). [7]王飞,刘洪才,潘立冬.分层式结构变电站自动化通信系统研究综述[J].华北电力大学学报,2007,34(1):22-25.