摘要：随着我国社会的发展，我国的用电量越来越大。我国电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，是为实现用电管理和用电智能化而建立的辅助系统。在传输网络方式的选择上，现状存在着不足及缺陷，本文介绍和深化设计关于该系统在传输网络问题，并提出适合智能电网用户信息采集系统的传输网络方式。
关键词：智能电网；用电信息采集；传输网络；现状分析
引言
智能电网是以特高压电网为骨干网络、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化和互动化特征，包含发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。
1 系统架构组成
智能用电是智能电网的重要环节，其是连接供电部门与用户的枢纽，其所实现的双向互动供电，将会实现电网企业与电力用户之间的信息互动、需求交互、和谐共赢，使得社会效益最大化。用电信息采集系统是智能用电的技术实现，是用来测量、收集、储存、分析和运用用户用电信息的完整网络和系统。用电信息采集系统的建立将彻底改变电力流和信息流单向流动的现状，为用户与电网的双向全面互动提供平台和技术支持。
2系统现采用的通信方式及场景
通信网络采用固定的双向通信网络，能够每天多次读取智能电表，并把表计信息近于实时地从电能表传到数据中心。同时，用电信息采集系统可以把每天的实时电价信息传递给用电终端设备，使用户可以根据电价信息及时调整用电策略和用电时段。它接受电表的计量值和电力公司的价格信息，并把这些信息连续地、近于实时地显示给用户，使用户能及时、准确地了解用电情况、费用和市场信息。
3 深化设计通信组网技术架构
用电信息采集系统根据应用场景不同可分为3种，高密度区域（居民区、商业区、工业园区）、低密度区域（别墅区、边远山区）、专线、专变、配变考核计量点。针对每种应用场景，需要从经济性与可靠性等角度对通信方式进行选择。专线、专变、公用配变考核计量点，一般采用如下通信方式：电能表与集中器之间通信距离小于200m，一般采用RS485连接。
3.1 网络方案比较
以下分析单环单结点、单环双结点、双环双结点等冗余网络方案的特点。
3.2 单环单结点
单环单结点就是典型的超级冗余环（单环）结构，如图一。
该允许环网中出现一个链路故障。当某一条路发生接故障时，交换机的冗余机制能够瞬时激活备用链路，并在最多200ms的时间内恢复全网的通信。但是该方案属简单的冗余方案，当出现交换机、终端设备等硬件出现故障时，将导致网络的单点故障。
3.3 单环双结点
单环双结点方案是单环单结点方案的变形，是在每一个结点都增加1台交换机，主要的终端设备也要求使用双网卡，2块网卡分别连接到2台交换机上，如图二所示。
该方案除保留单环单结点方案的特点外，还能提供了交换机、终端设备等硬件设备的故障冗余。当网络中同时出现1台交换机、1条链路和1台终端设备网卡故障时，网络通信并不会受到任何的影响。当然这个方案的成本也较高。
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3.4 带链路聚合的单环双节点
带链路聚合的单环双节点网络方案是对传统单环双节点网络方案的变形，在保留原单环双节点网络方案的优点的同时，进一步提高了链路的冗余，如图三。
在系统架构上，如出现主干网传输的数据的需求，单环双节点+链路聚合网络方案是既满足系统应用需求，同时又可兼顾系统的可靠性及性能。应用数据可以通过环间链接进行通信，不会出现上位机的系统切换，提高网络系统对故障的包容程度，同时减少上位机的切换。
对于传统的带环间冗余的双环网络，有以下问题无法解决：
3.4.1双网系统的最大的不稳定因素在于由于某一个单点故障而导致上位机的系统切换。上位机的切换是上位软件来完成的，与网络自身的是否切换无关，所以，对软件的依赖程度较大。如图4所示。
3.4.2在双环网配置中，在双环中的不同位置连接2条电缆，把2个冗余网络合并为1个网络，在出现单点故障（主要是工作站、服务器等的1个网络连接断开）时，应用数据可以通过环间链接进行通信，不会出现上位机的系统切换，提高网络系统对故障的包容程度，同时减少上位机的切换。
3.5 双环双结点
双环双结点方案同样要求在每1个结点都使用2台交换机，2台交换机分别与的交换机组成2个独立的超级冗余环网，主要的终端设备也要求使用双网卡，2块网卡分别连接到2个环网的交换机上。如图5所示。
该方案除保留了单环双结点方案的特点外，还能同时允许2个环网上各出现1条链路故障。因此该方案在网络中同时出现1台交换机、2条链路和1台终端设备网卡故障时，网络通信依然不会受到影响。
3.6链路聚合的优点有：
3.6.1提高链路可用性
链路聚合中，成员互相动态备份。当某一链路中断时，其它成员能够迅速接替其工作。链路聚合启用备份的过程对聚合之外是不可见的，而且启用备份过程只在聚合链路内，与其它链路无关，切换可在数毫秒内完成。
3.6.2增加链路容量
通过捆绑多条物理链路，用户不必升级现有设备就能获得更大带宽的数据链路，其容量等于各物理链路容量之和。聚合模块按照一定算法将业务流量分配给不同的成员，实现链路级的负载分担功能。
3.6.3提供负载均衡能力以及系统容错
必须提高链路可用性，线性增加带宽，分担负载，实现自动配置，快速收敛，保证传输质量，对上层用户透明，向下兼容等。聚合的双方设备通过协议交互聚合信息，根据双方的参数和状态，自动将匹配的链路聚合在一起收发数据。聚合形成后，交换设备维护聚合链路状态，当双方配置变化时，自动调整或解散聚合链路。
结语
作为用电信息采集系统数据传输的通道，通信方式的选择对于系统的准确可靠、经济运行起着重要作用。目前国内厂商已具备了端到端的通信解决方案，很多领域已达到国际领先水平，且在实际工程项目中得到了广泛的应用。通过此类组网架构的使用，可以保证数据传输的实时性和系统运行的稳定，为保证智能电网的推进，做出贡献。
参考文献：
[1]肖世杰.构建中国智能电网技术思考.电力系统自动化[J].2009，33（9）：1~4
[2]国家电网公司，Q/GDW 378.3—2009电力用户用电信息采集系统设计导则 第三部分：技术方案设计导则，北京：中国电力出版社，2010.
论文作者:武素秦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/25
标签：链路论文; 结点论文; 网络论文; 电网论文; 方案论文; 系统论文; 冗余论文; 《电力设备》2017年第13期论文;