專利名稱：一種采用nat方式的配電自動化通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)自動化領域，尤其涉及一種配電自動化通信系統(tǒng)。
背景技術：
配電網(wǎng)(Power Distribution Network)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能,通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類用戶的電力網(wǎng)，作為電力供應的末端，直接面向社會和廣大客戶的重要能源載體之一。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是指利用現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術，將配電網(wǎng)實時信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構參數(shù)、地理信息進行集成，構成完整的自動化管理系統(tǒng)。配電自動化系統(tǒng)一般由配電自動化終端、通信系統(tǒng)與配電自動化主站組成。其中，配電自動化終端是采集配電設備(如變壓器、開關等設備)的電力運行參數(shù)自動化設備；配電自動化主站是對配電網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控的一個電力調(diào)度主站系統(tǒng)；通信系統(tǒng)主要是指電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(SF1Dnet, State Power Dispatching Network),是配電自動化主站系統(tǒng)與配電自動化終端設備通信、聯(lián)系的紐帶，配電自動化通信方式主要采用光纖以太網(wǎng)通信、電纜屏蔽層載波通信這兩種主要的通信技術。隨著近年來電力生產(chǎn)調(diào)度的需求以及配電網(wǎng)的建設發(fā)展，通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(SF1Dnet)接入配電自動化主站的配電自動化終端種類繁多，有RTU(Remote TerminalUnit,遠方數(shù)據(jù)終端)、DTU (Data Transfer unit,數(shù)據(jù)傳輸單兀)、FTU (Feeder TerminalUnit,饋線自動化測控終端)、TTU (distribution Transformer supervisory TerminalUnit，配電變壓器 監(jiān)測終端)、電度表等。尤其是饋線自動化技術的發(fā)展，更是配電自動化發(fā)展的重要方向。饋線自動化技術簡稱FA (Feeder automation)技術,是指變電站電力出線到用戶用電設備之間的饋電線路自動化技術，其內(nèi)容可以歸納為兩大方面:一是正常情況下的用戶檢測、資料測量和運行優(yōu)化；二是指事故狀態(tài)下的故障定位、故障定位、負荷轉(zhuǎn)移與自動恢復供電。配電自動化終端(簡稱FA終端，下同)負責采集對應的各種安裝在開關站、配電站、配電變壓器、箱式變壓器、開關、閘刀上的各種配電自動化終端(RTU、DTU、FTU、TTU、電度表等)的電力實時數(shù)據(jù)。根據(jù)國際規(guī)定，IP地址劃分為A、B、C、D、E五類，A類地址范圍從0.0.0.1 126.0.0.0，可用的A類網(wǎng)絡有126個，每個網(wǎng)絡能容納I億多個主機；B類地址范圍從128.0.0.0 191.255.255.255，可用的B類網(wǎng)絡有16382個，每個網(wǎng)絡能容納6萬多個主機；C類地址范圍從192.0.0.0 223.255.255.255，可用的C類網(wǎng)絡可達209萬余個，每個網(wǎng)絡能容納254個主機；D類地址用于多點廣播，即廣播地址；E類地址為將來使用保留。在日常網(wǎng)絡環(huán)境中，基本都使用B、C類地址，A、D、E這3類地址都不可能被使用到。[0011 ] 上世紀90年代以來，國內(nèi)電力系統(tǒng)35kV及以上變電站逐步實現(xiàn)了四遙功能，但隨著近年來逐步發(fā)展起來的饋線的故障定位于隔離和自動恢復供電、負荷控制、遠程自動讀表、最低網(wǎng)損、電壓\無功優(yōu)化、線損精細化管理系統(tǒng)等新技術、新系統(tǒng)，接入配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)的各種配電終端越來越多。申請人:所在單位實際運行中的配電自動化系統(tǒng)使用的網(wǎng)絡采用一個C類的網(wǎng)絡，即配電自動化主站與配電自動化終端之間的通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡通信，配置同一個C類網(wǎng)絡中的不同IP地址，因此最多使用254個IP地址。而申請人所在單位的配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)在現(xiàn)階段在只接入了各種中壓開關站(簡稱K型站)、箱式變電站(簡稱W型站)的情況下，使用目前的網(wǎng)絡配置的IP地址池空間已經(jīng)用去67%，在不久的將來，隨著配電網(wǎng)自動化發(fā)展的深入，各種大量的配電終端的接入，將面臨IP地址嚴重不足的境地，因此，IP地址空間不足是目前迫切需要解決的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)，其采用網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換的方式，通過IP地址公、私轉(zhuǎn)換的方式(NAT方式)將私有(保留)地址轉(zhuǎn)化為合法IP地址，來解決在目前的配電自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡配置中可用的IP地址有限、公網(wǎng)地址不足、配電自動化終端接入需求大的矛盾，以滿足未來配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設要求。本實用新型的技術方案是:提供一種采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)，包括配電自動化終端、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元、局側(cè)光線路終端設備、網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機；其特征是:在網(wǎng)絡交換機與局側(cè)光線路終端設備之間，設置一臺NAT設備；其中，所述的配電自動化終端與用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元之間采用局域網(wǎng)連接方式連接，所述的光網(wǎng)絡單元與局側(cè)光線路終端設備之間采用光纜連接方式進行連接，所述的局側(cè)光線路終端設備、NAT設備與`網(wǎng)絡交換機之間采用網(wǎng)絡連接方式進行連接，所述的網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機之間，采用光纜連接。所述的局側(cè)光線路終端和用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元構成以太無源光網(wǎng)絡。具體的，所述的以太無源光網(wǎng)絡由局側(cè)光線路終端和用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元組成，所述的局側(cè)光線路終端設置在變電站中，所述的用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元設置在配電站、中壓開關站或箱式變電站中。其所述的NAT設備為防火墻或路由器裝置。與現(xiàn)有技術比較，本實用新型的優(yōu)點是:1.以一個變電站為單位建立一個私網(wǎng)，若公網(wǎng)、私網(wǎng)均為C類網(wǎng)絡，那么至少可以為126座變電站建立私網(wǎng)，每個私網(wǎng)至少可以接254個配電自動化終端，那么采用NAT方式接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的配電自動化終端數(shù)最終可以達到32004個，可以很輕松地化解目前公網(wǎng)地址池空間嚴重不足的困境；2.采用局域網(wǎng)(C類網(wǎng)絡)通信規(guī)約來實現(xiàn)對電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與配電自動化終端的連接以及數(shù)據(jù)傳送，改變了電力系統(tǒng)歷史上沿用多年的載波通信模式，便于電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與其他管理網(wǎng)絡或智能決策網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換，有助于推進智能電網(wǎng)和堅強電網(wǎng)的建設和發(fā)展。
圖1本實用新型采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。圖1中，本技術方案提供了一種采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)，包括配電自動化終端(圖中以FA終端表示,FA,Feeder automation,饋線自動化)、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元(圖中以ONU表示，ONU, Optical Network Unit,用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元)、局側(cè)光線路終端設備(圖中以OLT表示，Optical Line Terminal，局側(cè)的光線路終端)、網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機；其發(fā)明點在于，在網(wǎng)絡交換機與局側(cè)光線路終端設備之間，設置有一臺NAT設備；其中，所述的配電自動化終端與用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元之間采用局域網(wǎng)連接方式連接，所述的光網(wǎng)絡單元與局側(cè)光線路終端設備之間采用光纜連接方式進行連接，所述的局側(cè)光線路終端設備、NAT設備與網(wǎng)絡交換機之間采用網(wǎng)絡連接方式進行連接，所述的網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機之間，采用光纜連接。所述的局側(cè)光線路終端和用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元構成以太無源光網(wǎng)絡。其以太無源光網(wǎng)絡(Ethernet Passive Optical Network,ΕΡ0Ν)由局側(cè)光線路終端和用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元組成，所述的局側(cè)光線路終端設置在變電站中，所述的用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元設置在配電站、中壓開關站或箱式變電站中。所述的NAT設備為防火墻或路由器裝置。NAT,即網(wǎng)絡 地址轉(zhuǎn)換(Network Address Translation)的縮寫，是一種將私有(保留)地址轉(zhuǎn)化為合法IP地址的轉(zhuǎn)換技術，它被廣泛應用于各種類型Internet接入方式和各種類型的網(wǎng)絡中。實現(xiàn)NAT功能的設備一般有路由器、防火墻等。本技術方案是一種實現(xiàn)饋線自動化(FA)技術的配網(wǎng)自動化終端，即安裝了 FA終端設備。這種設備的通訊方式是基于EPON網(wǎng)的。EPON網(wǎng)是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術，具備了成本低、易擴展、高帶寬、支持電接口的特點，正逐漸成為配電網(wǎng)通信的發(fā)展熱點。EPON系統(tǒng)由局側(cè)的光線路終端(OpticalLine Terminal, 0LT)、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單兀(Optical Network Unit, 0NU)組成。FA 終端將自動化信號以網(wǎng)絡信號的方式傳送給0NU，ONU將網(wǎng)絡信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纜傳送至變電站內(nèi)的OLT設備，OLT設備將其信號轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡信號連接至變電站內(nèi)的網(wǎng)絡交換機從而接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，完成與配電自動化主站系統(tǒng)的自動化通信，這種方式下每個FA終端必須設置一個公網(wǎng)IP地址。為了便于識別，圖中采用空心箭頭表示光纜連接方式，細實線箭頭表示網(wǎng)線連接方式。通過NAT設備上的設置，實現(xiàn)公網(wǎng)與私網(wǎng)的隔離。形成配電自動化主站系統(tǒng)與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組成的公網(wǎng)，變電站網(wǎng)絡交換機以下的配電自動化終端與通信系統(tǒng)組成一個私網(wǎng)。本實用新型的技術方案通過NAT設備上的設置，實現(xiàn)公網(wǎng)與私網(wǎng)的隔離。形成配電自動化主站系統(tǒng)與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的相關設備組成的公網(wǎng)，而變電站網(wǎng)絡交換機以下的配電自動化終端與通信系統(tǒng)組成一個私網(wǎng)。這樣，就可以形成I個公網(wǎng)下面連接多個私網(wǎng)，而同時I座變電站下連接的所有配電終端可以組成I個私網(wǎng)，形成一個二級網(wǎng)絡模式，并藉此實現(xiàn)“一對多”目的地址的轉(zhuǎn)換。通過本實用新型的技術方案，可以以一個變電站為單位建立一個私網(wǎng)，如果以公網(wǎng)、私網(wǎng)均為C類網(wǎng)絡為例，那么至少可以為126座變電站建立私網(wǎng)，每個私網(wǎng)至少可以接254個配電自動化，那么最終通過NAT方式接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的配電自動化終端數(shù)可以達到32004個，可以很輕松地化解目前公網(wǎng)地址池空間不足，可用的IP地址有限，配電自動化終端接入需求大的矛盾，滿足未來配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設要求。通過NAT方式來解決配網(wǎng)自動化終端通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入配網(wǎng)主站系統(tǒng)中所遇到的IP地址緊缺的問題，證明是一種可行、可靠的技術手段，為今后配電網(wǎng)的發(fā)展、各種配電終端的接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的接入方式，提供了一種全新的方法和思路。本實用新型可廣泛用于電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的設計、構建以及現(xiàn)有電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的改擴建領域?！?br> 權利要求1.一種采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)，包括配電自動化終端、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元、局側(cè)光線路終端設備、網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機；其特征是: 在網(wǎng)絡交換機與局側(cè)光線路終端設備之間，設置一臺NAT設備； 其中，所述的配電自動化終端與用戶側(cè)的光網(wǎng)絡單元之間采用局域網(wǎng)連接方式連接，所述的光網(wǎng)絡單元與局側(cè)光線路終端設備之間采用光纜連接方式進行連接，所述的局側(cè)光線路終端設備、NAT設備與網(wǎng)絡交換機之間采用網(wǎng)絡連接方式進行連接，所述的網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機之間，采用光纜連接， 所述的局側(cè)光線路終端和用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元構成以太無源光網(wǎng)絡。
2.按照權利要求1所述的采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)，其特征是所述的以太無源光網(wǎng)絡由局側(cè)光線路終端和用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元組成，所述的局側(cè)光線路終端設置在變電站中，所述的用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元設置在配電站、中壓開關站或箱式變電站中。
3.按照權利要求1所述的采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)，其特征是所述的NAT設備為 防火墻或路由器裝置。
專利摘要一種采用NAT方式的配電自動化通信系統(tǒng)，屬自動化領域。包括配電自動化終端、用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元、局側(cè)光線路終端設備、網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機；其在網(wǎng)絡交換機與局側(cè)光線路終端設備之間，設置一臺NAT設備；配電自動化終端與用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元之間為局域網(wǎng)連接，光網(wǎng)絡單元與局側(cè)光線路終端設備之間為光纜連接，局側(cè)光線路終端設備、NAT設備與網(wǎng)絡交換機之間為網(wǎng)絡連接，網(wǎng)絡交換機、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和配電自動化主站主機之間為光纜連接。其NAT設備為防火墻或路由器裝置。本實用新型能節(jié)省、擴展可用的公網(wǎng)IP地址空間，可廣泛用于電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的設計、構建以及現(xiàn)有電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的改擴建領域。
文檔編號H02J13/00GK203104125SQ20132012902
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權日2013年3月20日
發(fā)明者高靖宇, 李宏, 朱江, 黃菲, 金麒, 錢立, 陸佳銘, 唐海波, 施靈君 申請人:國家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司