电力通信专用通信终端

1.一种电力通信专用通信终端，设于配电房中，用于接入DTU终端的配电自动化业务数据，并传输至配电自动化主站，其特征在于，包括：通信接口模块、数据处理模块、光纤通信模块以及无线通信模块；
所述通信接口模块连接数据处理模块的数据输入端，光纤通信模块、无线通信模块分别连接数据处理模块的数据输出端；
所述通信接口模块连接通过数据接口连接DTU终端，光纤通信模块通过光纤通信接口连接配电通信光纤通信网的汇聚交换机，无线通信模块通过空中接口连接电力无线专网的TD-LTE基站；其中，配电通信光纤通信网的汇聚交换机和电力无线专网的无线专网核心网设备通过电力主网通信网的主网通信设备连接配电自动化主站；光纤通信模块和无线通信模块分别与配电自动化主站之间的光纤通信通道和TD-LTE无线通信通道；
所述数据处理模块支持IEC101、IEC104通信规约，支持近端配置或主站侧远程控制，通信接口模块采用串口、网口方式与DTU模块连接，并对数据进行协议转换，通信接口模块接入DTU终端采集的配电自动化业务数据，对配电自动化业务数据进行协议转换和数据处理，并将处理后得到的数据包输出至光纤通信模块或无线通信模块，光纤通信模块通过配电通信光纤通信网将数据包发送至配电自动化主站，无线通信模块通过电力无线专网将数据包发送至配电自动化主站；
所述数据处理模块根据配电自动化主站的网管系统下发的配置信息，将光纤通信通道和TD-LTE无线通信通道分别设为主用通信通道和备用通信通道，并由主用通信通道将数据包发送至配电自动化主站；其中，光纤通信通道为主用通信通道、TD-LTE无线通信通道为备用通信通道，或者光纤通信通道为备用通信通道、TD-LTE无线通信通道为主用通信通道；
所述数据处理模块根据配电自动化主站的网管系统下发的配置信息，将当前通信方式在主用通信通道和备用通信通道之间进行切换；
所述数据处理模块实时监测配电自动化业务数据的数据流量，当数据流量超过设定流量阀值时，根据配电自动化主站的网管系统下发的配置信息，设定比例分配数据流量，并由备用通信通道和主用通信通道根据所述比例将数据包发送至配电自动化主站；
所述数据处理模块根据链路状态检测协议，以设定的链路状态检测周期判断主用通信通道的通信状态，当主用通信通道发生通信中断时间超过设定时间，且备用通信通道的通信状态正常时，将当前通信方式由主用通信通道对应的通信方式切换至备用通信通道的通信方式，并由备用通信通道将数据包发送至配电自动化主站，同时以设定的链路状态检测周期判断备用通信通道的通信状态，当备用通信通道发生通信中断时间超过设定时间，则提出告警显示当前通信通道不可用。
2.根据权利要求1所述的电力通信专用通信终端，其特征在于，所述通信中断时间为误码持续时间或丢包持续时间。
3.根据权利要求1所述的电力通信专用通信终端，其特征在于，所述数据接口包括RJ45接口和RS232串口。
4.根据权利要求1所述的电力通信专用通信终端，其特征在于，所述电力无线专网为
1.8GHz TD-LTE电力无线宽带专网。
5.根据权利要求1所述的电力通信专用通信终端，其特征在于，主用通信通道和备用通信通道之间的切换时间小于50ms。
6.根据权利要求1所述的电力通信专用通信终端，其特征在于，所述链路状态检测周期大于或等于1s。

电力通信专用通信终端\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电力通信技术领域，特别是涉及一种电力通信专用通信终端。\n背景技术\n[0002] 随着电网的发展，电力通信已广泛应用于电网生产控制、管理、经营等各个环节。\n近年电网发展的一个重要方向——智能电网，就是以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础、以电网设备间的信息交互为手段、以实现电网安全、可靠、经济、节能为目的的先进的现代化电力系统。智能电网新型业务主要体现在配用电领域，作为智能电网的“神经网络”，大力发展建设配电通信网已是大势所趋。\n[0003] 目前，电力通信主网与配网通信网络组网图，如图1所示，图1为电力通信主网与配网通信网络组网拓扑图。由于10kv及以下配电网结构复杂、配电设备数量多、支线多、分布广的特点，配网运行类业务具有接线复杂、分布范围广、通信点多、通信设备工作环境较差、单个通信点信息量小（仅几百波特）但基础数据库的信息量非常庞大的特征，造成现阶段配网通信建设的建设与发展存在诸多障碍。\n[0004] 在配电网通信方式中，光纤通信是通信效果最好的通信方式，但价格昂贵，施工困难，工期无法确定；租用电信运营商的无线公网通信是比较经济的通信方式，但无法满足配网自动化、配网保护与控制业务的通信需求，且网络不受控。中压电力线载波通信存在通信时延大、通信通道不稳定、施工需停电等问题，已逐渐被淘汰。\n[0005] 与光纤通信、电力线载波通信相比，新一代无线宽带通信技术具有非视距传输能力强、抵抗自然灾害能力强、传输距离远、带宽大、不受限于地面线路结构等优点势。因此，建设电力无线宽带专网成为当前智能电网电力通信研究的热点，国家电网公司已将“宽带无线通信技术”列入智能电网通信接入网建设方案的支撑技术之一，南方电网也着重加强了无线宽带通信技术的研究，并将无线宽带通信技术作为“十二五”配用电网通信重点研究内容。因此，未来配网通信技术应是光线通信与无线专网应用为主，无线公网为补充的通信模式。而TD-LTE（Time Division Long Term Evolution，分时长期演进）作为具有自主知识产权的主流4G无线宽带技术，已被各地电网公司作为建设电力无线宽带专网的首选技术，根据国家无线电监管部门的相关政策，目前电网建设TD-LTE电力无线宽带专网采用的是\n1785MHz-1805MHz频段设备，一般采用其中5MHz带宽。\n[0006] 现有的光纤通信技术与TD-LTE电力无线宽带专网技术在配电自动化通信的组网方案，具体如下：\n[0007] 采用光纤接入的配网自动化业务，电房内的DTU（Distrubition Terminal Unit，开闭所终端设备）终端采用RJ45接口与配电房内的接入工业以太网交换机相连，配电自动化业务数据经过配电通信光纤通信网传输至配电自动化主站。若该DTU终端只支持RS232串口，将无法通过光纤工业交换机接入，只能通过GPRS无线公网或中压载波接入。\n[0008] 采用TD-LTE电力无线宽带专网技术接入的配网自动化业务，电房内的DTU终端采用RJ45接口与TD-LTE无线专网CPE（Customer Premise Equipment，用户驻地设备）相连，配电自动化业务数据经过基站、无线专网核心网设备传输至配电自动化主站。\n[0009] 对于具备光纤敷设条件的配电房采用光纤接入，具备TD-LTE无线专网信号覆盖条件的电房则采用无线专网接入。\n[0010] 上述技术方案主要存在以下问题：\n[0011] （1）配电网城区光纤通信通道易受到外力破坏，可靠性低；\n[0012] 例如，由于城区地理环境复杂，在密集城区敷设的配网管道光缆易被老鼠咬断或遭受管沟施工等外力破坏，造成配电自动化光纤通道中断事故频发。\n[0013] （2）光缆被破坏后修复时间较长；\n[0014] 例如，配网光缆修复工作工序复杂，接续需要一定的工具、设备和技术，造成配网光缆被破坏后配电自动化通信通道恢复时间过长。\n[0015] （3）无线通信可靠性不及光纤通信；\n[0016] 例如，密集城区电磁环境复杂，CPE通信终端信号易受电磁环境干扰、遮挡影响，造成通信掉线，使得无线专网通信的稳定性差、可靠性低，远不及光纤通信。\n[0017] （4）光纤通信无法支持采用串口通信的DTU终端；\n[0018] 例如，部分较老型号的DTU终端只支持RS232的串口通信，无法利用工业交换机、EPON等不支持串口的光通信设备接入，只能采用GPRS无线公网或中压载波接入。\n[0019] 综上所述，现有的电力通信网，存在可靠性、稳定性差以及使用局限性的问题。\n发明内容\n[0020] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种电力通信专用通信终端[0021] 一种电力通信专用通信终端，包括：通信接口模块、数据处理模块、光纤通信模块以及无线通信模块；\n[0022] 所述通信接口模块连接数据处理模块的数据输入端，光纤通信模块、无线通信模块分别连接数据处理模块的数据输出端；\n[0023] 所述通信接口模块连接通过数据接口连接DTU终端，光纤通信模块通过光纤通信接口连接配电通信光纤通信网的汇聚交换机，无线通信模块通过空中接口连接电力无线专网的TD-LTE基站；其中，配电通信光纤通信网的汇聚交换机和电力无线专网的无线专网核心网设备通过电力主网通信网的主网通信设备连接配电自动化主站；光纤通信模块和无线通信模块分别与配电自动化主站之间的光纤通信通道和TD-LTE无线通信通道；\n[0024] 所述数据处理模块支持IEC101、IEC104通信规约，支持近端配置或主站侧远程控制，通信接口模块采用串口、网口方式与DTU模块连接，并对数据进行协议转换，通信接口模块接入DTU终端采集的配电自动化业务数据，对配电自动化业务数据进行协议转换和数据处理，并将处理后得到的数据包输出至光纤通信模块或无线通信模块，光纤通信模块通过配电通信光纤通信网将数据包发送至配电自动化主站，无线通信模块通过电力无线专网将数据包发送至配电自动化主站；\n[0025] 所述数据处理模块根据配电自动化主站的网管系统下发的配置信息，将光纤通信通道和TD-LTE无线通信通道分别设为主用通信通道和备用通信通道，并由主用通信通道将数据包发送至配电自动化主站；其中，光纤通信通道为主用通信通道、TD-LTE无线通信通道为备用通信通道，或者光纤通信通道为备用通信通道、TD-LTE无线通信通道为主用通信通道；\n[0026] 所述数据处理模块根据链路状态检测协议，以设定的链路状态检测周期判断主用通信通道的通信状态，当主用通信通道发生通信中断时间超过设定时间，且备用通信通道的通信状态正常时，将当前通信方式由主用通信通道对应的通信方式切换至备用通信通道的通信方式，并由备用通信通道将数据包发送至配电自动化主站，同时以设定的链路状态检测周期判断备用通信通道的通信状态，当备用通信通道发生通信中断时间超过设定时间，则提出告警显示当前通信通道不可用。\n[0027] 上述电力通信专用通信终端，采用一个通信终端实现光纤与TD-LTE无线两种通信方式，可以支持两种通信方式的自动、手动切换，两种方式的通信链路可以互为冗余，并可以根据实际应用场景进行切换通信方式使用，只有两种通信方式同时中断时，配电自动化通信通道才会中断，极大地提高了配电自动化通信通道可靠性和稳定性，同时具备两种通信方式，适用场景多，降低了使用局限性。\n附图说明\n[0028] 图1为电力通信主网与配网通信网络组网拓扑图；\n[0029] 图2为本发明的电力通信专用通信终端结构示意图。\n具体实施方式\n[0030] 下面结合附图对本发明的电力通信专用通信终端的具体实施方式作详细描述。\n[0031] 参考图2所示，图2为本发明的电力通信专用通信终端结构示意图，所述电力通信专用通信终端设于配电房中，用于接入DTU终端的配电自动化业务数据，并传输至配电自动化主站，该通信终端包括：通信接口模块、数据处理模块、光纤通信模块以及无线通信模块；\n[0032] 所述通信接口模块连接数据处理模块的数据输入端，光纤通信模块、无线通信模块分别连接数据处理模块的数据输出端；\n[0033] 所述通信接口模块连接通过数据接口连接DTU终端，光纤通信模块通过光纤通信接口连接配电通信光纤通信网的汇聚交换机，无线通信模块通过空中接口连接电力无线专网的TD-LTE基站；其中，配电通信光纤通信网的汇聚交换机和电力无线专网的无线专网核心网设备通过电力主网通信网的主网通信设备连接配电自动化主站；光纤通信模块和无线通信模块分别与配电自动化主站之间的光纤通信通道和TD-LTE无线通信通道；\n[0034] 所述数据处理模块支持IEC101、IEC104通信规约，支持近端配置或主站侧远程控制，通信接口模块采用串口、网口方式与DTU模块连接，并对数据进行协议转换，通信接口模块接入DTU终端采集的配电自动化业务数据，对配电自动化业务数据进行协议转换和数据处理，并将处理后得到的数据包输出至光纤通信模块或无线通信模块，光纤通信模块通过配电通信光纤通信网将数据包发送至配电自动化主站，无线通信模块通过电力无线专网将数据包发送至配电自动化主站；\n[0035] 所述数据处理模块根据配电自动化主站的网管系统下发的配置信息，将光纤通信通道和TD-LTE无线通信通道分别设为主用通信通道和备用通信通道，并由主用通信通道将数据包发送至配电自动化主站；其中，光纤通信通道为主用通信通道、TD-LTE无线通信通道为备用通信通道，或者光纤通信通道为备用通信通道、TD-LTE无线通信通道为主用通信通道；\n[0036] 所述数据处理模块根据链路状态检测协议，以设定的链路状态检测周期判断主用通信通道的通信状态，当主用通信通道发生通信中断时间超过设定时间，且备用通信通道的通信状态正常时，将当前通信方式由主用通信通道对应的通信方式切换至备用通信通道的通信方式，并由备用通信通道将数据包发送至配电自动化主站，同时以设定的链路状态检测周期判断备用通信通道的通信状态，当备用通信通道发生通信中断时间超过设定时间，则提出告警显示当前通信通道不可用。\n[0037] 对于所述通信中断时间，可以为误码持续时间或丢包持续时间；即当光纤通信、无线通信的通信通道出现丢包、误码等异常情况可设置为切换条件用于进行切换。\n[0038] 对于所述数据接口，可以为RJ45接口和RS232串口；具体的，终端自带RJ45接口、RS232串口，设置协议转化功能，能良好适应不同型号DTU终端通信接口需求。\n[0039] 对于所述电力无线专网，可以为1.8GHz TD-LTE电力无线宽带专网。\n[0040] 对于主用通信通道和备用通信通道之间的切换时间，可以设置为小于50ms；具体的，切换时间可配置，切换周期设置得越小，链路状态检测协议所需带宽越大。\n[0041] 对于所述链路状态检测周期，可以设置为大于或等于1s；具体的，主用通信通道与备用通信通道的链路状态检测心跳频率均可设置，可以设置最小心跳频率小于1s，心跳频率越高链路协议所消耗开销流量越高。\n[0042] 在一个实施例中，所述数据处理模块实时监测配电自动化业务数据的数据流量，当数据流量超过设定流量阀值时，根据配电自动化主站的网管系统下发的配置信息，设定比例分配数据流量，并由备用通信通道和主用通信通道根据所述比例将数据包发送至配电自动化主站。\n[0043] 具体的，终端支持流量负载分流模式，通过网管使能该模式能合理地分配利用光纤通信、无线通信两种通信方式的通信通道的数据流量，在传输大数据量业务时可用作数据分流用，增强了应对大业务数据流量时的系统通信能力，提高通信可靠性。\n[0044] 在一个实施例中，所述数据处理模块根据配电自动化主站的网管系统下发的配置信息，将当前通信方式在主用通信通道和备用通信通道之间进行切换。\n[0045] 具体的，通过上述功能，实现了手动切换模式功能，可通过网管系统手动切换通信方式，可用于进行故障排障、业务调试等。\n[0046] 本发明的电力通信专用通信终端，有效解决了配电网光纤通信通道易受到外力破坏，可靠性不高、光缆修复时间长，而无线通信可靠性不及光纤通信等问题。具有以下明显有益效果：\n[0047] 采用一个通信终端实现光纤与1.8GHz TD-LTE无线两种通信方式，可以支持光纤通信、无线通信两种通信方式的自动、手动切换，两种方式的通信链路可以互为冗余，并可以根据实际应用场景进行切换通信方式使用，只有两种通信方式同时中断时，配电自动化通信通道才会中断，极大地提高了配电自动化通信通道可靠性和稳定性，同时具备两种通信方式，适用场景多，降低了使用局限性。\n[0048] 进一步地，通信终端支持负载分配模式，可以通过网管使能等方式，控制通信终端合理分配利用光纤通信、无线通信两种通信通道的流量分配，提高了在大业务数据时的终端通信能力，进一步提高了通信可靠性和稳定性。\n[0049] 另外，通过网管系统可以灵活配置主、备用通信通道的切换和检测周期。\n[0050] 还有就是通信终端同时支持RS232串口、RJ45接口，设置协议转换功能，能良好兼容不同类型DTU终端的通信接口。\n[0051] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。