基于码分多址技术的配电自动化通信方法.pdf

本发明涉及一种基于码分多址技术的配电自动化通信方法，其技术特点是：包括配电自动化主机至远动终端的下行通信方法和远动终端至配电自动化主机的上行通信方法，配电自动化主机与CDMA网关相联接，远动终端与CDMA用户分组拆装设备相联接，所述下行通信方法采用调制解调器至调制解调器的通信方式，所述上行通信方法采用互通功能通信方式。本发明在配电自动化主机和远动终端之间增设CDMA网关和CDMA PAD，下行信息传输时网络资源占用少，可以方便地实现对CDMA PAD的定期轮询功能，上行信息传输时，通信优先级和可靠性高，能够优先接受和处理突发信息，确保突发事件能够得到第一时间处理，实现配电自动化系统信息的高速有效无线传输。

权利要求书1.  一种基于码分多址技术的配电自动化通信方法，其特征在于：包括配电 自动化主机至远动终端的下行通信方法和远动终端至配电自动化主机的上行通 信方法，配电自动化主机与CDMA网关相联接，远动终端与CDMA用户分组拆装 设备相联接，其中： 下行通信方法包括以下步骤： 步骤1、当配电自动化主机发送命令时，该主机数据经局域网并通过CDMA 网关直接无线发送； 步骤2、主机数据经由各无线基站的中继传输至目标CDMA用户分组拆装设 备； 步骤3、CDMA用户分组拆装设备将主机数据解码后通过双绞通信线提供给远 动终端； 步骤4、远动终端对主机数据进行解析并将反馈数据通过CDMA用户分组拆 装设备进行编码； 步骤5、CDMA用户分组拆装设备将编码后的反馈数据经无线基站无线发送至 CDMA网关； 步骤6、CDMA网关通过局域网返回至配电自动化主机； 上行通信方法包括以下步骤： 步骤1、当远动终端因自身原因需要向配电自动化主机发送信息时，远动终 端将RTU信息传给CDMA用户分组拆装设备； 步骤2、CDMA用户分组拆装设备对RTU信息进行编码并将编码后的数据通过 无线基站和交换机传送至互通功能模块； 步骤3、互通功能模块通过高速光纤网络将IWF接收到的信号发送至CDMA 网关； 步骤4、CDMA网关将接收到的数据传至配电自动化主机。 2.  根据权利要求1所述的基于码分多址技术的配电自动化通信方法，其特 征在于：所述下行通信方法采用调制解调器至调制解调器的通信方式，所述上 行通信方法采用互通功能通信方式。 3.  根据权利要求1或2所述的基于码分多址技术的配电自动化通信方法， 其特征在于：所述CDMA网关和CDMA用户分组拆装设备之间采用IEC 60870-5-104 通信规约，每个CDMA用户分组拆装设备在网络中都设有一个唯一的IP地址。 4.  根据权利要求1或2所述的基于码分多址技术的配电自动化通信方法， 其特征在于：所述CDMA网关和CDMA用户分组拆装设备采用数据加密方式进行 数据传输。

说明书基于码分多址技术的配电自动化通信方法
技术领域
本发明属于配电自动化技术领域，尤其是一种基于码分多址技术的配电自动 化通信方法。
背景技术
配电自动化(DA)是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备 及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量， 向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。DA能够使配 电系统实现如下功能：(1)实现配电网状态的远程监控；(2)实现配电网故障 的快速响应和恢复；(3)实现配电网络重构，以平衡各配电线路的负荷；(4) 实现配电网大数据的收集和分析，优化电网运行维护测量。
如图1所示，配电自动化系统一般可以分为三层：系统管理层、通信层、现 场监控层。系统管理层由电力监控服务器、监控软件、显示器等装置组成，实 现DA系统的数据处理和后台管理；现场监控层包括安装在现成的各种智能装置， 完成测量、监视、遥控等功能；通信层是现场监控层设备与系统管理层主机系 统实现数据交换的通讯设备和通讯链路。根据通信媒介的不同，配电自动化系 统可以有多种结构。常用的通信媒介包括：电力载波通信、双绞通信线、广电 网络、固定电话网络、无线通信网络、集束无线电系统和光纤(含OPGW)。其中 无线通信和光纤是当前技术经济性最好的两种可选通信方式，传统基于无线通 信的配电自动化系统通常采用GPRS无线通信方式，其通信信道仅为8个，因此， 其通信效率及可靠性均受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、通信效果高且 性能稳定的基于码分多址技术的配电自动化通信方法。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于码分多址技术的配电自动化通信方法，包括配电自动化主机至远动 终端的下行通信方法和远动终端至配电自动化主机的上行通信方法，配电自动 化主机与CDMA网关相联接，远动终端与CDMA用户分组拆装设备相联接，其中：
下行通信方法包括以下步骤：
步骤1、当配电自动化主机发送命令时，该主机数据经局域网并通过CDMA 网关直接无线发送；
步骤2、主机数据经由各无线基站的中继传输至目标CDMA用户分组拆装设 备；
步骤3、CDMA用户分组拆装设备将主机数据解码后通过双绞通信线提供给远 动终端；
步骤4、远动终端对主机数据进行解析并将反馈数据通过CDMA用户分组拆 装设备进行编码；
步骤5、CDMA用户分组拆装设备将编码后的反馈数据经无线基站无线发送至 CDMA网关；
步骤6、CDMA网关通过局域网返回至配电自动化主机；
上行通信方法包括以下步骤：
步骤1、当远动终端因自身原因需要向配电自动化主机发送信息时，远动终 端将RTU信息传给CDMA用户分组拆装设备；
步骤2、CDMA用户分组拆装设备对RTU信息进行编码并将编码后的数据通过 无线基站和交换机传送至互通功能模块；
步骤3、互通功能模块通过高速光纤网络将IWF接收到的信号发送至CDMA 网关；
步骤4、CDMA网关将接收到的数据传至配电自动化主机。
而且，所述下行通信方法采用调制解调器至调制解调器的通信方式，所述上 行通信方法采用互通功能通信方式。
而且，所述CDMA网关和CDMA用户分组拆装设备之间采用IEC 60870-5-104 通信规约，每个CDMA PAD在网络中都设有一个唯一的IP地址。
而且，所述CDMA网关和CDMA用户分组拆装设备采用数据加密方式进行数据 传输。
本发明的优点和积极效果是：
本发明在配电自动化主机和远动终端之间增设CDMA网关和CDMA PAD，在进 行下行信息传输时，采用调制解调器至调制解调器的通信方式，网络资源占用 少，可以方便地实现对CDMA PAD的定期轮询功能，因此能够实时保证配电自动 化系统处于正常运行状态，在进行上行信息传输时，采用互通功能通信方式， 通信优先级和可靠性高。当配电终端出现突发事件时，突发信息可经由IWF传 送至DAS主机，IWF在网络中的通信优先级较高，能够优先接受和处理突发信息， 确保突发事件能够得到第一时间处理，实现了配电自动化系统信息的高速有效 无线传输。
附图说明
图1是配电自动化系统的基本结构示意图；
图2是基于CDMA技术的配电自动化系统连接示意图；
图3是CDMA网关结构示意图；
图4是本发明的下行信息通信处理示意图；
图5是本发明的上行信息通信处理示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于码分多址技术的配电自动化通信方法是在如图2所示的配电自动 化系统上实现的。该配电自动化系统由配电自动化(DAS)主机、局域网、CDMA 网关、光纤网络、互通功能模块(IWF)、交换机、无线基站、CDMA PAD(CDMA 用户分组拆装设备)和远动终端(RTU)连接构成。配电自动化(DAS)主机通 过局域网与CDMA网关连接，CDMA网关一方面通过CDMA方式连接到无线基站， CDMA网关还可以通过光纤网络连接互通功能模块(IWF)并通过交换机连接到无 线基站，远动终端通过CDMA PAD连接到无线基站上，实现配电自动化(DAS) 主机与远动终端(RTU)终端的通信功能。
上述系统的CDMA网关的结构如图3所示(虚线框内)，由路由器、PDSN(分 组数据服务节点)、LNS(网络服务器)三个部分组成。在路由器和PDSN之间通 过APN接入点进行入网设置，在PDSN和LNS之间实现CDMA网络的AAA功能(网 鉴权，授权和计费)。CDMA网关中的数据通过LNS接入CDMA公网中的移动交换 中心(MSC)和无线基站控制器(BSC)，并最终传送至CDMA PAD。每个CDMA PAD 中包含一个控制端口、一个无线通信端口和一个有线通信端口，其中，控制端 口用于实现数据的分组拆装功能；无线通信端口用于控制无线调制解调器；有 线通信端口用于与RTU就地通信，其通信采用RS232现场总线。
基于码分多址技术的配电自动化通信方法，包括配电自动化主机至远动终端 (由DAS主机至RTU)进行信息通信的下行通信方法和远动终端至配电自动化主 机(由RTU至DAS主机)进行信息通信的上行通信方法，其中：
下行通信方法采用调制解调器至调制解调器的通信方式，如图4所示，具体 包括以下步骤：
步骤1、当DAS主机发送命令时，该DAS主机数据经局域网并通过CDMA网 关直接无线发送；
步骤2、DAS主机数据经由各无线基站的中继传输至目标CDMA PAD；
步骤3、CDMA PAD将DAS主机数据解码后通过双绞通信线提供给远动终端 (RTU)；
步骤4、远动终端(RTU)对DAS主机数据进行解析并将反馈数据通过CDMA PAD 进行编码；
步骤5、CDMA PAD将编码后的反馈数据经无线基站无线发送至CDMA网关；
步骤6、CDMA网关通过局域网返回至DAS主机。
上行通信方法采用互通功能通信方式，如图5所示，具体包括以下步骤：
步骤1、当RTU因自身原因需要向DAS主机发送信息时，RTU将信息传给CDMA PAD；
步骤2、CDMA PAD对RTU信息进行编码并将编码后的数据通过无线基站和交 换机传送至互通功能模块(IWF)；
步骤3、互通功能模块(IWF)通过高速光纤网络将IWF接收到的信号发送 至CDMA网关；
步骤4、CDMA网关将接收到的数据传至DAS主机。
本通信方法在CDMA网关和CDMA PAD之间采用IEC 60870-5-104通信规约， 每个CDMA PAD在网络中都设有一个唯一的IP地址。为了保证信号传输的安全 性，CDMA网关和每个CDMA PAD都有加密软件，秘钥位数为64。
本发明的设计原理是：采用码分多址技术(CDMA)是在数字技术的分支-- 扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理 是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大 于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波 调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关 处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。其与 通用分组无线服务技术(GPRS)相比，CDMA允许所有用户使用全频带码段且同 时拥有64个信道，而GPRS的信道只有8个，因此，CMDA技术的信号传输速度 快，保密性好。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此 本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根 据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。