网络线路

网络线路（精选9篇）

网络线路 篇1

配网线路的继电保护和自动装置是保证电网安全稳定运行和可靠供电的基本前提和保证。随着我国社会经济的飞速发展, 对电力能源需求的不断增长, 配网线路的负荷不断增大, 配网的继电保护面临新的挑战。

1 配电网络的现状

配电网络一般是指中低压 (35k V及以下) 的送电网络, 配电网络主要由35k V、20k V和10k V系统组成, 其中10k V线路为骨干, 加上开闭所、开关站、电缆分支箱、配电变压器等。随着地方经济的飞速发展, 特别是城市配电网络 (简称城网) 的发展, 出现配电网络保护定值设置困难的现象, 其原因主要有以下几点:

(1) 配电变压器由过去的50~250k VA为主的配电变压器发展到了以500~800k VA为主, 个别的达到了1000k VA。

(2) 配电变压器的布点由过去的1条线路10多台, 发展到了40多台, 甚至更多, 有些配电变压器在变电所的围墙外, 线路送电时的合闸涌流己远远大于线路理论计算电流值。

(3) 配网主干线导线由过去的LGJ—95发展到了LGJ—300, 因而系统的短路容量和系统阻抗都有了很大的变化, 而系统稳定性要求, 保护时限小于0.5s, 时间级差只能取为0.3s。

(4) 在运行方式组合上, 存在环网运行、开网运行、不同变电站间的手拉手运行等, 这些都对保护定值的计算整定、上下级线路定值的配合增加了难度。

2 配网继电保护的分类和原理

在电力系统中, 设备只要出现短路故障, 内阻立即下降, 电流同时增大, 电压同时下降。利用这个原理, 测量电流变化的, 就组成了电流速断保护、定时限过流保护和过电流保护等;测量电压变化的, 就组成了过电压保护、低电压保护、单相接地保护;既反映电流又反映电压变化的, 就组成了复合电流电压保护等。

继电保护装置是对供电系统中受保护的电力元器件进行保护, 配网中要对配电线路的电流和电压进行实时监测, 当运行中的线路发生故障和非正常运行时, 即当流过线路的电流超过预先设定的数值时, 保护装置经其特有的逻辑判断运算后, 向断路器发出跳闸指令。对保护装置的基本要求是准确性、选择性、快速性、可靠性并存, 及时地将故障元件从电力系统中切除, 隔离故障, 使设备正常的部分迅速恢复供电。

3 配电系统继电保护的选择和整定

3.1 电流速断保护

当短路电流大幅增加达到保护整定值时, 保护瞬时动作的电流保护装置, 称作电流速断保护。电流速断保护具有简单可靠, 动作迅速的优点, 因而得到了广泛的应用。缺点是不能保护线路的全长, 并且保护范围受到系统容量和运行方式变化的影响。当被保护线路的长度较短时或运行方式变化较大时, 速断保护有可能没有了保护范围或灵敏度, 则该保护就不能选用。另外, 配网上较特殊的就是靠近电源点出现大容量配电变压器, 此时就要核算速断保护要躲过配电变压器低压侧金属性三相短路的情况。配网线路的速断保护还要考虑开关合闸时变压器的涌流, 它的数量级往往比速断电流大, 造成开关送电时速断保护动作跳闸。

例如:某电力公司10k V市政线路送电时就遇到此情况, 当时微机保护故障采样值, 4次动作电流分别为2.5k A、2.9k A、2.8k A、2.8k A, 此时保护的整定值为1400A、0s。显然, 合闸涌流远大于保护整定值, 考虑到此线路长度仅3km, 配电变压器容量达到10200k VA, 若忽略线路阻抗, 理论上送电线路电流高达3.9k A, 根据合闸涌流快速裒退特性, 将速断保护增加0.1s时限, 经实际运行考验, 保护运行良好。由此可见, 随着城网容量的不断增加, 对采样记忆型微型机保护的速断保护应适当增加延时, 以躲过线路变压器的励磁涌流, 保证配变的正常运行。

3.2 限时速断保护

当短路电流幅值大幅度增加, 达到保护整定值时, 保护带时限动作的电流保护, 称作限时速断保护。由于电流速断保护不能保护线路的全长, 所以增加一项带时限动作的保护, 用来切除线路上速断保护范围以外的故障, 同时也是速断保护的第一级后备保护。其特点简单可靠、动作也较迅速。问题是受系统上一级时限的限制, 很多地方该保护不能选用。

3.3 过电流保护

按照躲开最大负荷电流来整定的保护, 称作过电流保护。该保护作为本线路限时速断保护拒动时的近后备保护, 是配电网络线路的必备保护。

3.4 自动重合闸装置

当保护装置动作跳开断路器后, 该装置自动令断路器进行一次或多次 (视地区配电网络情况而定) 重合闸, 恢复约70%的线路瞬时故障消除后的正常供电。该装置能自动对开关跳闸进行一次或多次重合闸, 当线路是永久性故障时, 开关跳开后就不再重合, 手动合闸在故障线路上不再启动。当线路正常运行后再出现故障时, 该装置又能自动进行以上的工作。另外, 现在配电网络带电作业较多, 需要投退重合闸压板频繁, 而变电站大多无人值班, 应充分利用保护装置上软压板功能, 监控人员可在远方根据需要随时操作软压板。

3.5 反时限过电流保护装置

根据故障电流大小具有不同延时。电流达到速断时, 瞬时动作;电流小一点就延时动作, 既有电流速断、限时电流速断, 又有过电流保护等功能的装置, 称作反时限过电流保护。该装置优点是简单紧凑, 相当于过电流的N套保护, 缺点是与上级保护配合较困难, 如果该保护装置故障, 只能依靠上级保护来切除故障。

3.6 前后加速保护装置

当手动或自动重合闸于故障线路时, 不经保护装置延时, 直接跳开故障线路的装置, 称作后加速保护。配网运行中, 后加速不能躲过合闸涌流, 故不能选取。运行中线路发生故障, 不经保护装置延时, 直接跳开故障线路的装置, 称作前加速保护装置。

3.7 低频减负荷装置

当系统频率降低到设定值时, 能延时切除指定负荷线路的装置, 称作低频减负荷装置, 它是变电站公用的自动装置。

3.8 单相接地保护

当配电网络发生单相接地时, 因中性点不接地或小接地系统, 不能形成故障电流, 该保护动作发出接地信号, 供监控人员 (值班员) 人工逐条拉路进行查找, 规程规定单相接地时, 允许线路运行时间为2小时。如逐条拉路找到故障线路时, 建议该线路不再运行, 由检修人员进行检修, 排除故障。此时某种情况下安全风险相对较高。

3.9 低电压闭锁过电流保护

当过电流保护不能满足其动作灵敏度和过负荷电流时, 可采用低电压闭锁过电流保护。

4 结束语

目前, 配网尚存在较多问题是客观实际, 配网点多线长面广, 运行环境较为复杂, 供电企业应该重视配电网线路保护的配置, 并做好相关的管理工作。要在实践工作中总结经验, 正确选用和配置配电网系统的继电保护及自动装置, 并积极应用新技术、新设备, 预防线路故障的发生, 保证配网系统安全运行, 提高线路的供电可靠性, 最大限度地保障用电设备正常运行。

网络线路 篇2

公司目前有多套系统在运行，其中包括用友U8 ERP、OA办公自动化、考勤系统、远程接入、VPN等等大型软件与网络应用，现今的数据量与安全性的要求都有很大的提高，目前公司网络架构是2003年构建的，已不太适宜当今的信息化需求，需要做进一步改善与优化。

信息部在2012年10月至2013年1月，4个月时间内，前后二次进行了公司办公楼内网线路优化与改造，办公楼楼层交换机全部移至中心机房，并且由原来的3个楼层交换机扩容至6个；连接每个办公室网线也从原来的70条扩容至108条(其中一楼办公室增加了23条)，并且全部直连至中心机房网络机柜中，原有的1个中心网络机柜因此也扩容至2个，以下图片是改造前与改造后的不同情况。

办公楼楼层交换机改造前机柜图

办公楼楼层交换机改造后机柜图

办公楼中心机房改造前网络机柜图

办公楼中心机房改造后网络机柜图 网络机柜1

网络线路 篇3

从实质上说，贝叶斯网络是一种概率网络，是在概率推理的基础上建立起来的图形化的网络系统。在这个系统中，贝叶斯公式发挥着十分重要的作用。概率推理则是为了解决各种不定性和不完整性问题而提出的，非常有效地解决了各种复杂设备中由于不确定性、不完整性或者关联性等引起的故障。因此，概率推理在贝叶斯网络中得到了广泛的应用。一般来说，贝叶斯网络是一种带有方向的无环网络，主要由各种节点及有向边组成。其中，节点代表的是各种随机的变量，而各个有向边则代表着节点之间的相互关系，其中有向边的方向是由总节点指向各个分支节点，关系强度大小用条件概率来表示。在整个概率推理过程中，节点可以表示任何形式的变量，如各种现象、意见等。因此，贝尔斯网络中可以一些从不完全或者不确定的信息中进行相应的推理。贝尔斯网络具有以下特点：第一，它是一种不定性的因果关联的模型，表示着各种变量之间的因果关系。第二，贝叶斯网络能够处理各种不确定性的问题，能够在条件有限的情况下解决各种问题。第三，贝叶斯网络将多种信息充分融合起来，同时还包括各种故障诊断和维修决策等。作为不确定信息处理的重要工具，贝叶斯网络已经在智能化的信息系统中得到了重要的应用，其应用的行业范围也在不断地扩大，涉及到各种医疗诊断、统计决策或者各种学习预测等领域。

2、基于贝叶斯网络的架空输电线路隐形故障诊断系统关键技术分析

由于贝叶斯网络系统优良的性能及功用，其被应用于社会生活的各个行业之中，其中在架空输电线路隐形故障诊断系统中应用的更为广泛。下面，笔者将对贝叶斯网络架空输电线路隐形故障诊断系统的关键技术进行深入地分析。

2.1架空输电线路预测数学模型分析

经过多年以来的发展和提升，输电线路的故障定位技术也在不断地完善。但就目前情况来看，由于电力系统的复杂性，加之影响系统故障定位的各种因素的多样性，故障定位技术的应用过程中还存在着一些问题。同时，我们必须意识到故障定位技术的应用基础就是输电线路数学模型。因此，要提高故障定位的精度，必须选择正确的输电线路模型。作为一种重要的电力元件，输电线路在电力系统的计算过程、电磁分析以及故障测距等工作领域发挥着十分重要的作用。就目前来说，输电线路的数学模型有很多种，包括各种简单的集中参数式的竖向模型，也包括各种复杂的分布性参数模型。具体来说，前者主要包括π型模型、多级π型模型以及R-L模型等。后者则主要包括各种无损模型、频率相关的模型以及无畸变的模型等。输电线路模型选择十分重要，将会对计算结果的精确性产生十分重要的影响。就我司来说，主要采用了IEC-61970/61968中定义的线路包（Wires）信息模型和IEC61968资产信息包作为基础，形成了相应的数学模型。当然，为了保证数学模型的准确性，提高计算结果的精确度，相关工作人员认真阅读并严格执行《输变电设备状态评价标准》的相关要求，在CIM规则的基础上添加了南方电网公司所制定的相关标准。例如，在评价分类方面，工作人员在CIM规则的基础上添加了状态评价包。该评价包包括几个层叠的组成部分： 第一个大部分是输电线路。而各个输电线路又是由不同的单元，如基础、杆塔等构成的。这些不同的单元下面涉及到各個不同的状态量，如结构位移、外漏等。通过该数据模型，我们可以及时地诊断出架空输电线路系统运行中的各种隐性故障，进而采取各种合理有效的措施。

2.2架空输电线路状态评价标准分析

根据设备运行的状态量对架空输电线路所造成的影响的程度大小，工作人员经将架空输电线路的状态评价标准分为四个等级，这四个等级分别对应不同的权重系数。判断出等级之后，工作人员就能对架空电路系统的运行状况有了更好地了解，能够及时发现各种隐性故障。而工作人员首先要做的就是对各个状态量进行综合全面地分析，并对设备的状态做出合理的评价。如果设备处于正常或者注意的状态，那么完全可以正常运行。但如果设备出现异常，则应该尽快检查和维修。如果设备运行严重异常，则应该停止使用，立即检查和维修。具体来说，架空输电线路的状态评价标准主要有三个：第一，线路单元评价标准。正如上面所提到的，线路单元可以分为基础、杆塔、绝缘子等。工作人员要认真检查这些线路单位的状态，并对这些单元的状态进行评估，作扣分处理，判断其是否属于正常、注意、异常或者严重问题状态。

2.3基于贝叶斯网络的架空输电线路的状态评估探讨

传统的故障检修方法执行定期维修的制度，这种制度存在着很大的不合理性。很多输电设备出现了重复停电的状态，造成了人力、物力资源的大量浪费，这也严重影响了电力设备的可靠性水平。而贝叶斯网络架空输电线路隐形故障评估系统，通过一系列的状态评估规章将各种变量代码化，形成各种可以度量的信息数据库，能够准确地了解输电设备的运行状态，提出最合理的维修策略。状态评估工作主要分为两大部分：线路单元评估和整体评估。首先，从线路单元评估方面来说，工作人员要充分考虑各个线路单元的状态，并对各个状态进行评估，作扣分处理。同时，要注意一点，在对某一输电线路中的同类设备进行状态评价时，不应对各个设备的状态量进行重复累加，而要以最严重的状态进行相应的扣分。如果评价过程中出现多个状态量变化的情况，且变化的原因及具体的部件无法明确时，工作人员应该进行相应的分析诊断，判断状态量异常的原因。其次，线路的整体评价是在单元评价的基础上发展起来的。如果单元评估为严重异常，则整个线路的整体评价也为严重异常。通过状态评估的相关结果，工作人员可以对设备发生故障的概率以及设备的风险等进行分析，并建立相应的更为完善的数据模型。当然，我司已经完成了相应的程序化验证工作，一些具有相应特征的数据库和计算模块已经建立起来，为之后的状态评估工作提供了有利的支持。在状态评估的过程中，我们必须注意一点，该方法中无法获得足够多的历史评价数据，其预测的精度可能会大有下降。对此，我们要做好以下两方面的工作：第一，加强沟通与交流，力求从更多的渠道获得更多的状态评价的历史数据；第二，进一步优化状态评价的输入接口或者相应的界面，允许工作人员自动或者手动输入相关信息。

3.总结

贝叶斯网络的架空输电线路隐形故障诊断系统的应用，给输电系统的正常运行提供了有利的保障，促进了我国电力行业的进一步发展。

“低频电子线路”网络课程建设 篇4

现代信息技术的发展,改变了人们的生活和工作方式,也为中国高等教育的发展和改革提供了契机。多媒体教学、远程教育、计算机辅助教学等现代教学形式应运而生,传统的教与学的教育形式正面临最为重大的改革。此类信息技术是对高等教育的一次强力冲击,是信息时代教育教学的需要。我国教育部“关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见”中指出为推动多体辅助教学,提高教学效果,各高校开设的必修课程,使用多媒体授课的课时比例应达到30%以上,其他高等学校应达到15%以上。中国高等教育的发展需要信息技术的应用,为争取在激烈的国际竞争中占主动地位,必须加快现代信息技术教育普及,努力实现教育信息化。

2015 年,为进一步推进我校教学信息化改革,加强优质教学资源的开发与共享,为学生搭建自主性、研究性学习平台,我校开展了网络课程建设立项申报工作连续开设3 年以上的基础课程或专业主干课程均可申报。低频电子线路是我校省级精品课,是电类专业最重要的专业基础课之一,其任务是为电子系统的工程实现和学生后续课程学习打下必要的基础。结合课程组多年教学经验,利用并创造相关资源,并查阅参考了众多优秀的网络课程范例,我们进行了低频电子线路的网络课程建设。在建设过程中,我们也陆续发现目前大多高校网络课程存在的一些共性问题,结合我们的建设经验,以期和同行们进行探讨。

1 网络课程建设的必要性

目前,随着各高校的不断扩招,导致师生比不断提高,多数高校均不同程度存在着缺少教学资源的问题。教学资源的分布不均衡性,极不利于高校发展素质教育,提高人才培养质量。网络课程是教育资源的一个重要组成部分,它极大地拓展了教育的时间界限。网络使教师教和学生学的活动产生了时空的分离,教师可以不再是直接的教育者,教育目标和教学活动可通过网络课程来实现。网络应用于教育领域,为学生们提供了更加便利的学习机会,丰富的教学资源及教学环境,使教育活动的适应性得到大大加强。所以,开发高质量的网络课程是我国发展网络教育,实现现代信息化工程的重要课题。

以本课程“低频电子线路”为例,课程组教师4 人,授课对象平均每学年600 余人,约16 个班,平均每位老师4 个班。并且各老师在承担本课程的同时,还承担相对应的实验课程或其他相关理论课程的教学,这种比例的师生比,若期望培养得到较高质量的学生很大程度取决于学生自己的努力,而整体教学质量的提高显然是有一定难度。另外,课程组教师大多采用的仍为课堂讲授的教学形式,由于学时有限,教师讲课时往往偏重重点内容讲解,少讲次要的内容。从知识的完整性来看,往往被忽略的内容有可能恰恰是学生理解问题的关键。这时,一个高质量的网络课程的优势即可体现出来。另一方面,低频电子线路课程的重点之一便是放大电路的分析,多数放大电路是较为复杂的电路,教师如若只是课堂讲授的形式,那么每节课在黑板画电路图的时间也会花费不少。所以,建设一个教学形式独特新颖,能大大增强学生学习兴趣的网络课程对本课程组来说是非常必要的。

2 低频电子线路网络课程的建设内容

目前,部分高校的网络课程缺乏统一的规划、有效的管理,各学院独立建设,支撑平台不统一,易导致维护困难,且成本较高。所以,统一的建设标准及高校的宏观调控,是建设高质量网络课程的前提。我校为进一步推广教育信息化改革,于全校范围内建设30 多门网络课程。各课程基于统一的平台建设,遵循统一的建设规范及要求,初步建设完成需通过学校教务部门的统一验收,才可投入试运行。这种由学校教务部门统一监督,各网络课程组负责实时更新及维护,极大地提高了我校网络课程建设成效。

2.1 课程基本信息建设

课程基本信息包括教学团队、教学大纲、教学日历、课程指定教材、教学参考书、参考网站、学习指导。本网络课程的教学团队分别介绍了课程负责人、主讲教师及实验指导老师等的基本信息,方便学生了解自己授课教师的教学情况及联系方式等。教学大纲主要是以知识点为单位的学习要求和学习重点、难点。建设程度为使自主学习的学生在不经由教师指明的情况下,也明确本课程的教学重点、难点。低频电子线路课程的参考书及参考网站数量多,质量参差不齐,经课程组教师多年累积及筛选,将质量较高且比较能反映电子技术行业发展现状的参考书及网站实时发布于网络课程中。学习指导中讲明了本课程的学习要求、学习特点,并对如何学习本课程给出指导性意见。基本信息建设的目标是,学生在未开始本课程的教学之前,通过课程的基本信息可把关于整个低频电子线路的教学情况有个大概的了解。

2.2 课程教学资源建设

课程教学资源建设包括授课教案、教学课件、教学视频、习题、实验指导案例及素材库、试题库、参考资料及网络资源还有课程备份机制。其中授课教案为课程组负责人根据多年教学经验,依据课程教学大纲反复修改后完成。教学课件为PPT形式,为教材配套课件,也根据教学大纲进行过至少五次以上的反复讨论修改。教学视频按知识点制作,由课程负责人和主讲教师讲授,保证学生在网络课程中可实现自主学习。其中,案例教学被作为本网络课程的亮点项目,采用FLASH格式,是根据本学科的特点,制作的几个具有针对性的典型案例。例如,其中一个肌电假肢的案例,是一个典型的测控系统,可检测神经,控制执行机构,引起学生极大的兴趣。此案例与低频电子线路课程中的小信号放大电路及功率放大电路等知识点均相关,是其典型的应用。案例教学既提高了学生的学习兴趣,又可在兴趣中学习课程相关知识点。试题库是具有一定规模的,并能够实现在线测试和考核的。按章节制作,每节提供学生一般不少于5 个的在线测试题目。试题要满足测试目标要求,覆盖考查范围内的主要知识点,考查内容的题量和试题难度分布与教学内容相对应。试题之间不能相互提示,不相互矛盾,且附有答案和参考题解等。参考资料及网络资源提供了与本课程相关的,有利于学生素质提高和知识拓展的相关网络素材。具体包括相关论文链接、相关背景知识链接等。课程备份机制为上一学期期末考试后进行一次课程存档,下一学期开始使用课程前导出上一次课程包,为节省网络平台空间,存档的课程包不可多于4 个,要及时删除不用课程包。

2.3 网络教学活动建设

网络教学活动建设包括通知公告建设、发布课程信息、作业发布与管理系统、辅导及答疑系统建设、课程学习讨论系统建设及课程学习评价。此类项目的建设很大程度依赖网络课程的建设平台。作业发布与管理系统提供WEB的发布作业功能,具有一定的智能性,可根据学生的学习内容自动布置作业,也可人工选择作业的知识范围。可实现学生基于WEB完成、提交功能,可实现教师基于WEB的批改、点评作业功能。辅导、答疑系统能够对问题与解答进行网页发布,具有完整的答疑资料库内容。本课程建设了课程学习讨论小组,也是基于平台的课程学习讨论系统建设完成。可提供基于WEB的讨论组内容提交、管理功能,可通过设计网上教学活动,提供个别化的学习协商交流机会。教师可根据课堂教学情况,主持讨论话题。本课程的课堂学习评价即为在线测试栏目,按知识模块设置的在线学习作业和练习能有效地引导学生深入学习。

3 网络课程建设现状分析

通过课程组建设低频电子线路网络课程的经历及开展的一些网上知名网络课程调研工作,发现网络课程建设存在一些共性问题。五年前,由于没有统一规划,建设网络平台及标准不统一,进而导致部分课程重复建设,浪费了资源。目前,大多高校都已开始形成支撑网络课程建设健康发展的制度环境,例如我校的低频电子线路网络课程之类,从网络课程统一开发平台购买,到各学科网络课程申请、立项,评审通过后,各课程组再进行建设,评价验收后再进行推广应用。整个建设过程中有开发网络课程的技术人员做技术支撑,有课程组人员对各自网络课程进行建设,学校教务部门有明确的管理方法并建立有相应的激励机制,以调动各部门的积极性。

近年来,随着网络技术的发展,各高校网络课程的建设水平也逐渐提高,无论是无常资源规模或是教学活动设计都有所提高。现在面临的问题是,这些网络课程的前期建设力度大,投入人员多,制作并验收完成后便大功告成,而如何应用好这些网络课程,以此提高课程的教学质量却没有下足功夫。致使一些网络课程成为摆设,建设时投入的经费及人员建设投入的精力均没有得到相应的收益。造成这种现象的原因中,主要一点是高校对网络课程的定位不明确,如若只是将网络课程作为课堂教学的辅助参考的话,那么一定有一部分学生不会花费时间在网络课程平台上进行深入学习。所以,加强网络课程的应用是当前网络课程建设的重点问题。低频电子线路网络课程建设已初步完成,我们将继续研究总结建设经验,加大本网络课程的应用范围,使本网络课程的建设和应用走上健康有序,可循环发展的轨道。

摘要：网络课程建设是我国教育信息化进程中一个重要的内容,是校园数字化教学的基础,能极大地促进学校优质课程资源建设。网络课程建设具有数字化、多媒化、网络化、虚拟化、学习个性化、自主化及合作化等特点。本文为“低频电子线路”课程组按照我校网络课程建设规范,利用课程组多年累积的教学经验及资源,初步建设完成该网络课程的过程概述。并结合建设经历,对网络课程建设中常见问题进行了探讨。

关键词：低频电子线路,网络课程建设,教学资源

参考文献

[1]陈至立.抓住机遇,加快发展,在中小学大力普及信息技术教育[J].全国中小学信息技术教育工作会议报告,2000.

[2]马红亮,网络课程的概念及特征[J].四川师范学院学报(哲社版),2001(6):63-65.

[3]李洪发.网络课程建设的特点和作用探析.http://wenku.baidu.com.

[4]罗鸿斌.高校网络课程建设现状与思考.甘肃科技,2008.24(18):191-193.

[5]于晶莉,韦明.谈高校网络课程建设的问题与思路对策.现代远距离教育,2006(5):54-56.

PON网络线路保护方式的探讨 篇5

摘要：随着PON网络运用越来越普及, 网络的可靠性和安全性需要在网络建设时同步考虑。构建网络保护路由保障网络安全畅通, 要结合实际运用场景和PON网络的技术特点, 兼顾投资效益。本文根据PON网络主要线路方式, 探讨了如何结合实际应用场景和投资分析, 灵活搭建PON网络的线路保护。

关键词：PON网络,线路,保护

参考文献

[1]贾武.光OFDM与PON结合的关键技术研究[D].北京邮电大学, 2011.

[2]王砺超.PON技术及北京电信PON网络规划设计和工程应用[D].北京邮电大学, 2012.

[3]刘毅.基于PON技术的接入网研究及工程实践[D].北京邮电大学, 2012.

[4]曾庆宇.PON光网络保护维护探索[J].硅谷, 2012, 18:40+57.

[5]孙和通.PON网络技术在本地通信网中的应用[D].南京邮电大学, 2012.

GPON网络线路测试及维护讨论 篇6

光线路终端 (OLT, 局端设备)

光分配网 (ODN, 光纤环路系统, 包含光分路器、光纤光缆及光缆分纤盒、光缆交接箱等)

光网络单元 (ONU, 用户端设备)

GPON设备通常采用的光模块有CLASS B+盒CLASS C+, 可支持1:64的分光比, CLASS C+还可以支持1:128DE分光比。

一般来说GPON允许的链路插入损耗可以达到31dB以上 (OLT最小接受灵敏度减去ONU最小平均发射功率所得值)

波长范围:

上行波长范围:1260~1360nm (标称波长1310nm)

下行波长范围:1480~1500nm (标称波长1550nm)

2 仪器仪表的选择

PON专用OTDR、光源及光功率计

对光纤线路的测试分两部分:分段衰减测试和全程衰减测试

(1) 采用OTDR对每段光链路进行测试。测试时将光分路器从光线路中断开, 分段对光纤段长逐根进行测试, 测试内容包括在1310nm波长的光衰减和每段光链路的长度。

(2) 全程衰减测试采用光源、光功率计, 对光链路用1310nm、1490nm和1550nm波长进行测试, 包括活动光连接器、光分路器、接头的插入衰减。测试时应该注意方向性, 即上行方向 (ONU往OLT机房端) 采用1310nm测试, 下行方向 (OLT机房往ONU端) 采用1490nm和1550nm进行测试。

3 PON网络的测试方法

对PON网络链路测试, 一般需要测试其ODN链路的插入损耗、ODN的插入损耗的均匀一致性测试、ODN反射特性测试, 比较典型的测试方法有以下几种:

(1) 采用光源+光功率计测试

(2) 采用PON专用OTDR (光时域反射仪) 测试

(3) 配合有源设备 (PON) +光功率计测试

如果需要测试ODN链路的反射损耗, 则需要采用PON专用OTDR来测试。

一般在工程实施完成以后, 才会对整条ODN链路进行测试;对分段ODN测试, 可以采用PON专用OTDR配合光源光功率表来测试。

4计算时相关参数取定及损耗测试

光纤衰减取定:

a) 1310nm波长时取IL1310nm=0.36dB (/km)

b) 1490nm波长时取IL1490nm=0.22dB (/km)

c) 1550nm波长时取IL1550nm=0.22dB (/km)

d) 光活动连接器插入衰减取定:0.5dB/个

e) 光纤熔接衰减取定:0.05dB/接续点;

f) 光纤冷接衰减取定:0.1dB/接续点g) 现场成端插头/插座0.5 dB/个;

h) 计算光分路器插入衰减参数取定见下表

LA-B—A到B的距离 (km)

ILA-B—A到B的链路插入损耗 (d B)

(1) 采用光源+光功率计测试链路插入损耗

采用光源+光功率计测试方式, 进行上下行双向全链路测试, 记录各条链路的损耗。如果传统的光源无法发射1490nm的光, 建议采用1310nm或者1550nm测试。

需要2人分别在机房和用户端配合进行测试。测试之前打开光源发相应波长的光, 将光功率计归零。为了保证测试数据的可靠性以及测试设备的长期使用性能, 建议为光源、光功率计配置专门的跳纤, 同时将跳纤一并计入归零链路。

下行:光源放置在局端 (靠近OLT) , 将接PON接口的跳纤接至光源, 发1490nm波长的光。光功率计放置在客户端 (靠近ONU) , 将接ONU的跳纤接至光功率计调节光功率计接收模式为1490nm。

上行:光源放置在客户端 (靠近ONU) , 将接ONU的跳纤接至光源, 发1310nm波长的光。光功率计放置在局端 (靠近OLT) , 将接PON接口的跳纤接至光功率计, 调节光功率计接收模式为1310nm。

以分光器集中分光举例:

假定整条ODN链路中:

(a) LOLT-ONU=10km,

(b) 1台1x32分光器 (N1=1) Ni为各个产品使用数量

(c) 3根跳纤 (N2=3, 1根用于机房OLT到ODF, 1根用于馈线到分光器的跳接,

(d) 另1根在用户端连接ONU)

(e) 2个尾纤 (N3=2, 1根用于馈线熔接, 1根用于FDU配线熔接)

(f) 2个现场成端接头 (N4=2, 用于引入光缆2头成端)

(g) 3个热熔接点 (N5=3, 机房1个, FDC内2个)

(h) 1个冷接点 (N6=1, FDU内1个)

下行理论链路插入损耗:

ILOLT-ONU=IL1490nm*LOLT-ONU+ILOPS1x32*N1+IL跳纤*N2+IL尾纤*N3+IL现场成端接头*N4+IL热熔*N5+IL冷接*N6) =0.22*10+16.5*1+0.3*3+0.15*2+0.5*2+0.05*3+0.1*1=21.15 (d B)

上行理论链路插入损耗:

ILONU-OLT=IL1390nm*LOLT-ONU+ILOPS1x32*N1+IL跳纤*N2+IL尾纤*N3+IL现场成端接头*N4+IL热熔*N5+IL冷接*N6) =0.36*10+16.5*1+0.3*3+0.15*2+0.5*2+0.05*3+0.1*1=22.5 (d B)

上下行损耗的理论值都能满足要求。

实际测试过程中, 链路中各个产品的数量可能不尽相同, 理论链路插入损耗可以以实际使用数量替代公式中的相应值进行计算。

将实际测试数据和理论数据进行比较, 一般来说相差<2dBm都在允许范围内。

计算结果:OLT至ONU最大光衰耗值应不大于OLT最小光发射功率-ONU最低接收灵敏度的差值K。即计算结果应满足ILONU-OLT

(2) 采用PON专用OTDR测试链路插入损耗及反射损耗

采用PON专用OTDR对全链路插入损耗测试相对光源+光功率计来说过程比较简单, 同时得到的数据也比较精确, 另外还可以同步测试链路反射损耗。

将连接OLT的跳纤接至OTDR, 确保所有ONU与跳纤断开。

采用PON专用OTDR可以较准确地测量各条链路的长度、插入损耗以及反射损耗, 将所测链路长度与施工记录的各条链路的长度进行对比来确定链路是否有断点。如果发现有异常链路, 通过所测长度与记录在案的长度对比数据来估计出链路序号, 然后再将OTDR接到分光器FDC输出端进行测量, 定位链路故障点。

另外对于2级分光网络结构, 采用的测试原理基本相同。

(3) 配合有源设备 (PON) +光功率计测试链路插入损耗

如果整个PON网络已经开通, 可以利用OLT设备的PON接口或者ONU进行测试。

下行:

保持OLT开通, 将接OLT的跳纤的另一头接光功率计, 设置1490nm的波长并进行归零。

如果有多个PON接口都为同一型号OLT, 一般发射器发光功率基本一样, 所以为了简化测试流程做一次归零即可。在用户侧用光功率计读取数据并记录。

上行:

输电线路故障行波网络定位新方法 篇7

随着智能电网的全面建设, 对大电网运行控制的安全、可靠性要求越来越高, 对电网中输电线路故障的精确定位越来越重要。近年来大量定位方法被提出, 部分已经实现现场应用, 但由于行波信号光速传播, 瞬间即逝, 折反射复杂, 在强电磁环境下故障行波辨识与波头的纳秒级快速捕捉困难等原因造成定位效果不佳, 定位方法有待完善[1,2,3,4,5]。

传统的双端行波定位只需捕捉到达线路两端行波的初始波头, 不受各种反射波和折射波的影响, 原理相对简单[6,7,8]。但是基于单条线路的故障定位, 当定位装置失灵、出现故障或是定位装置的时间记录存在误差时, 定位可靠性得不到保证, 已经无法满足电网运行的要求。随着大电网建设及系统间通信技术的发展, 全球定位系统 (GPS) 同步时钟精度提高, 基于整个电网的行波定位方法基本上解决了上述问题, 但是在利用GPS同步时钟定位时, GPS接收机标准误差为±20ns, 理论上对行波定位影响极小, 然而接收机的误差是随机正态分布, 恶劣情况下误差会达到1μs, 在利用行波定位时1μs的误差将造成150m的测距误差[9,10,11]。因此, 如何消除记录时钟误差成为行波定位面临的一个重要研究课题。

文献[12]提出基于网络的故障行波定位系统, 在B.C Hydro的500kV输电网14个变电站中安装行波定位装置, 当故障线路中一段线路计算错误时, 利用相邻线路数据, 准确检测5 300km线路上的各种故障。但该文仅在故障线路记录失败后, 利用其他检测点数据进行故障定位, 没有提出基于整个网络的算法, 定位的精确度有限。在此基础上, 文献[13]提出基于Floyd算法的网络定位算法, 成功应用于株洲电网, 但其数据处理中公式对参数的取舍缺乏理论依据。后来的文献[14-15]提出的基于神经网络和网络通路的定位算法, 都是对求取算法和故障信息判断的改进, 在对信息进行数据处理时仅仅是加权平均, 其与直接求取多数据平均值相比, 在一定程度上提高了数据的可信度, 但是同时也会忽略远方信息点的高精度时间, 引入人为误差。

本文在研究行波传输路径的基础上, 提出了基于线性方程求取故障距离的方法, 其在数据融合中摆脱了以往权重对数据的处理, 避免了计算过程中对代表数据的加权不均衡;且在线性回归分析中波速仅仅作为直线的斜率, 直接由直线与坐标轴的交点得到故障距离, 可以实现快速准确的定位。

1 输电网拓扑结构及最短路径分析

1.1 输电网的网络拓扑模型构建

输电网络可以画成带权的拓扑图, 两者的概念对应关系如下。

1) 节点:线路母线或各个变电站。

2) 边或弧:两结点之间的输电线路称为边, 若规定了输电线路的方向, 则称为弧。

3) 边 (弧) 的权:输电网中主要指线路的长度, 负荷分配时也可以指线路带负载程度。

在规定了节点、边 (弧) 及其权值之后, 便将输电网抽象为一个赋权无向图或赋权有向图, 从而确定输电网中的行波传输路径问题便转化为图论中的最短路径问题。

因此, 输电网络可以用一个无向图G来表示, G= (V, E) , 其中V表示图的节点的集合, 对应为输电网中变电站或母线的集合, E表示图的边的集合, 对应为输电线路的集合。从图论的角度讲, 输电网络可以看成一个点和线的集合, n个节点通过l条线路相连构成了图G。图1展示了一简单的输电网络拓扑图, 其中V={v1, v2, v3, v4, v5, v6}, E={e1, e2, e3, e4, e5, e6}。在集合E中, 边的权W可以表示为:e1= (v1, v2) , e2= (v2, v3) , …, e6= (v5, v6) 。在输电网拓扑图中, 边的权为输电线的长度。

1.2 电网各节点到故障线路两端的最短路径

当输电网中的某条线路遭受雷击或者发生短路故障时, 以故障位置为起始点会产生故障行波。故障行波以光速沿着输电线路在整个电网中传播, 如果遇到波阻抗不连续的地方, 会产生波的折射和反射, 从而在整个输电网中形成一个极其复杂的行波传输网络。行波测量网络的拓扑结构如图2所示, 其中:实线箭头表示故障行波传播路径, 其上的数字表示路径距离;虚线箭头表示信息传输方向;ti为变电站i记录的初始行波到达时间, i=A, B, C, D, E, F, M, N, H。

求取最短路径的经典算法Dijkstra算法在求取两检测点 (如行波检测点i, j) 的最短路径时, 当求取的最短路径lij不经过故障线路时, 就不满足传统双端定位公式的要求, 不能反映故障点的位置。在此基础上, 文献[16]提出了广域网解环原则。例如:图2中M, F两点 (故障距离如图所示) , 按照传统求取最短路径的方法, lMF显然不经过故障线路, 利用传统双端定位公式求出的故障距离也不准确。

为了保证在求取最短路径时故障距离通过故障线路, 文献[17]提出了邻近点优化及转接点策略。为此本文对该算法建立约束条件, 假设所求的最短路径起点为M, 要求该路径必须经过顶点N, 则可以将N点作为M点的转接点, 且对N点赋予权重r=lMN, 对N点求取到线路末端对端路径组D, 再对路径组D求和, 有H=D+r, 即为M点到线路末端的最短路径, 能够确保到每个节点的最小路径都经过节点N。

采用GPS巡点时提出的邻近点优化策略, 将M点等同导航系统的起始点 (单源节点) , 行波传输路径中的故障线路等同导航系统中必须经过的线路, 则就可以将故障线路对端检测点作为转接点, 求取到最短路径。假设以M点为单源节点, 求取对端线路的最短路径, 具体步骤如下。

步骤1:初始化G= (V, E) , S的初始状态为空集, D为路径中最小的数组。

步骤2:选取单源节点M, 定义N点为转接点且对N点赋权r=lMN, 如图3所示。

步骤3:选择D中最小的数组分量, 假设为D[i], 则i就是已求得的转接点N到其最短路径的终点, 故S=S∪{i}, 将已确定最短路径的节点i加入到S集合。

步骤4:根据节点i修改更新数组D中转接点N到集合V-S中的节点k所对应的分量, 即若D[i]+lik

步骤5:重复步骤3、步骤4的操作, 直至所有节点都确定了最短路径, 即集合V为空集。

步骤6:求取最短路径组H=D+r。

与传统Dijkstra算法相比, 在步骤2中将N点作为M点的转接点, 保证了所求故障距离经过故障线路。具体结果以图3故障线路M侧为例, 利用邻近点优化策略算法求M点到对端检测点的最短路径差值, 结果如表1所示。

显然邻近点优化策略求取的最短路径与以往求取最短路径的方法相比, 能够确保最短路径lij经过故障线路时满足双端定位公式的要求。与文献[16]提出的解环策略相比, 减少了判据所需的数据。

2 网络定位算法分析

2.1 传输距离及时间线性相关性

当输电网某点发生故障时, 行波在整个输电网中形成了一个极其复杂的行波传输网络。在复杂行波传输网络中, 行波以光速沿输电线路传播, 显然行波传输距离与传输时间呈比例关系, 比例因子为波速。

由传统的双端定位公式可得故障点到检测点i的距离为:

式中:Δtij=ti-tj, ti和tj分别为变电站i和j记录的初始行波到达时间;lij为经过故障线路的i, j点间最短路径。

对式 (1) 恒等变化得到:

当检测点i固定时, 令Y=lij, X=Δtij, b=2di, a=-v, 则Y=aX+b, 由线性方程的几何意义可知, 对于满足式 (1) 上的任意一点j, 其必定在该直线上。反之, 若当输电网中任意一台定位装置故障或记录时间错误时, 则该点也必定不在该直线上。本文利用传出距离与传输时间的相关性, 就可以剔除数据错误点, 如图4中点F显然就是数据错误点, 同时, 直线Y=aX+b与Y轴的交点b为2di。

2.2 时间及路径参数确定

图4中的曲线显然过于扁平, 那么当数据点较多时, 则数据点分布密集, 不利于线性拟合和求取故障距离。因此, 本文对式 (2) 的时间及路径参数定义如下:Δtij=tj-ti, v的单位为km/μs, lij单位为km。则式 (2) 变为lij=vΔtij+2di, 其输电线路斜率为0.3左右, 可以保证检测点数据均匀分布到坐标平面中, 利于线性拟合。对任意一组 (X, Y) 进行线性拟合, 其结果如图5所示, 由直线与Y轴的交点b得出故障距离为:

同理, 故障线路另一端的故障距离为:

2.3 故障线路在环网上的分析

对于故障发生在环网时, 如图2中线路MN发生故障时, 环网中E点利用邻近点优化策略求取的最短路径为lNE=lMN+lME, 当故障点f距N点较近且lfN+lNE

2.4 故障线路两端初始行波时间修正

在曲线拟合时, 坐标平面上X轴坐标点Δtij=tj-ti, 其中tj为变量, ti为不变量 (即故障线路一端初始行波到达时间) 。显然ti是否准确肯定对Δtij的数据准确性有影响, 进而ti影响求取故障距离的准确性。因此, 本文提出利用线路段数据修正行波初始时间。以图3中M端为例, 将M端作为信号源, 行波波头达到其左侧各个检测点的时间为:

式中:tM为故障线路M端行波波头修正时间;liM为M端左侧检测点i到M端的最短路径。

定义lMM=0, 则由式 (5) 可知, 故障距离与时间呈正比例关系。

令ti为X轴, liM为Y轴, 进行曲线拟合, 如图6所示。假设tM记录时间不准确, 由图6可以看出, 拟合直线不通过tM点, 而由式 (5) 的几何意义可知, 曲线与X轴的交点即为检测点M的修正时间tM′。

同理, 如果其他检测点记录时间错误, 则检测点对应的数据点也肯定不在拟合曲线上, 因而也就能剔除该记录点。

3 网路定位算法流程

当某条线路任意一点发生故障后, 基于线性拟合算法实现全网综合定位, 其流程如图7所示, 其中EMS表示能量管理系统。

1) 初始化网络参数, 包括变电站参数、输电线路参数、开关量设置以及杆塔信息及各个检测点网络末端依次标号等。其中, 输电线路长度通过以下方法获得:在行波定位系统安装完成后, 利用线路各个断路器的分合产生行波信号, 测量线路各段长度。

2) 根据EMS提取线路断路器状态, 判断故障线路, 与初始行波到达时刻最早的变电站相连且跳闸的为故障线路MN。

3) 求取故障线路端M和N到各自对端线路的路径组HM和HN, 以及相邻侧线路路径组DM和DN。

4) 用路径距离DM和DN对应各时间点, 拟合曲线, 修正线路两端时间tM和tN, 并以修正时间替代故障线路端时间。

5) 求取路径组HM和HN对应的时间差, 以时间差为X轴, 路径差为Y轴, 拟合直线方程, 得到a和b。

6) 由式 (3) 和式 (4) 得到故障距离dM和dN。

7) 求取故障距离:d= (dM+lMN-dN) /2。

4 仿真分析

为了验证所提方法的正确性, 本文用电磁暂态程序 (EMTP) 对某电网500kV系统进行仿真, 假设故障发生在线路DE且距离变电站D的155.250km处。图8用箭头标出了各远端变电站记录的初始行波到达时间折算到故障线路出口侧变电站的折算路径, 仿真得出电流行波第1波头到达各变电站的时间如表2所示, 箭头线上的数字代表路径距离, 单位均为km。

为了验证时间修正方法的正确性, 将E点时间改为一不正确时间42.68μs。E点到其右侧各检测点的距离liE及时间ti如表3所示。E点时间修正曲线如图9所示。

由图9可得故障线路E点时间修正后为tE′=131.65μs。同理, 故障线路D点时间修正后为tD′=520.18μs。

同时, 根据领近点优化策略原则, D点到对端的最短路径及时间差如表4所示, 其中ΔtjD=tj-tD。根据所得数据进行曲线拟合, 如图10所示。

拟合曲线与直线X=0的交点为310.608km, 则故障点到检测点D的故障距离为:

同理, 故障点到检测点E的故障距离为:

则故障点到检测点D修正后的故障距离为:

误差为46m, 符合要求。

在实际运行中可能出现任意一台装置发生故障、启动失灵造成无法检测到该站行波信号的情况。对该情况进行仿真, 其结果如下。

假设图8中H站、L站定位装置未检测到行波信号 (F点仍为行波时间记录错误点) , 修正E点时间为tE′=131.68μs, 则D点故障曲线拟合结果如图11所示。

拟合曲线与直线X=0的交点为310.695km, 则故障处到检测点D的故障距离为:

结合E点故障距离, 则故障点到检测点D修正后的故障距离为:

误差为65m, 符合要求。

由图10、图11及计算结果明显可以得出以下结论。

1) F点为记录不准确点, 曲线拟合时被剔除, 排除了以往利用时间差及线路路径来确定记录时间是否准确的步骤, 同时利用曲线分布将多元信息数据融合, 减少了以往利用权重融合数据的步骤。

2) 网络中任意定位装置故障、启动失灵或时间记录错误时, 都可以由其他变电站的行波定位装置记录的时间数据进行故障定位。

5 结语

本文提出输电线路故障网络定位新方法, 理论分析和仿真结果表明, 该方法可对电网中所有输电线路进行可靠、准确的故障定位, 具有如下优点。

1) 利用传输距离与传输时间呈正比例的关系, 进行线性拟合, 有效减少了故障行波信号到达各变电站准确时间的记录误差。

2) 将所有记录数据在坐标系中描点, 不需要依次判断各检测数据是否正确, 线性拟合时自动去除记录错误时间, 数据融合中摆脱了以往利用权重对数据进行处理的步骤, 数据融合阶段更加合理, 避免了权重中对代表数据的加权不均衡。

无线传感器网络在输电线路的应用 篇8

无线传感器网络主要由传感器节点、汇聚节点和管理节点3大部分组成。其中传感器节点是无线传感器网络的基础，它负责需要监测区域内的信息采集、转换和输送，所以传感器节点一般包括传感器模块、信息处理模块、无线通信模块和能量供应模块，其中传感器模块负责监测区域信息的采集;信息处理模块负责信息的转换;无线通信模块处理信息的输送;而能量供应模块则负责为传感器节点的运行提供能源支持。当传感器节点把收集的对象信息通过简单的处理计算，利用网络协议规定的信道访问机制经由射频收发单元把数据信息传输到汇聚节点，汇聚节点利用路由算法，经过多跳将数据转发给管理节点，实现信息的交换。

1 无线传感器网络特点

和传统的通信网络相比，无线传感器网络由于其自身的特点可以部署在环境恶劣的自然环境中，并且能够长期有效地收集数据，从而免去繁琐的人工检查和维护次数，降低监控成本。根据图1中无线传感器网络的两种组织结构，可以看出无线传感器网络主要有以下几个特点：

1.1 规模大

从图1中可以看出无线传感器网络的相比于传统的通信网络，最主要的一个特点就是规模大，这主要是为了获取更加精确的信息，必须在监测区域内布置大量的传感器节点，这些节点的数量有成千上万甚至更多。只有这样才扩大监测区域，减少洞穴和盲区，进而能够采集更多的信息，还可以降低对单个节点传感器的要求;同时由于大量冗余节点的存在也使得无线传感器网络系统具有很强的容错能力。

1.2 自组织

图1中无线传感器网络的两种结构，其中有中心的组织结构固然可以减少传感器节点的布置数量，但是却需要进行精确的设置，而无线传感器网络又是常常用在环境恶劣的地区，传感器节点被放置在没有基础设施的地方，节点的位置也无法精确地设定。例如过飞机撒播大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。而这种随意布置传感器节点的方式就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动地进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。同时，在无线传感器网络的使用过程中，由于环境因素或者传感器节点自身的因素造成传感器节点失效，而具有自组织性的无线传感器网络能够随着节点的变化而变化，进而使网络的拓扑结构也随之动态变化。

1.3 多跳路由

在监测区域内之所以布置大量传感器节点的主要原因就在于网络中节点的通信距离是有着一定限制的，在现在的科学技术水平下，网络中节点的通信范围一般在几十到几百米之内，如果希望和覆盖范围之外的节点进行联系则必须通过中间节点进行路由。传统通信网络的多跳路由主要使用网关和路由器实现，而无线传感器网络中的多跳路由是由普通节点完成的，没有专门的路由设备。这样一来每个节点既是信息的发起者也是信息的转发者。

1.4 以数据为中心

对于用户来说，无线传感器网络的核心是感知数据而不是网络硬件，脱离网络只谈传感器节点是毫无意义的。无线传感器网络中的节点采用编号标识，由于传感器节点随机部署，构成的传感器与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点，例如在某个与温度相关的传感器网络中，用户并不关心第几号传感器的温度，而是需要知道某区域内的温度分布，网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或者传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说传感器是一个以数据为中心的网络。

2 存在问题

在我国，对输电线路进行环境监测在初期阶段主要以人工监测为主，采取建立观冰站、小型气象站等方式进行人力巡检，但是这种方式不但人力物力投入大，而且在问题发生时无法及时地应对。后来随着社会经济科学技术的发展，开始利用电力通信网络对输电线路进行监测，其后更是将GPRS(GSM/CD-MA)技术和视频技术引入到输电线路监测系统中，对输电线路进行实时监测。虽然从整体来说这种监测系统已经比较完善，能够满足监测需求，但是一旦遇上大规模的自然灾害如2008年的冰雪灾害，输电线路监测设备也会受到不同程度的损坏，这样一来，监测数据就不能很好地传输到监控中心。笔者认为目前输电线路监测预警系统中还普遍存在以下几个问题：

2.1 基础设施投入大

对于输电线路的重点监测区域都是自然环境恶劣的地区，在这些地区如果以人力巡检为主，那么不但要投入大量的人力，并且在巡检过程中工作人员的人身安全也得不到保证，在检测的过程中一旦遇到问题也无法及时地传送到监控中心;而通过修建观冰站、气象站等方式进行监测，不但要修建大量的基础设施来满足监测需要，还要投入相应的监测人员;当下使用的GPRS和视频监测系统虽然在基础设施上投入较低但是对科技的要求比较高且容易受到外在环境的影响。

2.2 自然灾害抵抗能力低

一直以来，自然灾害都是输电线路监测所面临最大问题。随着社会经济与科学技术的发展，虽然监测系统也有了很大的改进如输电线路覆冰实时监测系统、输电线路灾情监测系统等。但是大规模的自然灾害仍然能够引起电力线路的倒塌和断线，同时使大量通信光缆断裂，进而影响公用通信网络和电力通信网络的中断，导致监测数据无法及时地传输到监测中心。

2.3 监测效率低

无论怎么加大投入力度，以往的输电线路监测系统都不可能实现全方位地对输电线路进行监测，这样一来导致监测区域内出现很多盲区，盲区内出现问题只能依靠人力去排除。

3 应用设计

3.1 输电线路监测系统架构

根据监测需求来部署无线传感器的节点，没有必要在全部地区都布置，例如在接近水源的地区安装图像采集终端，防止输电线路被水侵蚀;在公路的导线上安装监测导线弧垂的采集终端，防止导线下垂太多危机路上车辆等。而监测子站一般安装在杆塔之上，一方面收集监测数据，另一方面构成无线多跳网络，将数据传输到汇聚节点，由汇聚节点传输到监控中心。

3.2 无线传感器节点

无线传感器节点主要由传感器模块、电源模块、和无线通信模块组成。而无线传感器节点的布置并不是说要在监测区域内布置同一型号的无线传感器，而是要根据监测数据需求选择，根据不同的自然环境选择不同的传感器模块例如温度传感器模块、湿度传感器模块、风力传感器模块、导线覆冰传感器模块等;无线通信模块要选择支持ZigBee标准的模，在接受监测子站发出的数据采集指令后进行采集并传输到监测子站;对于电源模块要根据无线传感器节点的放置位置来确定，例如放在杆塔上的无线传感器节点可以采用太阳能作为电源;挂在导线上的可以使用电磁感应电源，利用导线上的电流供电。

3.3 监测子站

监测子站主要包括主控模块、电源模块、ZigBee通信模块和基于IEEE 802.11标准的通信模块。由于监测子站的主要放置位置在杆塔上，因此太阳能电池是其电源模块的不二选择。而对于主控模块最好选择低功耗芯片，这样可以提高监测子站的使用寿命。

3.4 通信协议

对于通信协议主要注意两大协议的设计，一是路由协议的设计。输电线路监测网络一般都是线状或者网络状，这就要求在设计路由协议的时候必须考虑到动态因素。无线传感器网络数据流向是比较单一的，由传感器节点流向汇聚节点，这样一来，越靠近汇聚节点，数据传输量也就越大，也越容易耗尽电能。因此在设计路由协议的时候要在满足传输率和丢包率的情况下尽可能地减少能耗。二是数据查询协议的设计。大量无线传感器节点带来的后果就是大量监测数据的聚集，而这种数据的聚集很容易造成网络拥堵，不能及时处理报警信息。因此要有针对性地设计两种数据查询方式：报警数据包和普通数据包。

3.5 监控中心

作为无线传感器网络的核心，监控中心不仅仅单纯地复制将传感器节点收集到的监测数据进行储存，更要对这些数据进行分析，及时地处理输电线路中遇到的突发问题。同时监控中心也要能够提供历史数据查询、紧急事件报警、故障点定位、数据可视化等功能。对于特殊的数据，如泄漏电流等还需要辅助专家知识进行后处理和分析。

4 结语

无线传感器网络应用在电力输送中虽然相比于以往的电力输送监测系统有着很大的优势，但是也不能忽略的是限于当下社会的科技水平，无线传感器网络仍然处于一个起步阶段，面临着传输宽带、传输距离、节点供电、电磁兼容、网络安全等问题，这些问题如果不解决，那么无线传感器网络应用在电力输送中是比较困难的，即使应用了，成本也较高。

参考文献

[1]马华东,陶丹.多媒体传感器网络及其研究进展[J].软件学报,2006,(09).

[2]黄绪勇,苗世洪,刘沛,刘东洋.基于无线传感器网络的配电线路的故障监测的可行性研究[J].继电器,2008,(07).

[3]赵增华,石高涛,韩双立,舒炎泰,周文涛,陈建民.基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统[J].电力系统自动化,2009,(19).

网络线路 篇9

关键词：医院网络,网络地址转换(NAT),虚拟专用网络,路由

0前言

随着信息技术的发展,医院的业务系统也越来越依靠互联网络为平台,开展多种多样的办公业务,包括日常使用的办公系统、邮件系统、医保系统,还有越来越成熟的虚拟私人网络(VPN)业务等等。由于开展的业务日益增长,如果每种业务都使用各自的网络设备来提供接入,必然会导致网络拓扑复杂,网络难以管理,甚至于网络安全易于受到威胁等问题的出现。这些都是医院网络不稳定的因素[1],因此需要对这些设备与外部连接的网络进行优化与整合。

1 医院网络结构与分析

目前与医院日常工作相关的网络业务主要有:互联网业务、医保业务、办公系统业务、预约挂号业务、VPN业务等。这些业务分别通过不同的互联网络或专用网络来实现,如中国电信、中国联通、医保专用网等。为保证医院业务信息安全,我院对所用外网的接入采用统一入口,即用一个网关设备进行所有线路统一接入后,再连接到局域网内[2,3]。其优点如下:

(1)拓扑结构相对简单,线路清晰、分明,排除故障方便。

(2)易于对外网接入进行扩展。当有新的外网连接需要时,一般情况下不需要增加专用设备,就可以对其进行扩展接入。

(3)可减少设备,部署简便。凡是需要发送外出的数据包,只需要经过唯一的网关设备。减少了UTM、防火墙等安全设备的部署,节省成本。

2 应用技术概述

传统的路由器最基本的任务是承载内网与公网的路由转换,实现内外网的网络地址转换(Network Address Translation,NAT)功能。另外,传统的路由器虽然能使用策略路由、访问控制列表进行设置规则,允许或禁止某些IP或协议进行通讯,但它本身并不对通过的数据包进行安全检测。所以,除使用路由器外,企业通常都要选择使用防火墙进行数据包检测,以达到安全防御的目的[4,5]。而Cisco ASA(思科网络安全产品)则集多种功能于一身,包括路由功能、NAT功能、防火墙功能、VPN功能等。

3 网络接入策略的设计与实现

本研究选用思科ASA5550作为接入设备,并实施相关配置[6,7]。根据目前业务的需要,现有3条网络线路需要接入。电信互联网、医保专用网、联通互联网,接口配置如下:

(1)接入线路一。电信互联网,接入端口GigabitEthernet0/0

interface GigabitEthernet0/0:

description Connect_CT_Internet//描述端口功能;

nameif outside//定义端口名称outside;

security-level 0//设定端口安全级别;

ip address 59.40.61.216 255.255.255.248//设定端口IP地址。

(2)接入线路二。医保专用网,接入端口GigabitEthernet0/1

interface GigabitEthernet0/1:

description connect-to-SYB//描述端口功能;

nameif SYB//定义端口名称SYB;

security-level 0//设定端口安全级别;

ip address 129.0.21.113 255.255.255.0//设定端口IP地址。

(3)接入线路三。联通互联网,接入端口GigabitEthernet0/2

interface GigabitEthernet0/2:

description Connect_UN_Internet//描述端口功能;

nameif outside_un//定义端口名称outside_un;

security-level 0//设定端口安全级别;

ip address 210.21.117.121 255.255.255.248//设定端口IP地址。

3条线路接入后,要实现的相应任务是:当访问互联网是电信网络时,数据包则通过电信端口发送到电信网络;当访问外网是联通网络时,数据包则通过联通端口发送到联通网络;当办理医保业务时,数据包则从医保专用网端口发送,以完成业务通讯。

4 NAT功能实现

NAT是将IP数据包头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程[8,9,10]。NAT的实现方式有3种,即静态转换、动态转换和端口多路复用。根据实际需求,在实现访问互联网的同时也连接医保网并实现VPN功能。

global(SYB)1 interface//定义全局地址,凡经过SYB端口发出的IP以转换为该端口的指定IP;

global(outside)2 interface//凡经过outside端口发出的IP以转换为该端口的指定IP;

global(outside_un)2 interface nat(inside)0 access-list govpn//go-vpn是访问列表,同时表示通过该访问列表的地址不需要转换,即免除NAT;

nat(inside)1 access-list ISP_SYB//ISP_SYB是访问列表;

nat(inside)2 0.0.0.0 0.0.0.0//定义内网的所有地址转换成全局地址。

在配置过程中,电信网与联通网的外网接口的NAT配置都是使用ID为2。相应的命令nat(inside)2 0.0.0.0 0.0.0.0也是使用ID为2,内网所有IP对外访问。如果通过电信网访问,则对外转换的地址为电信的外网地址;如果通过联通网访问,则对外转换的地址为联通的外网地址;如果访问医保网,则转换成医保网端口地址进行通讯。

5 访问列表控制功能的实现

访问控制是网络安全防范和保护的主要策略,它的主要任务是保证网络资源不被非法使用和访问,是保证网络安全最重要的核心策略之一。实际访问控制列表(Access Control list,ACL)是应用在路由器接口的指令列表,这些指令列表用来告诉网关设备哪些数据包可以收、哪些数据包需要拒绝。至于数据包是被接收还是拒绝,可以由类似于源地址、目的地址、端口号等的特定指示条件来决定。

在配置ASA的过程中,访问控制列表起到十分重要的作用。首先就是限制数据的走向,在VPN与医保专用网上,我们使用控制列表进行处理[11]。在VPN上配置命令:

access-list go-vpn extended permit ip 192.168.0.0255.255.0.0 192.168.30.0 255.255.255.0。

使内部IP能访问在外网VPN所分到的IP,其中192.168.30.0是分配给VPN的IP段。

在医保专用网上,配置命令:

access-list ISP_SYB extended permit ip 192.168.0.0255.255.0.0 object-group ISP_SYB。

允许内网的IP段能访问到医保网,其中,object-group ISP_SYB被定义为医保专用网段。定义添加相应的访问列表,目的就是根据需要,控制业务通讯路径,允许哪些业务终端能操作哪些业务。

6 VPN业务实现

VPN属于远程访问技术,简单地说就是利用公网链路架设私有网络。实际上VPN使用的是互联网上的公用链路,故称为虚拟专用网[12,13],即VPN实质上就是利用加密技术在公网上封装出一个数据通讯隧道。因此,我们也搭建了VPN网络,以方便员工日常工作。利用VPN可非常方便地访问内网资源。

首先开启VPN服务[14]:

Webvpn enable outside//在outside端口启用VPN业务;svc image disk0:/anyconnect-win-2.1.0148-k9.pkg 1//设置SVC的镜像文件的位置;

svc enable//启用SSL VPN客户端;

tunnel-group-list enable group-policy ssl internal//创建组策略;

group-policy ssl attributes//设置组策略的属性;

vpn-tunnel-protocol svc webvpn

split-tunnel-policy tunnelspecified

split-tunnel-network-list value split-ssl//split-ssl是访问列表

webvpn;

然后针对连接的VPN终端建立一个IP地址池:

ip local pool ssl-user 192.168.30.30-192.168.30.80

配置完成后,还需要配置登录用户:

username user1 password sONi.McIiKEbrZ10 encrypted

username user1 attributes

vpn-group-policy ssl

vpn-idle-timeout 10

vpn-filter value filter-ssl

service-type remote-access

通过搭建VPN平台,实现远程办公,当员工在外出差,可以随时在互联网连接VPN处理办公业务,审批待办事情,了解单位实时情况。

7 预约挂号实现

我院的预约挂号服务器放置于内部网络,通过外网访问互联网连接到我院的网址。要能外网访问到内网服务器,则需要通过内外网进行端口映射[15]。一般情况下,互联网提供商都会提供几个互联网固定的IP,我们就使用其中一个(与接入端口Gigabit Ethernet0/0的IP不一样)作为映射,实际上是使用了静态NAT功能来实现此功能,命令如下:

static(inside,outside)tcp 59.40.61.217 8004 192.168.3.2118004 netmask 255.255.255.255//把内网IP 8004端口映射到外网IP 8004端口。