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節點設計論文范文第1篇

電動機安裝形式為IMB3。電動機冷卻風路采用經濟實用半管道出風。轉子鐵心兩端不帶冷卻風扇。為了確保電動機性能的準確性，設計電磁方案時盡量使氣隙磁場分布接近合理化，性能指標達到最高，定、轉子均采用新系列通用冷軋硅鋼片設計。電動機軸承均采用滾動軸承，電動機結構示意圖。圓柱滾子軸承只用于承受徑向載荷，且承載能力強，使用中對同軸度要求高，在滾子軸承中極限轉速較高。允許外圈與內圈軸線偏斜度較小(2''''～4'''')，故只能用于剛性較大的軸上，并要求支撐座孔很好地對稱。此次設計中，對大軸及相關零部件的加工質量有嚴格的要求，特別是軸承檔的全跳不得超過0．025mm。深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，但當增大軸承徑向游隙時，具有一定的角接觸球軸承的性能，可以承受徑向、軸向聯合載荷。在轉速較高又不宜采用推力球軸承時，也可用來承受純軸向載荷。深溝球軸承裝在軸上后，在軸承的軸向游隙范圍內，可限制軸或外殼兩個方向的軸向位移，因此可在雙向作軸向定位。此外，該類軸承還具有一定的調心能力，當相對于外殼孔傾斜2''''～10''''時，仍能正常工作，但對軸承壽命有一定的影響。與尺寸相同的其他類型軸承比較，此類軸承摩擦因數小、極限轉速高、噪聲低，且結構簡單，使用方便。外圈帶止動槽的可簡化軸向定位，縮小軸向尺寸。綜合兩種軸承的性能特點，在該同步電動機的結構設計時軸伸端采用深溝球軸承6244M/C3和圓柱滾子軸承NU244M/C3相結合，非軸伸端用一件圓柱滾子軸承NU244M/C3，這種軸承組合在力求成本最低的情況下，充分利用了各個軸承的優勢，滿足電動機的設計要求。

2電動機重點結構設計

2．1軸承

傳統的同步電動機結構是采用座式滑動軸承，電動機機座與端罩及軸承同裝在一個底板上，兩軸承中心的軸向距離為2000mm(圖3)。而采用端蓋滑動軸承后兩軸承中心的軸向距離壓縮為1770mm。通過本次改進，采用滾動軸承后的兩軸承中心的軸向距離壓縮到了1297mm。

2．2集電環

對用戶要求集電環防護等級為IP23的同步機，原來設計的集電環為下端采用支架承托和上端用螺桿拉緊聯合固定形式(到機座端面距離為850mm)。在本電動機設計時改變大型同步機集電環的支撐形式，在電動機端蓋上加工止口，并設計了高度為100mm的連接環，實行過渡連接(集電環端面到機座端面距離為650)。由于連接環的高度有限，原用軸承測溫元件WZP－280體積大，考慮到安裝特別困難，設計時改用體積小，經濟實惠的端面熱電阻WZPM－201來檢測軸承溫度。改進集電環連接形式后，安裝方便，電動機結構因此而更加緊湊。

2．3連接環

設計連接環時，在保證連接環與軸承外蓋不干涉的情況下，考慮用戶給軸承加脂以及排脂時的空間、方便安裝軸承測溫和把合螺絲，所以連接環的圓周設計為輻射筋、周邊為敞開的形式。

3結語

節點設計論文范文第2篇

建筑電氣節能設計在我國建筑工程中具有重要意義，且開展建筑電氣節能設計需遵守以下基本原則：第一，建筑電氣節能設計必須要遵守相關的國家節能標準。建筑電氣工程建設中，不能為了節能而加大建筑及其運行費用的投資，而是要確保建筑工程投資可通過節能方式在短期內得以回收。具體地說，同未進行節能設計的相關建筑相比，采用建筑電氣節能設計的一些建筑的總體費用要低，且能源消耗也要被大大減少。第二，建筑電氣節能設計一定要采用先進的施工工藝及設備，以降低能耗。人流量相對較大的一些場所，比如超市、商場等，其照明設備的用電量非常大，那么普通的照明設備很難滿足其照明需求。因此，在建筑電氣節能設計中，必須要引進比較先進的節能照明設備及其施工工藝，以更好地節約能源。第三，建筑電氣節能設計中，需盡量減少電力使用及供應中的浪費。建筑電氣建設中，各施工單位一定要提前開展相關的調查研究工作，合理分析建筑用電浪費的根本原因，并有效采取針對性較強的處理措施，以設計合理的節能方案。通常來說，造成用電浪費的主要原因是電力傳輸中的損耗及變壓器功率的損耗，所以，建筑電氣節能設計中需制定相關的節電措施。第四，建筑電氣節能設計所用的相關電氣設施材料一定要符合建筑使用要求。相關的電氣設施不僅要滿足建筑照明的基本要求，還需滿足建筑住戶的衛生環保及舒適要求。具體地說，建筑電氣節能設計中，設計人員不僅要使用、選擇具有節能作用的建筑材料，還要全面分析、考察建筑的整體狀況，以確保安裝的建筑電氣線路安全、科學、準確無誤，且要其安全通道要暢通無阻。而諸如兒童游樂場等特殊場所，需根據其特殊需要及實際需求開展建筑電氣節能設計；一些演藝場館則需結合藝術表演的音響、燈光等需求開展相關的照明節能設計。

2目前我國建筑電氣節能設計中存在的一些問題

目前，人們對于電氣節能設計越來越關注，并廣泛應用到建筑工程中。但建筑電氣節能設計中仍存在一些問題：第一，缺少相關的規章制度，且強制性要求較低。人們雖已明白節能設計特別重要，但較低的強制性要求，使得大部分施工單位進行電氣節能設計時，具有較強的隨意性及主觀性，以致建筑電氣工程的施工質量好壞不一，甚至具有安全隱患。所以，要制定并完善電氣節能設計的相關規章制度，并根據不同建筑物確立不同的節能目標，以便于建筑電氣節能設計得以有效管理與控制。第二，很多施工單位仍然在電氣節能設計中使用禁用產品。部分節能產品在實際的應用中，并不能滿足國家的節能標準，且會增加電氣使用過程中的費用，但有些施工單位依然使用這些違禁產品。所以，我國要加大相關部門的檢查及監督力度，以促進電氣節能效果的提高。第三，電氣的相關設計人員往往忽略人們的節能要求。很多設計人員在建筑電氣施工中，并未落實電氣的節能原則，使得電氣不能充分發揮其節能作用。所以，建筑電氣的設計人員需了解人們的節能要求，并按照建筑的能源管理及運行要求，設計能大大降低電能消耗的相關施工方案。

3我國建筑電氣節能設計的措施

3.1建筑電氣節能設計中有效運用智能建筑設計理念

在科學技術飛速發展的今天，很多新技術被廣泛應用到建筑工程中。智能建筑不僅能達到節能減排的目的，還能高效的實現建筑的智能化，也就是說，智能建筑是統一整合公共安全系統、建筑設備管理系統以及信息化應用系統，并充分發揮他們的功能作用，以最大限度地實現節能減排目標。通常來說，智能建筑具有高度集成的信息化系統，這種系統不僅可滿足人們對建筑的安全、舒適要求，還可在不斷優化耗能電氣設備過程中，實現降低電能消耗的目標。而且，智能化系統可自動調節、感知室內的用電載荷，為電氣設備的安全運行提供了保障。

3.2高度重視空調用電節能設計

由于人們生活水平的提高，空調逐漸變成了家庭日常生活的必需品，特別是夏天，人們的主要用電就是空調用電。所以，建筑電氣的節能設計中，尤其要高度重視相關的空調系統設計。通常，民用建筑空調系統包括分體式空調系統、中央空調系統等，中央空調往往利用自控系統有效控制電能消耗，以便于節能減排；而安裝的居民住宅空調的插座通常較高，使得電源得不到及時切除，那么電能消耗就比較大。因此，空調的節能設計中，可為空調設計控制開關，以便于空調得不到長時間使用時，能及時關掉空調電源，這既保證了空調的使用安全，其節能效果也比較顯著。辦公建筑中使用的分體空調，常和照明系統使用同一個配電箱，所以，要想關掉空調的電源，則需關掉空調在各層配電箱處的電源回路，而工作人員往往不會嚴格遵守相關的節能要求，使得空調一直處在待機狀態，這就造成電能浪費。所以，建筑電氣節能設計中，為達到節能減排的目的，要為空調設計專屬的控制配電用電設備，以便于管理，且能大大降低電能消耗。

3.3有效利用高效節能光源

光源在很多建筑中會造成較大的能源消耗。所以，第一，燈具配光的選擇要科學、合理，盡量保證選擇的燈管具有使用壽命長、光效及顯色指數較高等特點，這樣才能滿足節能環保的設計要求。此外，盡量在建筑的走廊、門廳等部位選擇一些自然光或其他光源，以利于降低電能消耗。第二，選擇的電氣附件及節能燈具要具有高效性特點，確保選擇的節能燈具可滿足日常生活的需求，且易于維護、安裝，而選擇的諸如電感鎮流器等節能燈具附件，既可大大降低電壓的相關損耗，還可減少電路功率，以達到節能照明的效果。除此以外，還要充分考慮節能照明的其他措施，比如，不斷改進燈具的相關控制方式等，這就可通過電路及供電系統的合理設計進行改進，這種方法可減少電能的損耗，而且操作起來也比較簡單方便。

4結語

節點設計論文范文第3篇

【關鍵詞】10KV配電網；設計；節能問題

筆者做為一名電力工作人員 在中低壓配電網設計中．合理選擇方案，合理選用用電設備及加強其它節電降損措施，將極大的提高電能利用率從而實現節能。

一、配電線路選擇

配電線路的損耗在配電網電能損耗中占有很大的比重，在設計中降低線路本身的電能損耗．對于節能有及其重大的作用。

1．縮短0．4KV線路供電半徑

合理的供電半徑不僅能提高電網的輸送功率 而且還能降低線路損耗 ．保證供電質量，因此．將10KV線路深入0．4KV 系統的負荷中心 這就縮短了0 4KV線路的供電半徑，降低了線路損耗 ．提高了電壓質量。因此在設計工作中．在不影響用戶發展規劃的情況下 用戶獨立變電所的位置應盡可能接近負荷中心。負荷中心可以用負荷功率矩法 負荷電能矩法和負荷指示圖法近似確定。

2． 1OKV供電線路與相應金具的選擇

2．1合理選用1OKV線路導線截面

為使10KV 配電線路既能滿足用戶需求．又能達到節能的要求因此，采用高于規范中一個等級來選擇導線截面，在輸送負荷不變的條件下，換大導線截面，可以減少線路電阻的降損。

2．2采用架空絕緣導線

采用架空絕緣導線，有以下優點：(1)提高線路供電的可靠性減少了合桿線路作業時的停電次數，減少維修工作量．提高線路的利用率。(2)可以簡化線路桿塔結構．甚至可以沿墻敷設，既節約了線路材料 又美化了環境道路。(3)節約了架空線路所占的空間便于架空線路在狹小通道內穿越。(4)減少了線路電能損失，減少了導線腐蝕．延長了線路使用壽命。

2．3使用節能型金具

目前配電線路中大量應用鐵磁材料金具如懸垂線夾 耐張線夾，并溝線夾，防震錘及與導線接觸的金具，這些鐵磁材料制成的金具在運行中造成磁滯損耗和渦流損耗．因此通過采用無磁金具或低磁金具是節能的一種有效手段。

二、配電變壓器的選擇介紹

①推廣使用節能型變壓器

變壓器能耗是輸變電能耗里的大戶．因而降低變壓器能耗．尤其是10KV 以下中小型變壓器，由于使用量大，運行時間長．所以具有很大的節能潛力。

中國標準化研究院制定的新的《變壓器能效標準》將于2010年7月1日起實施 2010年7月以后生產出的變壓器能耗要降低到s11水平。目前s9型 變壓器是市場主流 ，而s11節能型產品的技術正走向成熟，其市場規模正在增長．和s9系列變壓器相比．它有如下特點：(1)損耗低。s11與s9相比空載損耗下降30％ 空載電流下降7O％．約為s9型變壓器的四分之一左右。(2)空載電流小．磁通完全沿著冷軋硅鋼片晶格排列方向。 (3)噪聲低與JB／10088-1 999標準值相比，約降低了3-5db。(4)抗短路能力強，可靠性高。因此大力推廣使用s11型變壓器．可以減少大量電能損耗。

②變壓器連接組別的選擇

在中低壓配電設計中三相變壓器常用連接組別有Y．yn0和D， ynl1。目前我國工業與民用 建筑 中容量 在1000KVA 及以下．電壓為{0KV／O 4KV的變壓器幾乎全部采用Y．,／nO連接組別而D． yn11型的變壓器用的很少。而D，ynl 1連接組別的變壓器與Y，

yn0相比，有以下優點：(1)空載損耗和負載損耗均低于同容量的Y． yn0連接的變壓器。(2)三次及以上的高次諧波勵磁電流可在一次繞組中環流，有利于抑制高次諧波電流，在當前電網中采用電子器件R益增多的情況下 使用D yn11連接是有利的。(3)D ynl連接比Y．ynO連接零序阻抗小得多．有利于單相接地短路故障的切除。(4)在接單相不平衡負荷時Y．ynO連接變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25％．嚴重的限制了單相負荷的容量，而D．ynl 1連接變壓器不受此限制，有利于變壓器設備能力的充分利用。因此．在中低壓配電設計中推廣使用D ynl1連接組別的變壓器會使節能效果更好。

三、無功補償技術的應用概況

(1)無功補償的作用

提高功率因數和實現無功就地平衡是電網降損節能的關鍵，具有顯著的經濟效益和社會效益，而進行無功補償正是一個重要的手段。對中低壓配電系統進行無功補償，可以有效抑制諧波的污染和影響，降低了由于無功的流動而引起的有功損耗，從而進一步提高電壓質量提升系統安全運行能力 從而達到節能降耗的效果。

(2)中低壓配電設計中的無功補償方式

(3)就地平衡補償

把并聯電容器安裝在0．4KV母線側，設電容補償柜．安裝動態調節裝置，使用戶低壓端無功補償裝置一般按照用戶無功負荷的變換自動投切補償電容器，達到動態控制的目的，這樣做既可以不向高壓線路反送無功電能又能使配電線路中的無功電流最小．有功功率損耗最小．這是最理想的效果。

另一種是把并聯電容器安裝在10KV母線側．這主要是補償10KV 配電線路本身和所在配電變壓器的無功損耗．其作用是以降損為主，同時能夠提高線路末端電壓。

無功補償容量的大小按照負荷性質和變壓器容量的大小及功率因數進行綜合計算。

一般來說 ，廠礦企業有大量的三相用電設備，因此采用三相電容 自動補償是可行的．而民用建筑中大量使用的是單相負荷．照明 空調等負荷變化的隨機性大．容易造成三相負載的不平衡．由于調節補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相．因此會造成未取樣的兩相要么過補償，要么欠補償，這對于電網的運行造成很大的危害。所以對于三相不平衡可以采用分相電容補償的方式。

(4))單獨就地補償

單獨就地補償通常適用于經常投入運行負荷比較穩定容量較大的用電設備。如大型感應電動機．高頻爐等．需要在設備旁單獨安裝就地補償裝置．可以使補償效果最好。4、定時限過電流保護

(5)定時限過電流保護

繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內是連續可調的．這種保護方式就稱為定時限過電流保護。

(6)繼電器的構成

定時限過電流保護是由電磁式時間繼電器{作為時限元件)、電磁式中間繼電器(作為出1：3元件)、電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構成的。它一般采用直流操作 須設置直流屏。定時限過電流保護簡單可靠、完全依靠選擇動作時間來獲得選擇性，上、下級的選擇性配合比較容易、時限由時間繼電器根據計算后獲取的參數來整定動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調試比較準確和方便。這種保護方式一般應用在電力系統中變配電所．作為1OkV 出線開關的電流保護。

(7))定時限過電流保護的基本原理

在10kV 中性點不接地系統中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構成。保護裝置的動作時間只決定干時間繼電器的預先整定的時間．而與被保護回路的短路電流大小無關，所以這種過電流保護稱為定時限過電流保護。

節點設計論文范文第4篇

建筑物在運行過程中，能源、資源的消耗量比較大，而電氣設備對能源、資源的消耗占據最為主要的部分。隨著人們生活質量提高，對周圍環境要求也越來越高，在建筑電氣設計中，綜合采取有效措施，實現資源、能源節約是十分必要的，具有重要現實意義。

1.1促進建筑物更好運行和工作

電氣設備是建筑得以有效運行和工作的重要設備，如果忽視采取相應措施做好電氣設計，容易導致資源、能源出現大量浪費現象，對整個建筑物的運行帶來不利影響。而采取有效措施，在電氣設計中采用節能技術，能有效轉變這種情況，推動設計水平提高，促進電氣設備能耗降低，使整個建筑物更好運行和工作，為人們生活創造良好條件。

1.2提高生活質量和環境質量

如果建筑物電氣設備的資源、能源消耗過大，不僅影響周圍環境，還會對人們生活質量的提高帶來不利影響。而采取相應措施，重視節能技術應用能徹底改變這種情況，對建筑電氣作用的發揮產生積極影響。例如，通過太陽能、風能利用，能促進建筑電氣節約能源、資源，更好滿足人們對各種能源的需要，為人們生活營造良好氛圍，也有利于提高周圍環境質量。

2建筑電氣設計節能技術的原則

在建筑電氣設計中采用節能技術，應該以相關原則為指導，將這些原則有效落實到電氣設計的每個環節。總的來說，這些原則包括以下幾個方面。

2.1安全原則

建筑電氣設計的目的是滿足人們日常使用的需要，為人們日常生活營造良好環境氛圍。節能技術的采用是為了節約能源、資源，降低消耗，取得更好的效果。但不能忽視的是，采用節能技術的同時必須堅持安全原則，實現對各類事故有效預防，保證電氣設備絕緣性能良好，合理設計防雷技術、防靜電技術，在降低能耗的前提下，實現對各類事故的有效預防。

2.2適用原則

節能技術的采用必須與建筑物相適用，不能為滿足節能而進行設計，而是在適應建筑物的前提下，采取有效的節能技術，促進節能水平提高。另外在采用節能技術時，還要確保電氣設備正常運行，滿足人們日常生活的使用要求，保證質量合格，滿足負荷容量要求，進而促進電氣設備綜合性能有效發揮，更好發揮其節能效果。

2.3經濟原則

在確保電氣設備節能降低的基礎上，促進電氣工程經濟效益最大發揮。要在保證電氣設備使用功能及安全的基礎上，盡量采用投資低，效果佳的節能技術，提高設計的經濟性，節約成本。合理選用節能設備，提高設備性能，降低設備運行和維修成本，在發揮節能效果的前提下，促進電氣設備更好運行和工作，降低整個建筑物電氣設備運行成本。

3建筑電氣設計的節能技術應用存在的不足

盡管很多設計單位認識到建筑電氣設計節能技術的應用意義，能根據具體情況，綜合采取有效對策。但由于設計人員綜合水平偏低，相關管理制度不完善，導致電氣設計中仍然存在一些問題與不足。例如，供配電系統選擇不合理，變壓器選型不恰當，照明設計未能得到有效落實，導致大量電能的浪費，對太陽能、風能等清潔能源的利用存在不足的情況。這些問題影響電氣設計水平提高，也不利于整個建筑節能工作，今后應該采取措施改進和完善。

4建筑電氣設計的節能技術及其應用對策

為應對電氣設計節能工作存在的不足，根據存在的問題，結合實際工作需要，筆者認為今后應該采取以下有效對策。

4.1合理選擇供配電系統及變壓器

在供配電系統選擇時，要綜合考慮建筑電氣的負荷性質與容量、電氣設備類型、供電距離等多種因素，選擇合適的供電電壓，科學設計供配電系統，保證系統連接到位，能有效運行和發揮作用。另外，為促進電氣設備更好運行和工作，必須合理選擇變壓器，降低其運行能耗，提高運行效率，實現節能的目的。

4.2做好照明系統節能設計

整個建筑工程建設中，照明電器所消耗的能源較多，是節能設計的重點和關鍵環節，要結合實際情況，充分挖掘節能潛力，促進設計水平提高。高處燈具選擇金屬鹵化物或高壓鈉燈，或采用大功率熒光燈，以實現節能的目的，通常不采用白熾燈。面積較小房間采用兩燈一控或一燈一控方式，面積較大房間采用一控多燈方式，適當設計單控燈，樓梯、走廊、過道采用定時開關控制方式，室外照明采用光電定時控制方式。

4.3提高電氣系統功率因素

提高電氣設備自然功率因素，降低無功功率要求，應用功率較高的電動機。利用電容器進行無功功率補償，當自然功率因素達不到要求時，要進行無功功率補償，減少路上無功傳輸損耗，實現節能的目的，降低能耗。

4.4重視無功補償設計

設計中要加強配電變壓器的無功補償，提高變壓器功率因素，實現節能的目的。在傳統無功補償工作中，采用的是三相共補方式，其應用相對比較廣泛，取得良好的施工效果。隨著社會生產力提升，建筑電氣中的大功率電氣應用越來越多，使三相平衡難度不斷加大，對電氣設計也提出更高要求。為應對這種情況，有必要對變壓器進行單相無功補償，但該技術應用會增加投資，設計中要對其綜合、全面考慮。

4.5有效利用清潔能源

隨著技術發展和進步，越來越多的清潔能源被應用到建筑電氣設計中，這也為電氣設計中更好應用節能技術指明方向。其中最為常見的是太陽能、風能、地熱能等，設計中要重視對這些清潔能源的利用，使其更好發揮節能作用。例如，在建筑電氣設計中，應用太陽能光伏供電系統能促進建筑物節能效果提升，該技術通過光伏效應，將太陽能轉化為電能，為建筑物提供電能，其重要組成內容包括蓄電池、太陽能電池板、充電控制模塊、放電控制模塊等。建筑電氣設計采用太陽能，主要將其應用到照明、熱水系統、鍋爐系統當中，并且其應用具有良好效果，設計中應該重視清潔能源利用。

5結束語

節點設計論文范文第5篇

1.1主體結構設計由于配網通信結構復雜，難以采用單一的通信技術滿足所有配網系統需求［9，10］。因此，采用異構網絡構架組成混合式網絡是配電通信網的重要解決方案。所提出的典型異構配電通信網絡分為三層，包括骨干通信網(骨干網)、接入通信網(接入網)和終端層(用戶駐地網)，如圖1所示。其中，骨干網是服務器端的信息網絡，實現配網通信主站之間的通信，這些主站包括各高壓變電站(110/35kV變電站)、電廠等;接入網實現配網通信子站與配網通信主站之間的通信，配網通信子站主要包括10kV變電站［12］駐地網實現用戶側用電信息的收集和監視。圖1配電通信網的異構式混合結構骨干網中由于站點相對較少，各站點地位均等，因此適合采用光纖通信方式，搭建光纖自愈環網，具有高速、可靠、實時的優勢。接入網則由于用戶較多，需要根據網絡覆蓋地域特點進行選取。對于用戶集中的地方，如城區、縣城、工業園區等地，接入網也適合采用光纖通信方式。而對于郊區或者農村，用戶分散，采用光纖接入代價巨大。因此，可以采用GPRS/3G技術實現接入。對于駐地網，可以分別選擇Wi-Fi，ZigBee或者總線技術。例如，在城區的用戶家庭或者辦公室可以選擇ZigBee子網，而在配電房則選擇總線。

1.2城市配電通信網以所提出的三層網絡基本構架為基礎，本文所設計的城市配電通信網整體結構如圖2所示，其中，骨干網采用的通信技術為光纖通信技術，并采用光纖環作為基本的網絡結構。圖2城市配電通信網結構考慮到城市用戶集中，10kV變電站分布均勻，適合采用以太網無源光網絡(EthernetPassiveOpticalNetwork，EPON)+以太光纖環接入網。其中，EPON接入網主干是由子站匯聚交換機組成的以太網光纖環。每個35/110kV高壓變電站可以連接一個或者多個以太網光纖環。每個子站匯聚交換機連接一個光線路終端(OpticalLineTerminal，OLT)，或者子站匯聚交換機與OLT集成為一個OLT交換機。每個OLT對應一個10kV的變電站，下面分接多個光網絡單元(OpticalNetworkUnit，ONU)。每個ONU單元都負責收集一個或者多個駐地網絡的信息。城市配網駐地網可以為無線網絡或者有線網絡，無線網絡可以是ZigBee［16］、紅外、WiFi等局域網，而有線網絡一般是總線網絡。無線網絡包括一個協調器和若干個節點。節點即為用戶家中的智能電表、智能插座等，而協調器則負責組建此無線網絡，匯聚各個節點的信息并轉換成適合接入至ONU的接口(如RS485)傳輸至ONU。同時，也負責將從ONU接收到的數據信息廣播至各個節點。有線網絡一般為總線網絡，如RS485總線。

1.3農村配電通信網本文所設計的農村配電通信網整體結構如圖3所示，其中，農村配網骨干網與駐地網的功能與結構與城市配網相同。考慮到農村用戶分散，覆蓋面廣，10kV變電站分布稀疏，農村配網接入網并不適合采用EPON+以太光纖環接入網。由于農村用電信息監測實時要求不高，也沒有嚴格的可控性要求，因此采用GPRS/3G/4G接入方式網絡結構最為簡單。采用此方式主要租用網絡運營商的無線網絡，將數據送回網絡運營商的后臺系統，然后該后臺再通過專線和配網系統進行互聯。GPRS/3G/4G接入方式對用戶的數量沒有限制，用戶無需建網和維護，具有建設周期短、業務開展快、網絡成本低等特點。

2異構配電通信網多址與數據聚合方法

2.1多址與數據聚合方法基于上述異構配電通信網，本文采用駐地網網關來解決配網通信系統中的多址與數據聚合問題，其位于駐地網與接入網之間，作為多個異構駐地網與接入網中一個接入點的連接，如圖4所示。圖4駐地網網關在網絡中位置在上行通信中，駐地網網關首先接收來自掛接在該網關上的N個駐地網的短數據包，并按照駐地網進行分類存儲。例如，來自駐地網n的短數據包存儲在第n號存儲器，n=1，2，…，N。每個短數據包含有其在本駐地網的地址和數據包長度。然后，每接收短數據t秒，駐地網網關將接收到的存儲于N個存儲器中的短數據包進行封裝。在封裝幀的過程中，幀頭包括駐地網網關ID和子幀個數，如圖5所示。幀體由各子幀組成，每一個子幀封裝來自同一個駐地網的所有已經接收到的短數據包，即存儲于同一個存儲器中的所有短數據包。值得指出的是，有可能t秒內某駐地網沒有數據包發送，此時對應的存儲器為空。因此，子幀的個數可能小于N。子幀幀頭包括駐地網網關下面駐地網ID和短數據包個數，如圖5所示。子幀幀體由若干個數據包組成。這些數據包即是在t秒內接收到該子幀所對應的駐地網的所有數據包。駐地網網關將幀封裝好后，將其傳送給該網關所連接的接入點。隨后，駐地網網關再次接收并分類存儲N個駐地網的短數據包，并對短數據包進行封裝及傳送，如此循環。在下行通信中，駐地網網關首先接收來自接入點的數據幀。該數據幀的封裝結構與如圖5所示的上行通信時封裝幀結構完全一致。然后，駐地網網關按照圖5所示結構，對數據幀進行解析，分別得到各個子幀。最后，駐地網網關依次解析每一個子幀。根據子幀中的駐地網ID，將該子幀內所有的數據包發送至該駐地網協調器。值得說明的是，上述介紹的通信方式中，一個網關下的多個駐地網回傳時間間隔(t秒)是相同的。然而，在實際使用中，更為普遍的情況是多個駐地網的采樣間隔和回傳間隔是各不相同的。這種情況下，網關需要根據每個駐地網的回傳間隔和采樣間隔進行處理。網關的回傳將是以駐地網為單位進行。這樣就不需要使用圖5所示的幀結構。

2.2駐地網網關的軟硬件實現駐地網網關的硬件設計并無特殊要求。根據上述駐地網網關的基本功能，硬件系統需要包括RS485接口、CPU和RJ45接口，如圖6所示。其中，RS485接口用于連接駐地網網關與駐地網，接口數量視駐地網數量而定;RJ45連接駐地網網關與接入網，一般為1個。CPU處理駐地網數據的采集、存儲和回傳。駐地網網關的實現重在軟件設計。這里考慮更為一般的情況，即每一個駐地網都有獨立的采樣間隔和回傳間隔。由于串口對象與文件都是獨占式的，軟件設計的重點在于如何處理好資源的調配。下面以微軟的VS2010平臺為例進行詳細介紹。(1)整體思路在整體設計上，采用定時器進行處理。CPU為每個子網設定一個采樣定時器，周期性采樣數據，保存到本地緩存txt文件中。此外，CPU為每個子網另設一個回傳定時器，周期性向服務端發送緩存的txt文件，發送完畢后該文件清空。(2)串口收發處理CPU通過CMSComm類對象訪問串口。由于只有一個串口對象，需管理多個異步串口，故采用搶占式設計，即“先到先得，后到跳過”。當某一個子網采樣定時器觸發時，先判斷當前串口對象是否被使用。如果否，即串口空閑，則將串口占用，執行該定時器內的行為，當串口信息接收完畢時解除串口占用;如果是，即串口當前被占用，則本次定時器跳過。采樣定時器觸發時，如果串口并未被搶占，則將串口配置成駐地網對應的參數，然后打開串口，根據當前設備號，配置設備地址，并獲取相應指令，將其轉換為十六進制格式向串口發送，從而實現對當前設備的數據采集。如有多條數據需要采集，則短暫間隔后更新設備地址重復發送采集命令。串口接收到駐地網上傳的采集數據就會觸發接收函數。接收函數被觸發時，首先將數據轉換為字符串類型保存在數據緩存中，并判斷此時緩存中的數據是否可以提取出完整指令。若否則繼續接收數據;若是則提取出完整指令，存儲在對應的最新數據變量中，以供服務端查詢，并且根據需要寫入緩存txt文件中或發送到服務端。(3)文件操作駐地網網關管理著多個緩存txt文件，每個駐地網網關對應一個文件。網關采集到數據之后需要存儲在文件中;同時，網關需要將文件傳輸到服務器。顯然，由于采樣定時器和回傳定時器是異步的，讀寫文件也是異步的。因此，也需要對文件操作進行異步管理。將網關回傳采集到的數據至服務器的過程稱為緩存同步。緩存同步采用調用子線程的方式執行。所有子網文件對應同一個子線程。當某一子網的緩存同步定時器觸發時，將先判斷當前子線程是否被調用，若未被調用，則調用該子線程。在子線程內，文件發送將分3部分進行:1.發送文件名，以便服務器創建該文件。2.發送文件內數據。3.發送文件發送完成信號，通知服務器文件發送完成。同時，為了避免同一文件被多次打開，規定緩存同步的優先級高于緩存文件寫入，即在緩存文件進行同步的時候不允許寫入數據到該文件。(4)Socket操作通過CSocketClient類對象訪問Socket端口(RJ45)。當收到來自服務端的消息時，調用指令解析函數分析其數據包頭，根據協議判斷其含義，響應對應行動。Socket消息響應包括:a.停止查詢:停止向服務端發送采樣數據。b.開始查詢:向服務端發送采樣數據。首先將最新數據變量中的數據發送至服務端以供顯示，然后每次都將當前的采樣數據發送。c.配置采樣/回傳時間:設置各子網采樣/同步緩存的周期。當回傳定時器觸發時，判斷同步緩存子線程是否已被調用，如果否則跳過，如果是則配置好當前數據包頭信息，并調用緩存同步子線程。該線程將根據協議向服務端發送相應緩存文件，并重建該文件。

3實例與分析

為進一步說明所提出的三層異構網絡體系結構及多址與數據聚合方法，針對城市異構配電通信網絡，圖7給出了一種基于駐地網網關的配電網絡。其中，骨干網部分只給出了總服務器，對應110/35kV高壓變電站，用于收集、監控本高壓變電站下屬所有中、低壓變電站和用戶的信息。EPON接入網的以太光纖環網節點直接采用4個OLT交換機用光纖呈環狀連接，每個OLT交換機兼具OLT單元與子站匯聚交換機的功能，每個OLT下面掛接若干個ONU。ONU與OLT交換機之間、以及OLT交換機之間都是光接口。ONU與駐地網網關之間以及OLT交換機與總服務器之間均采用高速的RJ45以太網接口。圖7基于駐地網關的城市配網通信系統在圖7中，駐地網網關與3個駐地網相連，連接接口均為RS485，因為RS485是工業領域最為常用的接口。3個駐地網中有兩個ZigBee網絡和一個485總線網絡，每個ZigBee子網由一個ZigBee協調器和若干個節點。協調器則負責組建ZigBee子網，匯聚各個節點的信息并轉換成適合接口接入至駐地網網關。同時，協調器也負責將從駐地網網關接收到的數據信息廣播至各個節點。ZigBee協調器與駐地網網關之間的接口為RS485。此實例采用的3種駐地網具有不同網絡結構、不同傳輸媒質、不同業務類型，充分體現了駐地網絡的異構特點。3種駐地網涉及典型的智能插座、智能電表和無源溫度傳感監測，都是電力領域典型應用。通過駐地網網關的解析與統一封裝，服務器端不僅能夠清晰地知道是哪個駐地網中的哪個用戶發來的信息，而且大大減少了短數據包的數量。如果這3個駐地網中每個駐地網有L個節點，t秒內共收集到3L個短數據包。駐地網網關將這3L個短數據包封裝成1個，使得服務器端的解析處理數據包的頻率降低了3L倍，大大提升了服務器端的處理效率。

4結論