节点设计论文

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节点设计论文范文第1篇

电动机安装形式为IMB3。电动机冷却风路采用经济实用半管道出风。转子铁心两端不带冷却风扇。为了确保电动机性能的准确性，设计电磁方案时尽量使气隙磁场分布接近合理化，性能指标达到最高，定、转子均采用新系列通用冷轧硅钢片设计。电动机轴承均采用滚动轴承，电动机结构示意图。圆柱滚子轴承只用于承受径向载荷，且承载能力强，使用中对同轴度要求高，在滚子轴承中极限转速较高。允许外圈与内圈轴线偏斜度较小(2''''～4'''')，故只能用于刚性较大的轴上，并要求支撑座孔很好地对称。此次设计中，对大轴及相关零部件的加工质量有严格的要求，特别是轴承档的全跳不得超过0．025mm。深沟球轴承主要用于承受径向载荷，但当增大轴承径向游隙时，具有一定的角接触球轴承的性能，可以承受径向、轴向联合载荷。在转速较高又不宜采用推力球轴承时，也可用来承受纯轴向载荷。深沟球轴承装在轴上后，在轴承的轴向游隙范围内，可限制轴或外壳两个方向的轴向位移，因此可在双向作轴向定位。此外，该类轴承还具有一定的调心能力，当相对于外壳孔倾斜2''''～10''''时，仍能正常工作，但对轴承寿命有一定的影响。与尺寸相同的其他类型轴承比较，此类轴承摩擦因数小、极限转速高、噪声低，且结构简单，使用方便。外圈带止动槽的可简化轴向定位，缩小轴向尺寸。综合两种轴承的性能特点，在该同步电动机的结构设计时轴伸端采用深沟球轴承6244M/C3和圆柱滚子轴承NU244M/C3相结合，非轴伸端用一件圆柱滚子轴承NU244M/C3，这种轴承组合在力求成本最低的情况下，充分利用了各个轴承的优势，满足电动机的设计要求。

2电动机重点结构设计

2．1轴承

传统的同步电动机结构是采用座式滑动轴承，电动机机座与端罩及轴承同装在一个底板上，两轴承中心的轴向距离为2000mm(图3)。而采用端盖滑动轴承后两轴承中心的轴向距离压缩为1770mm。通过本次改进，采用滚动轴承后的两轴承中心的轴向距离压缩到了1297mm。

2．2集电环

对用户要求集电环防护等级为IP23的同步机，原来设计的集电环为下端采用支架承托和上端用螺杆拉紧联合固定形式(到机座端面距离为850mm)。在本电动机设计时改变大型同步机集电环的支撑形式，在电动机端盖上加工止口，并设计了高度为100mm的连接环，实行过渡连接(集电环端面到机座端面距离为650)。由于连接环的高度有限，原用轴承测温元件WZP－280体积大，考虑到安装特别困难，设计时改用体积小，经济实惠的端面热电阻WZPM－201来检测轴承温度。改进集电环连接形式后，安装方便，电动机结构因此而更加紧凑。

2．3连接环

设计连接环时，在保证连接环与轴承外盖不干涉的情况下，考虑用户给轴承加脂以及排脂时的空间、方便安装轴承测温和把合螺丝，所以连接环的圆周设计为辐射筋、周边为敞开的形式。

3结语

节点设计论文范文第2篇

建筑电气节能设计在我国建筑工程中具有重要意义，且开展建筑电气节能设计需遵守以下基本原则：第一，建筑电气节能设计必须要遵守相关的国家节能标准。建筑电气工程建设中，不能为了节能而加大建筑及其运行费用的投资，而是要确保建筑工程投资可通过节能方式在短期内得以回收。具体地说，同未进行节能设计的相关建筑相比，采用建筑电气节能设计的一些建筑的总体费用要低，且能源消耗也要被大大减少。第二，建筑电气节能设计一定要采用先进的施工工艺及设备，以降低能耗。人流量相对较大的一些场所，比如超市、商场等，其照明设备的用电量非常大，那么普通的照明设备很难满足其照明需求。因此，在建筑电气节能设计中，必须要引进比较先进的节能照明设备及其施工工艺，以更好地节约能源。第三，建筑电气节能设计中，需尽量减少电力使用及供应中的浪费。建筑电气建设中，各施工单位一定要提前开展相关的调查研究工作，合理分析建筑用电浪费的根本原因，并有效采取针对性较强的处理措施，以设计合理的节能方案。通常来说，造成用电浪费的主要原因是电力传输中的损耗及变压器功率的损耗，所以，建筑电气节能设计中需制定相关的节电措施。第四，建筑电气节能设计所用的相关电气设施材料一定要符合建筑使用要求。相关的电气设施不仅要满足建筑照明的基本要求，还需满足建筑住户的卫生环保及舒适要求。具体地说，建筑电气节能设计中，设计人员不仅要使用、选择具有节能作用的建筑材料，还要全面分析、考察建筑的整体状况，以确保安装的建筑电气线路安全、科学、准确无误，且要其安全通道要畅通无阻。而诸如儿童游乐场等特殊场所，需根据其特殊需要及实际需求开展建筑电气节能设计；一些演艺场馆则需结合艺术表演的音响、灯光等需求开展相关的照明节能设计。

2目前我国建筑电气节能设计中存在的一些问题

目前，人们对于电气节能设计越来越关注，并广泛应用到建筑工程中。但建筑电气节能设计中仍存在一些问题：第一，缺少相关的规章制度，且强制性要求较低。人们虽已明白节能设计特别重要，但较低的强制性要求，使得大部分施工单位进行电气节能设计时，具有较强的随意性及主观性，以致建筑电气工程的施工质量好坏不一，甚至具有安全隐患。所以，要制定并完善电气节能设计的相关规章制度，并根据不同建筑物确立不同的节能目标，以便于建筑电气节能设计得以有效管理与控制。第二，很多施工单位仍然在电气节能设计中使用禁用产品。部分节能产品在实际的应用中，并不能满足国家的节能标准，且会增加电气使用过程中的费用，但有些施工单位依然使用这些违禁产品。所以，我国要加大相关部门的检查及监督力度，以促进电气节能效果的提高。第三，电气的相关设计人员往往忽略人们的节能要求。很多设计人员在建筑电气施工中，并未落实电气的节能原则，使得电气不能充分发挥其节能作用。所以，建筑电气的设计人员需了解人们的节能要求，并按照建筑的能源管理及运行要求，设计能大大降低电能消耗的相关施工方案。

3我国建筑电气节能设计的措施

3.1建筑电气节能设计中有效运用智能建筑设计理念

在科学技术飞速发展的今天，很多新技术被广泛应用到建筑工程中。智能建筑不仅能达到节能减排的目的，还能高效的实现建筑的智能化，也就是说，智能建筑是统一整合公共安全系统、建筑设备管理系统以及信息化应用系统，并充分发挥他们的功能作用，以最大限度地实现节能减排目标。通常来说，智能建筑具有高度集成的信息化系统，这种系统不仅可满足人们对建筑的安全、舒适要求，还可在不断优化耗能电气设备过程中，实现降低电能消耗的目标。而且，智能化系统可自动调节、感知室内的用电载荷，为电气设备的安全运行提供了保障。

3.2高度重视空调用电节能设计

由于人们生活水平的提高，空调逐渐变成了家庭日常生活的必需品，特别是夏天，人们的主要用电就是空调用电。所以，建筑电气的节能设计中，尤其要高度重视相关的空调系统设计。通常，民用建筑空调系统包括分体式空调系统、中央空调系统等，中央空调往往利用自控系统有效控制电能消耗，以便于节能减排；而安装的居民住宅空调的插座通常较高，使得电源得不到及时切除，那么电能消耗就比较大。因此，空调的节能设计中，可为空调设计控制开关，以便于空调得不到长时间使用时，能及时关掉空调电源，这既保证了空调的使用安全，其节能效果也比较显著。办公建筑中使用的分体空调，常和照明系统使用同一个配电箱，所以，要想关掉空调的电源，则需关掉空调在各层配电箱处的电源回路，而工作人员往往不会严格遵守相关的节能要求，使得空调一直处在待机状态，这就造成电能浪费。所以，建筑电气节能设计中，为达到节能减排的目的，要为空调设计专属的控制配电用电设备，以便于管理，且能大大降低电能消耗。

3.3有效利用高效节能光源

光源在很多建筑中会造成较大的能源消耗。所以，第一，灯具配光的选择要科学、合理，尽量保证选择的灯管具有使用寿命长、光效及显色指数较高等特点，这样才能满足节能环保的设计要求。此外，尽量在建筑的走廊、门厅等部位选择一些自然光或其他光源，以利于降低电能消耗。第二，选择的电气附件及节能灯具要具有高效性特点，确保选择的节能灯具可满足日常生活的需求，且易于维护、安装，而选择的诸如电感镇流器等节能灯具附件，既可大大降低电压的相关损耗，还可减少电路功率，以达到节能照明的效果。除此以外，还要充分考虑节能照明的其他措施，比如，不断改进灯具的相关控制方式等，这就可通过电路及供电系统的合理设计进行改进，这种方法可减少电能的损耗，而且操作起来也比较简单方便。

4结语

节点设计论文范文第3篇

【关键词】10KV配电网；设计；节能问题

笔者做为一名电力工作人员 在中低压配电网设计中．合理选择方案，合理选用用电设备及加强其它节电降损措施，将极大的提高电能利用率从而实现节能。

一、配电线路选择

配电线路的损耗在配电网电能损耗中占有很大的比重，在设计中降低线路本身的电能损耗．对于节能有及其重大的作用。

1．缩短0．4KV线路供电半径

合理的供电半径不仅能提高电网的输送功率 而且还能降低线路损耗 ．保证供电质量，因此．将10KV线路深入0．4KV 系统的负荷中心 这就缩短了0 4KV线路的供电半径，降低了线路损耗 ．提高了电压质量。因此在设计工作中．在不影响用户发展规划的情况下 用户独立变电所的位置应尽可能接近负荷中心。负荷中心可以用负荷功率矩法 负荷电能矩法和负荷指示图法近似确定。

2． 1OKV供电线路与相应金具的选择

2．1合理选用1OKV线路导线截面

为使10KV 配电线路既能满足用户需求．又能达到节能的要求因此，采用高于规范中一个等级来选择导线截面，在输送负荷不变的条件下，换大导线截面，可以减少线路电阻的降损。

2．2采用架空绝缘导线

采用架空绝缘导线，有以下优点：(1)提高线路供电的可靠性减少了合杆线路作业时的停电次数，减少维修工作量．提高线路的利用率。(2)可以简化线路杆塔结构．甚至可以沿墙敷设，既节约了线路材料 又美化了环境道路。(3)节约了架空线路所占的空间便于架空线路在狭小通道内穿越。(4)减少了线路电能损失，减少了导线腐蚀．延长了线路使用寿命。

2．3使用节能型金具

目前配电线路中大量应用铁磁材料金具如悬垂线夹 耐张线夹，并沟线夹，防震锤及与导线接触的金具，这些铁磁材料制成的金具在运行中造成磁滞损耗和涡流损耗．因此通过采用无磁金具或低磁金具是节能的一种有效手段。

二、配电变压器的选择介绍

①推广使用节能型变压器

变压器能耗是输变电能耗里的大户．因而降低变压器能耗．尤其是10KV 以下中小型变压器，由于使用量大，运行时间长．所以具有很大的节能潜力。

中国标准化研究院制定的新的《变压器能效标准》将于2010年7月1日起实施 2010年7月以后生产出的变压器能耗要降低到s11水平。目前s9型 变压器是市场主流 ，而s11节能型产品的技术正走向成熟，其市场规模正在增长．和s9系列变压器相比．它有如下特点：(1)损耗低。s11与s9相比空载损耗下降30％ 空载电流下降7O％．约为s9型变压器的四分之一左右。(2)空载电流小．磁通完全沿着冷轧硅钢片晶格排列方向。 (3)噪声低与JB／10088-1 999标准值相比，约降低了3-5db。(4)抗短路能力强，可靠性高。因此大力推广使用s11型变压器．可以减少大量电能损耗。

②变压器连接组别的选择

在中低压配电设计中三相变压器常用连接组别有Y．yn0和D， ynl1。目前我国工业与民用 建筑 中容量 在1000KVA 及以下．电压为{0KV／O 4KV的变压器几乎全部采用Y．,／nO连接组别而D． yn11型的变压器用的很少。而D，ynl 1连接组别的变压器与Y，

yn0相比，有以下优点：(1)空载损耗和负载损耗均低于同容量的Y． yn0连接的变压器。(2)三次及以上的高次谐波励磁电流可在一次绕组中环流，有利于抑制高次谐波电流，在当前电网中采用电子器件R益增多的情况下 使用D yn11连接是有利的。(3)D ynl连接比Y．ynO连接零序阻抗小得多．有利于单相接地短路故障的切除。(4)在接单相不平衡负荷时Y．ynO连接变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25％．严重的限制了单相负荷的容量，而D．ynl 1连接变压器不受此限制，有利于变压器设备能力的充分利用。因此．在中低压配电设计中推广使用D ynl1连接组别的变压器会使节能效果更好。

三、无功补偿技术的应用概况

(1)无功补偿的作用

提高功率因数和实现无功就地平衡是电网降损节能的关键，具有显著的经济效益和社会效益，而进行无功补偿正是一个重要的手段。对中低压配电系统进行无功补偿，可以有效抑制谐波的污染和影响，降低了由于无功的流动而引起的有功损耗，从而进一步提高电压质量提升系统安全运行能力 从而达到节能降耗的效果。

(2)中低压配电设计中的无功补偿方式

(3)就地平衡补偿

把并联电容器安装在0．4KV母线侧，设电容补偿柜．安装动态调节装置，使用户低压端无功补偿装置一般按照用户无功负荷的变换自动投切补偿电容器，达到动态控制的目的，这样做既可以不向高压线路反送无功电能又能使配电线路中的无功电流最小．有功功率损耗最小．这是最理想的效果。

另一种是把并联电容器安装在10KV母线侧．这主要是补偿10KV 配电线路本身和所在配电变压器的无功损耗．其作用是以降损为主，同时能够提高线路末端电压。

无功补偿容量的大小按照负荷性质和变压器容量的大小及功率因数进行综合计算。

一般来说 ，厂矿企业有大量的三相用电设备，因此采用三相电容 自动补偿是可行的．而民用建筑中大量使用的是单相负荷．照明 空调等负荷变化的随机性大．容易造成三相负载的不平衡．由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相．因此会造成未取样的两相要么过补偿，要么欠补偿，这对于电网的运行造成很大的危害。所以对于三相不平衡可以采用分相电容补偿的方式。

(4))单独就地补偿

单独就地补偿通常适用于经常投入运行负荷比较稳定容量较大的用电设备。如大型感应电动机．高频炉等．需要在设备旁单独安装就地补偿装置．可以使补偿效果最好。4、定时限过电流保护

(5)定时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的．这种保护方式就称为定时限过电流保护。

(6)继电器的构成

定时限过电流保护是由电磁式时间继电器{作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出1：3元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作 须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性，上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。这种保护方式一般应用在电力系统中变配电所．作为1OkV 出线开关的电流保护。

(7))定时限过电流保护的基本原理

在10kV 中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定干时间继电器的预先整定的时间．而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。

节点设计论文范文第4篇

建筑物在运行过程中，能源、资源的消耗量比较大，而电气设备对能源、资源的消耗占据最为主要的部分。随着人们生活质量提高，对周围环境要求也越来越高，在建筑电气设计中，综合采取有效措施，实现资源、能源节约是十分必要的，具有重要现实意义。

1.1促进建筑物更好运行和工作

电气设备是建筑得以有效运行和工作的重要设备，如果忽视采取相应措施做好电气设计，容易导致资源、能源出现大量浪费现象，对整个建筑物的运行带来不利影响。而采取有效措施，在电气设计中采用节能技术，能有效转变这种情况，推动设计水平提高，促进电气设备能耗降低，使整个建筑物更好运行和工作，为人们生活创造良好条件。

1.2提高生活质量和环境质量

如果建筑物电气设备的资源、能源消耗过大，不仅影响周围环境，还会对人们生活质量的提高带来不利影响。而采取相应措施，重视节能技术应用能彻底改变这种情况，对建筑电气作用的发挥产生积极影响。例如，通过太阳能、风能利用，能促进建筑电气节约能源、资源，更好满足人们对各种能源的需要，为人们生活营造良好氛围，也有利于提高周围环境质量。

2建筑电气设计节能技术的原则

在建筑电气设计中采用节能技术，应该以相关原则为指导，将这些原则有效落实到电气设计的每个环节。总的来说，这些原则包括以下几个方面。

2.1安全原则

建筑电气设计的目的是满足人们日常使用的需要，为人们日常生活营造良好环境氛围。节能技术的采用是为了节约能源、资源，降低消耗，取得更好的效果。但不能忽视的是，采用节能技术的同时必须坚持安全原则，实现对各类事故有效预防，保证电气设备绝缘性能良好，合理设计防雷技术、防静电技术，在降低能耗的前提下，实现对各类事故的有效预防。

2.2适用原则

节能技术的采用必须与建筑物相适用，不能为满足节能而进行设计，而是在适应建筑物的前提下，采取有效的节能技术，促进节能水平提高。另外在采用节能技术时，还要确保电气设备正常运行，满足人们日常生活的使用要求，保证质量合格，满足负荷容量要求，进而促进电气设备综合性能有效发挥，更好发挥其节能效果。

2.3经济原则

在确保电气设备节能降低的基础上，促进电气工程经济效益最大发挥。要在保证电气设备使用功能及安全的基础上，尽量采用投资低，效果佳的节能技术，提高设计的经济性，节约成本。合理选用节能设备，提高设备性能，降低设备运行和维修成本，在发挥节能效果的前提下，促进电气设备更好运行和工作，降低整个建筑物电气设备运行成本。

3建筑电气设计的节能技术应用存在的不足

尽管很多设计单位认识到建筑电气设计节能技术的应用意义，能根据具体情况，综合采取有效对策。但由于设计人员综合水平偏低，相关管理制度不完善，导致电气设计中仍然存在一些问题与不足。例如，供配电系统选择不合理，变压器选型不恰当，照明设计未能得到有效落实，导致大量电能的浪费，对太阳能、风能等清洁能源的利用存在不足的情况。这些问题影响电气设计水平提高，也不利于整个建筑节能工作，今后应该采取措施改进和完善。

4建筑电气设计的节能技术及其应用对策

为应对电气设计节能工作存在的不足，根据存在的问题，结合实际工作需要，笔者认为今后应该采取以下有效对策。

4.1合理选择供配电系统及变压器

在供配电系统选择时，要综合考虑建筑电气的负荷性质与容量、电气设备类型、供电距离等多种因素，选择合适的供电电压，科学设计供配电系统，保证系统连接到位，能有效运行和发挥作用。另外，为促进电气设备更好运行和工作，必须合理选择变压器，降低其运行能耗，提高运行效率，实现节能的目的。

4.2做好照明系统节能设计

整个建筑工程建设中，照明电器所消耗的能源较多，是节能设计的重点和关键环节，要结合实际情况，充分挖掘节能潜力，促进设计水平提高。高处灯具选择金属卤化物或高压钠灯，或采用大功率荧光灯，以实现节能的目的，通常不采用白炽灯。面积较小房间采用两灯一控或一灯一控方式，面积较大房间采用一控多灯方式，适当设计单控灯，楼梯、走廊、过道采用定时开关控制方式，室外照明采用光电定时控制方式。

4.3提高电气系统功率因素

提高电气设备自然功率因素，降低无功功率要求，应用功率较高的电动机。利用电容器进行无功功率补偿，当自然功率因素达不到要求时，要进行无功功率补偿，减少路上无功传输损耗，实现节能的目的，降低能耗。

4.4重视无功补偿设计

设计中要加强配电变压器的无功补偿，提高变压器功率因素，实现节能的目的。在传统无功补偿工作中，采用的是三相共补方式，其应用相对比较广泛，取得良好的施工效果。随着社会生产力提升，建筑电气中的大功率电气应用越来越多，使三相平衡难度不断加大，对电气设计也提出更高要求。为应对这种情况，有必要对变压器进行单相无功补偿，但该技术应用会增加投资，设计中要对其综合、全面考虑。

4.5有效利用清洁能源

随着技术发展和进步，越来越多的清洁能源被应用到建筑电气设计中，这也为电气设计中更好应用节能技术指明方向。其中最为常见的是太阳能、风能、地热能等，设计中要重视对这些清洁能源的利用，使其更好发挥节能作用。例如，在建筑电气设计中，应用太阳能光伏供电系统能促进建筑物节能效果提升，该技术通过光伏效应，将太阳能转化为电能，为建筑物提供电能，其重要组成内容包括蓄电池、太阳能电池板、充电控制模块、放电控制模块等。建筑电气设计采用太阳能，主要将其应用到照明、热水系统、锅炉系统当中，并且其应用具有良好效果，设计中应该重视清洁能源利用。

5结束语

节点设计论文范文第5篇

1.1主体结构设计由于配网通信结构复杂，难以采用单一的通信技术满足所有配网系统需求［9，10］。因此，采用异构网络构架组成混合式网络是配电通信网的重要解决方案。所提出的典型异构配电通信网络分为三层，包括骨干通信网(骨干网)、接入通信网(接入网)和终端层(用户驻地网)，如图1所示。其中，骨干网是服务器端的信息网络，实现配网通信主站之间的通信，这些主站包括各高压变电站(110/35kV变电站)、电厂等;接入网实现配网通信子站与配网通信主站之间的通信，配网通信子站主要包括10kV变电站［12］驻地网实现用户侧用电信息的收集和监视。图1配电通信网的异构式混合结构骨干网中由于站点相对较少，各站点地位均等，因此适合采用光纤通信方式，搭建光纤自愈环网，具有高速、可靠、实时的优势。接入网则由于用户较多，需要根据网络覆盖地域特点进行选取。对于用户集中的地方，如城区、县城、工业园区等地，接入网也适合采用光纤通信方式。而对于郊区或者农村，用户分散，采用光纤接入代价巨大。因此，可以采用GPRS/3G技术实现接入。对于驻地网，可以分别选择Wi-Fi，ZigBee或者总线技术。例如，在城区的用户家庭或者办公室可以选择ZigBee子网，而在配电房则选择总线。

1.2城市配电通信网以所提出的三层网络基本构架为基础，本文所设计的城市配电通信网整体结构如图2所示，其中，骨干网采用的通信技术为光纤通信技术，并采用光纤环作为基本的网络结构。图2城市配电通信网结构考虑到城市用户集中，10kV变电站分布均匀，适合采用以太网无源光网络(EthernetPassiveOpticalNetwork，EPON)+以太光纤环接入网。其中，EPON接入网主干是由子站汇聚交换机组成的以太网光纤环。每个35/110kV高压变电站可以连接一个或者多个以太网光纤环。每个子站汇聚交换机连接一个光线路终端(OpticalLineTerminal，OLT)，或者子站汇聚交换机与OLT集成为一个OLT交换机。每个OLT对应一个10kV的变电站，下面分接多个光网络单元(OpticalNetworkUnit，ONU)。每个ONU单元都负责收集一个或者多个驻地网络的信息。城市配网驻地网可以为无线网络或者有线网络，无线网络可以是ZigBee［16］、红外、WiFi等局域网，而有线网络一般是总线网络。无线网络包括一个协调器和若干个节点。节点即为用户家中的智能电表、智能插座等，而协调器则负责组建此无线网络，汇聚各个节点的信息并转换成适合接入至ONU的接口(如RS485)传输至ONU。同时，也负责将从ONU接收到的数据信息广播至各个节点。有线网络一般为总线网络，如RS485总线。

1.3农村配电通信网本文所设计的农村配电通信网整体结构如图3所示，其中，农村配网骨干网与驻地网的功能与结构与城市配网相同。考虑到农村用户分散，覆盖面广，10kV变电站分布稀疏，农村配网接入网并不适合采用EPON+以太光纤环接入网。由于农村用电信息监测实时要求不高，也没有严格的可控性要求，因此采用GPRS/3G/4G接入方式网络结构最为简单。采用此方式主要租用网络运营商的无线网络，将数据送回网络运营商的后台系统，然后该后台再通过专线和配网系统进行互联。GPRS/3G/4G接入方式对用户的数量没有限制，用户无需建网和维护，具有建设周期短、业务开展快、网络成本低等特点。

2异构配电通信网多址与数据聚合方法

2.1多址与数据聚合方法基于上述异构配电通信网，本文采用驻地网网关来解决配网通信系统中的多址与数据聚合问题，其位于驻地网与接入网之间，作为多个异构驻地网与接入网中一个接入点的连接，如图4所示。图4驻地网网关在网络中位置在上行通信中，驻地网网关首先接收来自挂接在该网关上的N个驻地网的短数据包，并按照驻地网进行分类存储。例如，来自驻地网n的短数据包存储在第n号存储器，n=1，2，…，N。每个短数据包含有其在本驻地网的地址和数据包长度。然后，每接收短数据t秒，驻地网网关将接收到的存储于N个存储器中的短数据包进行封装。在封装帧的过程中，帧头包括驻地网网关ID和子帧个数，如图5所示。帧体由各子帧组成，每一个子帧封装来自同一个驻地网的所有已经接收到的短数据包，即存储于同一个存储器中的所有短数据包。值得指出的是，有可能t秒内某驻地网没有数据包发送，此时对应的存储器为空。因此，子帧的个数可能小于N。子帧帧头包括驻地网网关下面驻地网ID和短数据包个数，如图5所示。子帧帧体由若干个数据包组成。这些数据包即是在t秒内接收到该子帧所对应的驻地网的所有数据包。驻地网网关将帧封装好后，将其传送给该网关所连接的接入点。随后，驻地网网关再次接收并分类存储N个驻地网的短数据包，并对短数据包进行封装及传送，如此循环。在下行通信中，驻地网网关首先接收来自接入点的数据帧。该数据帧的封装结构与如图5所示的上行通信时封装帧结构完全一致。然后，驻地网网关按照图5所示结构，对数据帧进行解析，分别得到各个子帧。最后，驻地网网关依次解析每一个子帧。根据子帧中的驻地网ID，将该子帧内所有的数据包发送至该驻地网协调器。值得说明的是，上述介绍的通信方式中，一个网关下的多个驻地网回传时间间隔(t秒)是相同的。然而，在实际使用中，更为普遍的情况是多个驻地网的采样间隔和回传间隔是各不相同的。这种情况下，网关需要根据每个驻地网的回传间隔和采样间隔进行处理。网关的回传将是以驻地网为单位进行。这样就不需要使用图5所示的帧结构。

2.2驻地网网关的软硬件实现驻地网网关的硬件设计并无特殊要求。根据上述驻地网网关的基本功能，硬件系统需要包括RS485接口、CPU和RJ45接口，如图6所示。其中，RS485接口用于连接驻地网网关与驻地网，接口数量视驻地网数量而定;RJ45连接驻地网网关与接入网，一般为1个。CPU处理驻地网数据的采集、存储和回传。驻地网网关的实现重在软件设计。这里考虑更为一般的情况，即每一个驻地网都有独立的采样间隔和回传间隔。由于串口对象与文件都是独占式的，软件设计的重点在于如何处理好资源的调配。下面以微软的VS2010平台为例进行详细介绍。(1)整体思路在整体设计上，采用定时器进行处理。CPU为每个子网设定一个采样定时器，周期性采样数据，保存到本地缓存txt文件中。此外，CPU为每个子网另设一个回传定时器，周期性向服务端发送缓存的txt文件，发送完毕后该文件清空。(2)串口收发处理CPU通过CMSComm类对象访问串口。由于只有一个串口对象，需管理多个异步串口，故采用抢占式设计，即“先到先得，后到跳过”。当某一个子网采样定时器触发时，先判断当前串口对象是否被使用。如果否，即串口空闲，则将串口占用，执行该定时器内的行为，当串口信息接收完毕时解除串口占用;如果是，即串口当前被占用，则本次定时器跳过。采样定时器触发时，如果串口并未被抢占，则将串口配置成驻地网对应的参数，然后打开串口，根据当前设备号，配置设备地址，并获取相应指令，将其转换为十六进制格式向串口发送，从而实现对当前设备的数据采集。如有多条数据需要采集，则短暂间隔后更新设备地址重复发送采集命令。串口接收到驻地网上传的采集数据就会触发接收函数。接收函数被触发时，首先将数据转换为字符串类型保存在数据缓存中，并判断此时缓存中的数据是否可以提取出完整指令。若否则继续接收数据;若是则提取出完整指令，存储在对应的最新数据变量中，以供服务端查询，并且根据需要写入缓存txt文件中或发送到服务端。(3)文件操作驻地网网关管理着多个缓存txt文件，每个驻地网网关对应一个文件。网关采集到数据之后需要存储在文件中;同时，网关需要将文件传输到服务器。显然，由于采样定时器和回传定时器是异步的，读写文件也是异步的。因此，也需要对文件操作进行异步管理。将网关回传采集到的数据至服务器的过程称为缓存同步。缓存同步采用调用子线程的方式执行。所有子网文件对应同一个子线程。当某一子网的缓存同步定时器触发时，将先判断当前子线程是否被调用，若未被调用，则调用该子线程。在子线程内，文件发送将分3部分进行:1.发送文件名，以便服务器创建该文件。2.发送文件内数据。3.发送文件发送完成信号，通知服务器文件发送完成。同时，为了避免同一文件被多次打开，规定缓存同步的优先级高于缓存文件写入，即在缓存文件进行同步的时候不允许写入数据到该文件。(4)Socket操作通过CSocketClient类对象访问Socket端口(RJ45)。当收到来自服务端的消息时，调用指令解析函数分析其数据包头，根据协议判断其含义，响应对应行动。Socket消息响应包括:a.停止查询:停止向服务端发送采样数据。b.开始查询:向服务端发送采样数据。首先将最新数据变量中的数据发送至服务端以供显示，然后每次都将当前的采样数据发送。c.配置采样/回传时间:设置各子网采样/同步缓存的周期。当回传定时器触发时，判断同步缓存子线程是否已被调用，如果否则跳过，如果是则配置好当前数据包头信息，并调用缓存同步子线程。该线程将根据协议向服务端发送相应缓存文件，并重建该文件。

3实例与分析

为进一步说明所提出的三层异构网络体系结构及多址与数据聚合方法，针对城市异构配电通信网络，图7给出了一种基于驻地网网关的配电网络。其中，骨干网部分只给出了总服务器，对应110/35kV高压变电站，用于收集、监控本高压变电站下属所有中、低压变电站和用户的信息。EPON接入网的以太光纤环网节点直接采用4个OLT交换机用光纤呈环状连接，每个OLT交换机兼具OLT单元与子站汇聚交换机的功能，每个OLT下面挂接若干个ONU。ONU与OLT交换机之间、以及OLT交换机之间都是光接口。ONU与驻地网网关之间以及OLT交换机与总服务器之间均采用高速的RJ45以太网接口。图7基于驻地网关的城市配网通信系统在图7中，驻地网网关与3个驻地网相连，连接接口均为RS485，因为RS485是工业领域最为常用的接口。3个驻地网中有两个ZigBee网络和一个485总线网络，每个ZigBee子网由一个ZigBee协调器和若干个节点。协调器则负责组建ZigBee子网，汇聚各个节点的信息并转换成适合接口接入至驻地网网关。同时，协调器也负责将从驻地网网关接收到的数据信息广播至各个节点。ZigBee协调器与驻地网网关之间的接口为RS485。此实例采用的3种驻地网具有不同网络结构、不同传输媒质、不同业务类型，充分体现了驻地网络的异构特点。3种驻地网涉及典型的智能插座、智能电表和无源温度传感监测，都是电力领域典型应用。通过驻地网网关的解析与统一封装，服务器端不仅能够清晰地知道是哪个驻地网中的哪个用户发来的信息，而且大大减少了短数据包的数量。如果这3个驻地网中每个驻地网有L个节点，t秒内共收集到3L个短数据包。驻地网网关将这3L个短数据包封装成1个，使得服务器端的解析处理数据包的频率降低了3L倍，大大提升了服务器端的处理效率。

4结论