基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组及通信方法技术

本发明专利技术涉及一种通信技术领域，是一种基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组及通信方法，前者包括：上下行收发单元用于连接通信网络，传输数据；总控管理单元用于根据业务数据类型切换上下行收发单元的通信模式，启动对应的数据传输流程，控制传输处理单元工作；传输处理单元，用于完成对应通信协议中的数据处理流程；电源管理单元，用于对上下行收发单元、总控管理单元、传输处理单元进行供电管理。本发明专利技术涵盖有5G+EPON双通信模式，保证了通信模组的适用性；总控管理单元采用双芯设计方式，采用ARM+DSP形式，ARM处理芯片负责协同控制，DSP处理芯片负责数据处理，功能分配明细，有效降低功耗。降低功耗。降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组及通信方法


[0001]本专利技术涉及一种通信
，是一种基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组及通信方法。

技术介绍

[0002]随着分布式新能源电源的接入，对配电网线路质量运行管理工作带来了很大的压力，尤其在通信接入网方面，如何实现分布式节点的端到端管理是配电网首要解决的问题。传统大规模、集中式配电站/台接入利用光纤、工业以太网等方式均可简单完成站点间的信息传输，实现站点间保护。
[0003]目前配电网差动保护通信体系多采用单独的EPON光通信网络技术通信或4G无线通信技术通信，但这两种方式都存在者一些问题。EOPN网络是利用无源分光器件替代交换机装置，可以实现数据流的多路分流，比较适合分布式节点接入，各ONU采用并联方式接入，抗多点失效能力强，但所有业务处理集中在OLT上，当OLT失效时，全网会瘫痪，底层节点通信也会终端；由于OLT器件插入损耗值有限制，分布式接入节点距离不能超过20km，导致ONU接入数量有限，网络拓扑无法过大，不太适应较大规模的分布式电源集群接入。由于传输介质为光纤的有线方式，因此在光纤敷设和建设投入上均存在较大问题，保护数据业务带宽均为Mbps级别，每一个ONU链路需独立光纤承载，光纤目前带宽可以到GB级别，造成光纤资源极度浪费，在建设和后期运营维护方面，有线方式的全线监控也会带来巨大的经济投入；并且对于后期接入站点位置改造需求方面，光纤模式很难完成低成本的改造工程。目前4G无线通信网络空口传输时延在10
‑
50ms之间，传输带宽在100
‑
1000Mbps/s，无法完全满足装置单向15ms的时延要求，并随着保护业务方式的多样性发展的趋势，实际汇聚带宽也会出现承载瓶颈，此外4G无线通信安全性能除了采用祖冲之安全算法在物理传输层增强了安全性能，但并未形成全面封闭式的安全防护策略，尤其面向继电保护等安全级别要求较高的业务，需要在应用层、业务终端侧等均设计安全防护手段，进一步提升无线的空间传输抗风险能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有基于4G无线通信的配电网差动保护通信体系存在的延时大、带宽有限制，易出现承载瓶颈的问题。
[0005]本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组，包括：上下行收发单元，集成有多种通信模式，用于连接通信网络，传输数据，其中，通信模式包括EPON光通信和5G通信；总控管理单元，用于根据业务数据类型切换上下行收发单元的通信模式，启动对应的数据传输流程，控制传输处理单元工作；其中，业务数据类型包括实时业务数据和非实
时业务数据；传输处理单元，用于完成对应通信协议中的数据处理流程；电源管理单元，用于对上下行收发单元、总控管理单元、传输处理单元进行供电管理。
[0006]下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述上下行收发单元包括光通信接口组件和5G通信接口组件；光通信接口组件包括EPON光接口模块和EPON光接口电路，实现各种业务数据的收发；5G通信接口组件包括无线通信接口、无线通信接口电路、接口转换电路和数据接入控制电路，实现实时业务数据的收发；其中，无线通信接口包括射频ANTx接口、SIM接口、PCI接口、SPI接口、音频接口、数据通信接口。
[0007]上述总控管理单元包括第一管理模块和第二管理模块；第一管理模块，用于管控通信切换和控制传输任务驱动，包括确定业务类型，切换通信模式；第二管理模块，用于控制传输处理单元进行各类传输处理任务，实现数据交互处理。
[0008]上述传输处理单元包括基带数据处理模块、射频数据处理模块、数据逻辑模块、时间同步处理数据模块和中断数据处理模块，基带数据处理模块、射频数据处理模块、数据逻辑模块、时间同步处理数据模块和中断数据处理模块依次连接，根据总控管理单元的控制完成对应通信协议中的数据处理流程。
[0009]上述电源管理单元包括第一电源管理模块和第二电源管理模块；第一电源管理模块包括光模块电源板、光模块电源接口和光模块电源控制单元，光模块电源板、光模块电源接口和光模块电源控制单元依次连接，对EPON光通信供电；第二电源管理模块包括无线模块电源板、无线模块电源接口和无线模块电源控制单元，无线模块电源板、无线模块电源接口和无线模块电源控制单元依次连接，对5G通信供电。
[0010]上述还包括隔离组件，对电源、接口、数据控制进行隔离。
[0011]本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于5G技术的配电网差动保护终端通信方法，包括：总控管理单元确定待传输的业务数据类型，获取传输启动指令，选择并切换通信模式，控制上下行收发单元和传输处理单元动作，启动对应的数据传输流程；其中，业务类型包括实时业务数据和非实时业务数据；上下行收发单元和传输处理单元执行业务数据传输流程。
[0012]下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述总控管理单元确定待传输的业务数据类型，获取传输启动指令，选择并切换通信模式，包括：对待传输的业务数据进行过滤，并默认为实时业务数据；复位实时业务，获取传输启动指令，切换并启动5G通信数据传输流程；判断业务数据报文格式是否一致，响应于是，则保持连接，响应于否，则复位非实
时业务，根据传输启动指令切换并启动EPON光通信数据传输流程；判断业务数据报文格式是否一致，响应于是，则保持连接，响应于否，则复位实时业务，获取传输启动指令，切换并启动5G通信数据传输流程。
[0013]上述若传输差动保护业务数据，则具体传输控制过程包括：差动保护装置端侧发送电流故障或方向数据；射频ANTx接口通过扫频方式接收对应数据，第一管理模块初步完成业务数据的特征判断，同时对噪声及干扰攻击信号进行及时删除；第二管理模块控制传输处理单元判断当前是否在中断周期内，响应于否，第二管理模块建立网络连接，与5G基站间开始联动；第二管理模块针对实时业务设置uRLLC切片流程的初始化参数，并控制传输处理单元完成对应的通信协议的中频处理及基带处理过程；利用5G通信接口组件向外发送数据，同时与对侧基站之间完成多次握手，完成数据内容传输的确认，结束传输，从而保证数据传输的一致性和完整性。
[0014]本专利技术公开了一种基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组及方法，有如下优点：1、涵盖有5G+EPON双通信模式，保证了通信模组的适用性，即在仅传输配电网差动保护等实时业务时，优先选用5G通信，启动对应的基础配置，使得上下行收发单元功耗最低，在有EPON光通信资源，且同时传输非实时业务和实时业务、或仅传输非实时业务时，优先选用EPON光通信，并根据时隙安排设计最优化的通道分配方案，从而增强了通信网络的稳定性；2、总控管理单元采用双芯设计方式，采用ARM+DSP形式，ARM处理芯片负责协同控制，DSP处理芯片负责数据处理，功能分配明细，有效降低功耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组，其特征在于，包括：上下行收发单元，集成有多种通信模式，用于连接通信网络，传输数据，其中，通信模式包括EPON光通信和5G通信；总控管理单元，用于根据业务数据类型切换上下行收发单元的通信模式，启动对应的数据传输流程，控制传输处理单元工作；其中，业务数据类型包括实时业务数据和非实时业务数据；传输处理单元，用于完成对应通信协议中的数据处理流程；电源管理单元，用于对上下行收发单元、总控管理单元、传输处理单元进行供电管理。2.根据权利要求1所述的基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组，其特征在于，所述上下行收发单元包括光通信接口组件和5G通信接口组件；光通信接口组件包括EPON光接口模块和EPON光接口电路，实现各种业务数据的收发；5G通信接口组件包括无线通信接口、无线通信接口电路、接口转换电路和数据接入控制电路，实现实时业务数据的收发；其中，无线通信接口包括射频ANTx接口、SIM接口、PCI接口、SPI接口、音频接口、数据通信接口。3.根据权利要求1或2所述的基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组，其特征在于，所述总控管理单元包括第一管理模块和第二管理模块；第一管理模块，用于管控通信切换和控制传输任务驱动，包括确定业务类型，切换通信模式；第二管理模块，用于控制传输处理单元进行各类传输处理任务，实现数据交互处理。4.根据权利要求1或2所述的基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组，其特征在于，所述传输处理单元包括基带数据处理模块、射频数据处理模块、数据逻辑模块、时间同步处理数据模块和中断数据处理模块，基带数据处理模块、射频数据处理模块、数据逻辑模块、时间同步处理数据模块和中断数据处理模块依次连接，根据总控管理单元的控制完成对应通信协议中的数据处理流程。5.根据权利要求1或2或3所述的基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组，其特征在于，所述电源管理单元包括第一电源管理模块和第二电源管理模块；第一电源管理模块包括光模块电源板、光模块电源接口和光模块电源控制单元，光模块电源板、光模块电源接口和光模块电源控制单元依次连接，对EPON光通信供电；第二电源管理模块包括无线模块电源板、无线模块电源接口和无线模块电源控制单元，无线模块电源板、无线模块电源接口和无线模块电源控制单元依次连接，对5G通信供电。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于5G技术的配电网差动保护终端通信模组，其特征在于，还包括隔离组件，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆瑞，尹军，李峰，郭学让，李亚平，张志军，解鹏，张强，何玲，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：