配网自动化终端加密模块接口转换装置在配网自动化运维中的应用探讨

配网自动化终端加密模块接口转换装置在配网自动化运维中的应用探讨

李靖文

广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514000

摘要：作为电能传输最后的一公里，配电网在整个能源体系中占据重要地位并发挥重要作用。当前国家实施的双碳发展战略及人们对电力的旺盛需求都客观上推动配网自动化建设。基于此，提升配网自动化终端运行水平是配网运行管理的基本方向。本文提出的配网自动化终端加密模块接口转换装置作为配网自动化技术改进的具体举措，将提升配网自动化运维水平，增强配网运行安全性。本文在分析配网自动化终端加密接口转换装置时主要从设计背景、设计创新点、具体应用和效益分析等层面入手。

关键词：配网自动化终端；加密模块接口转换；装置设计；应用优势

目前来说，配网的复杂性及难度远远超过主网。配网运维包括但不局限于精准的故障定位、配网差动保护、智能分布、自愈设定等。配网运行内部必须建构起主干分支配合，站内站外协同，远程就地互补，能够灵活转化的配网运维体系，全面面提升配网运维效率及质量。在配网自动化终端设备数量激增、系统运行复杂化的今天，配网自动化运维过程中，通信加密模块故障较为常见。更换故障模块也存在一定的技术挑战，主要是不同厂家加密模块接口规格及端子定义不同。在加密模块更换时不仅繁琐，且风险系数偏高。因此研究新型的配网自动化终端加密模块接口转换装置具有现实必要性。

1 配网自动化运维中通信加密模块更换难题

在配网自动化运维过程中，经常出现通信加密模块故障需要更换的情况。由于不同厂家的加密模块接口规格和端子定义不同，将旧的加密模块更换为不同厂家的加密模块的工作往往繁琐且不安全，原因有以下几点：一是将旧的加密模块更换为不同厂家的加密模块时往往需要先将原端子一个个拧下并进行绝缘包扎后再重新接入新的加密模块端子中，操作极为繁琐且容易接错或正负短接；二是柱上自动化开关往往安装在高处，而更换加密模块需要手持螺丝刀和端子双手操作，具备一定风险三是终端柜内空间狭窄，让更换接线端子的工作更难操作。

现设计一种接线端子转接装置，可以根据不同厂家的端子规格进行适配，在更换加密模块时只需将新旧端子接入转接装置中，提升更换加密模块的效率和安全性。

2 配网自动化运维中通信加密模块转换装置设计意义

智能电力技术快速发展的今天，电力系统管理及运维更为智能与高效。与此同时，受电力系统复杂化发展的影响，通信故障问题更加突出。通信故障是指电力设备之间或设备与控制中心之间的通信出现中断或异常的情况。一旦出现通信故障会严重影响电力系统运行稳定性，不利于配网自动化终端的智能化管理。通信故障发生时，如果无法及时获取电力设备状态信息，就无法准确监测电力系统负载情况，更谈不上各电力设备运行参数的有效调节。当前配网自动化终端建设中采取分布式通信系统，在多个节点上设置通信设备，主要是安装通信加密模块。通过冗余处理提高通信系统可靠性。与此同时，借助加密技术、防火墙技术增强网络安全性能，提供通信数据安全的传输通道。目前市场上认可度较高的是加密通信数据模块F2814-DKS、F2816-DKS，直接对接当地配电终端，实现数据的加密传输，避免配电系统遭人为入侵，造成损失。配电设备内置新型无线通信模块F2814-DKS、F2816-DKS，通过加密模块向主站密文传输配电系统运行情况和各类信息，同时，无线通信模块还可将主站下发的命令传输至终端，实现远程监控。数据传输“上锁”，加密处理更安全。模块支持电力IEC101/IEC104规约，无缝衔接电力主站和现场自动化终端；嵌入式设计，体积小巧，符合电力配网自动化设备的结构要求；双串口设计，可配置串口调试和通信模式，支持在线调试、设备日志导出。可以说嵌入式设计，体积小，对接设备更方便。但是由于不同厂家的加密模块接口规格和端子定义不同，将旧的加密模块更换为不同厂家的加密模块的工作往往繁琐且不安全。设计一种接线端子转接装置具有现实必要性。在设计时主要考虑其可以根据不同厂家的端子规格进行适配，在更换加密模块时只需将新旧端子接入转接装置中，提升更换加密模块的效率和安全性。

3 配网自动化终端加密模块接口转换装置设计原理

用于配网自动化终端加密模块转化的装置采取多端口RJ45连接器的PCB转接结构，包括有电气模块以及两端子模块；电气模块上具有主PCB；两端子模块分别对称设置于主PCB的前端上下表面，每一端子模块均包括有转接PCB、塑料薄片以及多个RJ45端子；转接PCB抵于主PCB的表面上并与主PCB焊接导通；塑料薄片抵于转接PCB的表面上；多个RJ45端子间隔设置并均固定在塑料薄片上，RJ45端子均与转接PCB焊接导通。通过将RJ45端子以较薄的塑料薄片包裹固定，再分别焊接于转接PCB上，再将转接PCB焊接固定于主PCB的上下表面上，缩短了RJ45端子的长度，降低了信号传输过程中的串扰，信号传输效果更佳。

其主要根据不同加密模块接线端子的不同定义设计电路图，并通过多层PCB板连接和不同母座和公座对接的方式，减少接线的复杂度及难度。其中多层PCB线路板是一种广泛应用于电子设备制造的关键技术。它将多个单层电路板堆叠在一起，形成一个具有更高功能性和可靠性的电路系统。不同于单层PCB线路板，多层PCB线路板可以提供更多的层数，从而为设计师提供了更大的设计空间。这使得他们可以根据具体需求自由地安排电路元件的位置和排列方式。PCB线路板的多层设计是一种常见的电路板布局方法，它通过在单一的基板上使用多个相互独立的层来实现，大大提升了电路布局的灵活性。配网自动化终端加密模块接口转换装置就是通过多层PCB板连接和不同母座和公座对接的方式，进行复杂电路拓扑结构的处理。通过在不同的层上连接导线和连接器，在一个板上实现高度集成的电路系统。除了提升电路布局的灵活性外，多层PCB线路板还具有减少信号干扰，提高信号传输的质量和可靠性的优点。此外，多层PCB线路板还可以提供更好的散热性能，有助于降低设备的温度并延长其使用寿命。因此在配网自动化终端加密模块接口转换装置设计中，利用多层PCB线路板，利用不同型号端子和母座，内部布好对应的接线，需要更换模块时直接将端子和母座对插，无需调整端子接线。

4 配网自动化终端加密模块接口转换装置应用优势

配网自动化终端加密模块接口转换装置在配网自动化终端运维管理中发挥重要作用，其自身也有较多的性能。如高密度性能。其在电路集成和安装技术改进中优势突出。再如高可靠性。通过一系列的检查，测试和老化测试，可以保证改转换装置长时间可靠地工作。再如可设计性。对于配网自动化终端加密模块接口转换装置的各种性能（电气，物理，化学，机械等）要求，可以通过设计标准化，标准化等方式，实现时间短，效率高的设计。再如可生产性。配网自动化终端加密模块接口转换装置通过现代化的管理，可以进行标准化，规模（数量），自动化和其他生产。再如可测试性。配网自动化终端加密模块接口转换装置目前已经建立了比较完整的测试方法，测试标准，各种测试设备和仪器，以测试和识别产品的合格性和使用寿命。再如可组装性。配网自动化终端加密模块接口转换装置不仅方便各种组件的标准化组装，而且还便于自动和大规模生产。配网自动化终端加密模块接口转换装置组装零件可以组装成更大的零件，系统，甚至整个机器。再如可维护性。由于配网自动化终端加密模块接口转换装置和组件装配是按标准化规模设计和制造的，一旦系统出现故障，就可以快速，方便，灵活地更换，迅速恢复服务系统的工作。

5 结语

配网自动化终端加密模块接口转换装置解决了不同厂家的加密模块接口规格和端子定义不同，在将旧的加密模块更换为不同厂家的加密模块时的繁琐且不安全问题。从其初期应用效果看，安全性能高、可维护、可设计、可组装等，具有推广的价值。

参考文献：

[1]林鹏,李伟.隔离型USB-RS485接口转换器设计[J].电子技术与软件工程,2023(03):79-82.

[2]韩冰. 基于千兆以太网的接口转换模块的设计与实现[D].中北大学,2022.

[3]赵佳佳,汪凯斌.一种综合型通信接口转换电路的设计[J].电子测试,2021(07):22-23+33.

[4]夏波.多接口协议自适应转换配网通信装置设计与研究[J].东北电力技术,2018,39(11):24-26.

[5]耿卫晓. 多层PCB过孔转换结构的信号完整性分析[D].集美大学,2015.

基金项目或课题：广东电网有限责任公司职工创新项目资助（项目名称：配网自动化终端加密模块接口转换装置；项目编号：031400KZ23070003）