光纖全斷下無線遠動通道應用探討

摘 要：變電站與電力調度主站的通訊，通過光纖設備得以實現。可是光纖設備龐大復雜，如果其中某個環節出現損壞，就有可能導致變電站和電力調度主站通訊中斷，從而給變電站運行帶來極大的安全威脅。基于串口服務器技術、DDNS技術和4G無線技術的無線遠動通道，能夠有效實現變電站和電力調度主站的101規約通訊，結構簡單，便于實現，具備一定的推廣價值。

關鍵詞：遠動通道；串口服務器；DDNS；4G

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0106-01

電力調度主站通過遠動通道監控變電站運行，遠動通道的主要組成部分，就是光纖設備。如光纖設備通訊中斷，變電站便失去監控，處于危險狀態。網絡技術日益興盛，4G技術取代3G技術已迫在眉睫。如果可以合理使用無線網絡技術，便有可能解決光纖全斷下的遠動通訊問題。

1 變電站通訊結構

變電站通訊結構可分為間隔層、網絡層和站控層，三個層次有機結合，并通過光纖通訊系統，完成站內通訊、以及變電站與電力調度主站的通訊。

間隔層包含的各類變電站二次設備，如測控裝置、保護裝置、故障錄播裝置、直流系統、交流系統、電度表等。間隔層設備收集變電站一次設備相關運行數據，并管理或監控一個或若干個一次設備的運行。

間隔層接受站控層的監控，把變電站一次設備的運行數據及自身的運行狀況上送至站控層，并執行由站控層發出的控制命令。間隔層和站控層之間的連接，通過網絡層實現。網絡層包含一系列的以太網絡、串口網絡以及規約轉換裝置，有效實現間隔層和站控層之間的連接。

站控層負責監控變電站的運行，其設備包括GPS對時裝置、后臺監控主機、后臺監控備機、五防主機、遠動設備、以及調度光纖設備。

站控層里的遠動設備，通過遠動通道，與電力調度主站形成通訊。

目前，遠動通道的主要結構為光纖通訊系統。光纖通訊系統能夠把變電站、電力調度主站的信息轉換為光信號，通過光纖，實現電力調度主站對變電站的監控。

2 遠動通道中斷隱患及應對方法

在最不理想的情況下，變電站與外界的光纖通訊全斷，變電站會與電力調度主站完全失去通訊，造成變電站脫離安全監控。

本文提出使用無線通道代替光纖通訊設備，在變電站光纖通訊完全中斷下，維持遠動通訊。變電站所在區域，基本都能被電信無線網絡覆蓋。根據變電站具體位置無線信號覆蓋的情況，選擇強度較高的電信通道進行遠動通訊，保持遠動通道的持續運作。

3 無線遠動通道實現方式

本文以101規約遠動通道為例，提出無線遠動通道的實現方式。從遠動通訊模型進行分析，可以用遠動機表示變電站，用調度主站服務器表示電力調度中心。在傳統遠動通訊配置下，遠動機和調度主站服務器之間，通過光纖通訊系統進行通訊。在光纖通訊系統中斷運作的情況下，可用無線通道進行替代。無線遠動通道原理圖，如圖1所示，遠動機通過無線4G網絡接入互聯網，電力調度主站通過有線或無線方式接入互聯網。無線通道的關鍵設備包括串口服務器、DDNS服務器、4G無線路由器，各部分都為遠動無線通道的實現發揮重要作用。

串口服務器在互聯網中應用廣泛，是遠動無線通道的基礎部分，能夠把遠動機輸出的串口數據，轉換為TCP以太網通信數據，從而讓RS-232/422/485串口設備能夠進行以太網互聯。由于串口服務器支持DNS，所以在本文的研究中，兩臺串口服務器采用client/server方式互聯，通過TCP通信，其中，遠動機端設置為服務器，調度主站服務器端設置為客戶，訪問遠動機端域名，設置雙方經同一端口通信。

DDNS是遠動無線通道的核心，它的關鍵功能是把遠動機映射為互聯網服務器。DDNS的優勢在于它處理的域名和域名對應的IP地址可以隨時動態變化，可以實現IP地址改動時的同步，對側IP地址變化時，本地地址可以立刻同步。

經過串口服務器和DDNS軟件的處理，遠動機和調度主站服務器的數據便可以通過無線4G路由器進行通訊。無線4G路由器購買方便，價格簡單，并且可以兼容3G網絡，讓無線遠動通道得心應手。

4 無線遠動通道的使用規范

傳統的遠動通道，實現電力調度主站對變電站的監控，監控內容具體包括遙信、遙測、遙控。遙信和遙測，只屬于數據的監視。而遙控，則涉及控制變電站的具體運行方式。如使用無線運動通道，監控數據在互聯網上流通，難以避免數據的絕對安全。遙信和遙測的數據不會影響變電站的正常運行。可是，如果遙控數據被竊取、修改或進一步利用，便有可能影響變電站運行。因此，有必要為無線遠動通道建立使用規范，具體如下：

①在無線遠動通道使用過程中，變電站內所有“遠方/就地”把手，一律固定在“就地”位置。一旦\"遠方/就地\"把手被固定在“就地”位置，遠動通道就失去了控制變電站運行方式的物理通道，從而失去外界控制變電站運行方式的可能性。

②在無線遠動通道使用過程中，需安排人員在變電站值守，值守人員負責控制變電站運行方式。在“遠方/就地”把手被固定在“就地”位置之后，“遙控”便失去監控變電站的作用，為了讓變電站實現實時有效地運作，必須安排人員駐站，管理變電站運行。

5 無線遠動通道模擬測試

本研究對無線遠動通道進行模擬測試，搭建通訊模型。選用北京四方的CSM-320EW遠動機，此遠動機具備模擬站內數據上送、接收的功能。使用模擬主站軟件模擬電力調度主站。變電站端使用聯通4G網絡，電力調度主站使用電信4G網絡，波特率分別設置為1 200 bps和9 600 bps。測試界面如圖2所示：在測試的4 h內，沒有發生數據丟失，并且信號上送到電力調度主站不大于1 s，滿足遠動通道的使用要求。

6 結 語

本文提出了在光纖全斷情況下，用無線遠動通道解決遠動通訊的方法，無線遠動通道基于串口服務器技術、DDNS技術和4G無線技術，并輔以無線遠動通道的使用規范，從而讓無線遠動通道更為實用。并且在模擬測試中，證明無線遠動通道的可行性。

本文的無線遠動通道用于101規約通訊，在日后的研究中，可以把遠動通道推廣至104規約通訊。另外，無線遠動通道暫時未在變電站和電力調度主站之間進行調試，通過變電站基建工程，在變電站和電力調度主站之間進行無線遠動通道調試，是下一步研究的方向。

參考文獻：

[1] 張淑娥，孔英會，高強.電力系統通信技術[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 都海坤.一起101 雙通道交叉連接故障的解析[J].電力系統保護與控 制，2010，（2）.

[3] 王首頂.IEC60870-5系列協議應用指南[M].北京：中國電力出版社，2008.