電力調(diào)度自動化前置系統(tǒng)傳統(tǒng)建設(shè)及后期發(fā)展探討

張曉娟

（國網(wǎng)定西供電公司，甘肅 定西 743000）

電力調(diào)度自動化前置系統(tǒng)傳統(tǒng)建設(shè)及后期發(fā)展探討

張曉娟

（國網(wǎng)定西供電公司，甘肅 定西 743000）

電力系統(tǒng)的調(diào)度自動化前置系統(tǒng)的設(shè)計建設(shè)方案直接影響整個自動化系統(tǒng)的性能。縣級電力公司調(diào)度自動化前置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式的選擇，不能認為功能越多越好、結(jié)構(gòu)越全越好，要按現(xiàn)場設(shè)計要求、要根據(jù)使用系統(tǒng)的硬件性能和軟件特點以及經(jīng)濟條件綜合考慮確定。

電力調(diào)度自動化；通道路由；前置系統(tǒng)

電力系統(tǒng)調(diào)度自動化前置系統(tǒng)擔負著與各變電站自動化裝置之間數(shù)據(jù)通訊及規(guī)約解釋等任務(wù)，在主站和子站之間，通過各種通道傳送后，經(jīng)調(diào)制或解調(diào)，智能切換后送給主站或子站，是SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)與橋梁。但隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，前置系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展速度也很快，本文就縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)升級時前置系統(tǒng)的建設(shè)進行探討。

1 前置系統(tǒng)通道路由的選擇

變電站遠動信息傳輸通道的選用應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有通信網(wǎng)方式和遠動傳輸規(guī)約模式?jīng)Q定。我市農(nóng)村電力信息網(wǎng)已建成，逐步由過去單一的模擬通道（如載波）或數(shù)字通道等，過渡到以光纖通信技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)通信，具備多路4E/M模擬通道、232數(shù)字通道、10/100M以太網(wǎng)等多種通道傳輸模式。

新建變電站通道路由選用方案：目前新建變電站一般都新上光纖通道，遠動信息傳輸規(guī)約以104規(guī)約為主，應(yīng)首先選用10/100M以太網(wǎng)通道為主通道。考慮調(diào)度實時控制信息要滿足電力系統(tǒng)二次安全防護要求，自動化信息網(wǎng)絡(luò)傳輸通道不與MIS網(wǎng)通道共用，在變電站常使用通信網(wǎng)獨立的2M電路，通過10M/2M協(xié)議轉(zhuǎn)換，在SDH等電路上傳輸，再由2M/ 10M協(xié)議轉(zhuǎn)換的傳輸方式。同時考慮兼顧已有的通信方式，可選用4E/M模擬通道或232數(shù)字通道作為備用通道，傳輸CDT、DISA或101規(guī)約的遠動信息。

已建變電站通道路由選用方案：選用4E/M模擬通道或232數(shù)字通道，通信速率在600～1200bit/s。4E/M模擬通道和232數(shù)字通道選用原則：一般變電站通信匯總機首先由232數(shù)字信號輸出。如何考慮選用232數(shù)字通道還是4E/M模擬通道呢？選用哪種通道，要考慮現(xiàn)場的具體情況。4E/M模擬通道在傳輸距離和抗干擾方面要優(yōu)于232數(shù)字通道，但4E/M模擬通道在傳輸速率方面低于232數(shù)字通道，并且要增加調(diào)制、解調(diào)環(huán)節(jié)。若遠動裝置離傳輸設(shè)備距離較遠，大于15m，周圍環(huán)境電磁干擾較強且傳輸信息量不太多時可選用4E/M模擬通道；若遠動裝置離傳輸設(shè)備距離較近，傳輸設(shè)備有232數(shù)字通道接口，可優(yōu)先選用232數(shù)字通道；若遠動裝置離傳輸設(shè)備距離較遠又需用232數(shù)字通道接口時，應(yīng)在遠動裝置和傳輸設(shè)備側(cè)加裝對應(yīng)的長線驅(qū)動設(shè)備。信號電纜要求使用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地，敷設(shè)時避開強電，電纜盡可能短。如果對已建變電站的通信規(guī)約進行改造為104通信規(guī)約，那么還可考慮首先選用10/100M以太網(wǎng)通道路由。

對每個站備用通道路由的考慮。按照無人值班變電站的運行管理規(guī)定，每個站要有具備不同路由性質(zhì)的雙通道。目前我市光纖通信網(wǎng)已建成，根據(jù)現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，縣級調(diào)度自動化數(shù)據(jù)傳輸雙通道的選擇方案：對于環(huán)網(wǎng)通信上的站點，如果站點光設(shè)備運行可靠，可認為具備雙通道運行。對于不是環(huán)網(wǎng)節(jié)點的站點或光設(shè)備運行不可靠的環(huán)網(wǎng)站點應(yīng)考慮選用另一通道性質(zhì)的路由。而光纖通信建成以前運行的傳輸設(shè)備，如載波，技術(shù)已比較成熟，并已積累了豐富的運行經(jīng)驗，不應(yīng)一下都停役。若設(shè)備運行穩(wěn)定，應(yīng)予保留，繼續(xù)加強維護，為自動化信息傳輸提供一個備用通道，增強調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2 前置系統(tǒng)通道設(shè)備

通道設(shè)備指：調(diào)制解調(diào)器、光電隔離板（或長線驅(qū)動器）、交換機，其作用是適配通道信號。一般情況下，若通道信號為模擬調(diào)制信號，應(yīng)選用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）；若通道信號為RS-232數(shù)字信號，應(yīng)選用光電隔離板；若通道信號為RS-232數(shù)字信號且信號電纜較長時，應(yīng)采用長線驅(qū)動器并在遠端加裝對應(yīng)的長線驅(qū)動設(shè)備。由于終端服務(wù)器只能接收異步信號，部分型號通道設(shè)備上具有同/異步轉(zhuǎn)換裝置，用于接收同步信號。通道設(shè)備型號，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實際情況及設(shè)計規(guī)劃而確定。

現(xiàn)在智能通道板已大量投入使用，改變了傳統(tǒng)的通道切換模式。智能通道板實際上是一種可編程的MODEM板，可通過程序控制通道板在輸入的主備通道之間切換，前置機與通道板采用內(nèi)部協(xié)議進行通信。其優(yōu)點是不需要通道切換柜，簡化了前置系統(tǒng)接線，提高了系統(tǒng)可靠性，同時又降低了成本。雙通道切換根據(jù)接收電平和誤碼率自動切換。通道切換除了可以自動切換外，還應(yīng)具有人工切換的能力。

3 前置系統(tǒng)切換技術(shù)

前置系統(tǒng)可實現(xiàn)一個廠站的多通道的處理，即我們所說的廠站通信的多元問題，應(yīng)具備在不同的通道上，可以是不同的通信介質(zhì)也可以是不同的通信規(guī)約，其中一條通道是主要的，其它通道則為備用的。它能夠方便實現(xiàn)104規(guī)約同其它規(guī)約的主備切換，并做到切換層位于數(shù)據(jù)層。前置系統(tǒng)切換可以完成對上行雙通道信號及下行信號的切換選擇，切換時不丟失原始數(shù)據(jù)。前置系統(tǒng)切換有兩種切換方式：

整機切換方式：當切換指令切向主機時，此時前置主機為運行狀態(tài)，前置備機處于熱備用狀態(tài)；切換指令切向備機時，此時前置備機為運行狀態(tài)，前置主機處于熱備用狀態(tài)。運行狀態(tài)的前置機，各路的下行數(shù)據(jù)（TXD）均可下達到調(diào)制解調(diào)器送往遠方設(shè)備。而備用狀態(tài)的前置機下行信號（TXD）均被斷開。

單路切換方式：假若前置主機（運行狀態(tài)）的某一路出現(xiàn)故障，前置機可發(fā)控制信號指令使之切換到前置備機（備用狀態(tài)）相應(yīng)的某一路。

整機切換方式對前置主備機之間切換，單路切換方式不僅對前置主備機之間切換，同時對每個站的主備通道之間切換，運行比較靈活，一般都采用這種切換方式。

4 前置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

前置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式對系統(tǒng)的接入方式、運行可靠性、靈活性都有著一定的影響。作為縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)，目前前置接入部分結(jié)構(gòu)方式主要有三種結(jié)構(gòu)方式（以模擬信號連接到通道板為例，若是數(shù)字信號，通道板就是數(shù)字隔離板）。

（1）第一種結(jié)構(gòu)方式，如圖1所示。某廠站雙路信號經(jīng)智能雙通道板輸出，主通道輸出兩路232數(shù)字信號，分別到通信匯總終端A、B（如MOXA串口擴展板）再通過多功能串口板到前置計算機A和B。主要優(yōu)點：直接傳送數(shù)字信號以RS-232方式連接到計算機；資金投入相對較少。主要缺點：接線比較復雜；對某一雙通道廠站而言，前置計算機當前只能接收和監(jiān)測其中一個通道的信號，另一通道運行情況無法監(jiān)視；前置計算機同時處理多廠站信號時負擔較重；不能處理網(wǎng)絡(luò)104通訊協(xié)議；接受廠站的數(shù)量有限，并且當其中某個接口通信有異常時，會影響其他接口的通信。

圖1 結(jié)構(gòu)方式一

（2）第二種結(jié)構(gòu)方式，如圖2所示。某廠站雙路信號經(jīng)智能雙通道板輸出，主、備通道都輸出232數(shù)字信號，分別經(jīng)過切換板（有的切換板已集成到通道板），主、備通道的信號都送到終端通信服務(wù)器組A、B（如CHASE、MOXA通信服務(wù)器），然后通過網(wǎng)絡(luò)方式到前置計算機A和B，由前置系統(tǒng)邏輯判別主備通道。主要優(yōu)點：對前置計算機而言，可以同時監(jiān)測某廠站兩個通道的運行情況，是完整意義的雙通道結(jié)構(gòu)方式，前置系統(tǒng)處理遠動信號速度較快，支持網(wǎng)絡(luò)104通訊協(xié)議。主要缺點：硬件多、投資大、接線較復雜，系統(tǒng)交換機同時處理前置和后臺的數(shù)據(jù)，負擔較重，前置計算機同時處理各廠站雙通道信號，數(shù)據(jù)量大，負擔重。

圖2 結(jié)構(gòu)方式二

（3）第三種結(jié)構(gòu)方式，如圖3所示。某廠站雙路信號經(jīng)智能雙通道板輸出，主通道輸出兩路232數(shù)字信號，分別送到終端通信服務(wù)器組A、B（如CHASE、MOXA通信服務(wù)器），然后通過網(wǎng)絡(luò)方式到前置計算機A和B。前置系統(tǒng)交換機與后臺系統(tǒng)交換機分開。主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡潔，投資適中，接線方式清晰；前置和后臺系統(tǒng)采用兩個不同的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)處理負擔均勻、安全穩(wěn)定，數(shù)據(jù)處理速度快；前置系統(tǒng)直接與廠站以網(wǎng)絡(luò)104方式進行通訊；主要缺點：前置計算機不監(jiān)測備用通道運行情況，備用通道有異常不能及時發(fā)現(xiàn)。

圖3 結(jié)構(gòu)方式三

（4）前置系統(tǒng)的基本設(shè)備配置分析。上述結(jié)構(gòu)方式中,終端服務(wù)器組通常包括1個以上的終端服務(wù)器。前置系統(tǒng)采用通信服務(wù)器（Terminal Server）代替串口擴展設(shè)備已成為發(fā)展趨勢。每個終端服務(wù)器具有16個通信串口，可以與16路RTU進行通信。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小，配備相應(yīng)數(shù)量的終端服務(wù)器作為通訊設(shè)備。硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，軟件采用模塊化標準化結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是：與硬件無關(guān)，前置工作站可采用多種硬件；通信速度快，每串口提供230.4kbit/s；編程簡單，完全采用socket接口進行編程；接線簡單，前置機僅連接網(wǎng)絡(luò)線；擴展性好，不間斷、平滑完成系統(tǒng)擴展；開放性好，支持高速數(shù)據(jù)通道，可平滑過渡到下一代通信方式。

（5）前置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式總結(jié)。縣調(diào)自動化前置系統(tǒng)選用的結(jié)構(gòu)方式要按現(xiàn)場設(shè)計要求，方式一已淘汰，真正使用的是方式二、方式三或兩種方式的組合。要走出一個誤區(qū)，不能認為功能越多越好、結(jié)構(gòu)越全越好，要根據(jù)使用系統(tǒng)的硬件性能和軟件特點以及經(jīng)濟條件綜合考慮確定，真正按《縣級調(diào)度自動化典型設(shè)計》和《縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)實用化驗收細則》的要求，實現(xiàn)其功能，技術(shù)指標合格并能穩(wěn)定運行，就可以在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。

5 縣公司自動化系統(tǒng)建設(shè)的后期發(fā)展

隨著“三集五大”建設(shè)的深化，調(diào)控一體化管理深入推進，地調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)接入網(wǎng)建設(shè)工程的實施，今后縣公司將不存在自己獨立的調(diào)度自動化系統(tǒng)，由市公司調(diào)度自動化主站系統(tǒng)下沿終端的方式進行調(diào)度業(yè)務(wù)的展開，縣公司管轄范圍的變電站將全部實現(xiàn)光纖覆蓋，變電站信息將通過數(shù)據(jù)網(wǎng)全部上送至市公司，實現(xiàn)地縣調(diào)控一體化管理。

Traditional Construction and Further Development of Power Dispatching Automation Front System

ZHANG Xiao-juan
（State Grid Dingxi Electric Power Company，Dingxi，Gansu 743000，China）

The design and construction of power dispatching automation front system affects the function of whole automation system directly.The choosing of system structure should be made according to field design requirement，hardware function and software characteristics of system and economic condition.

power dispatching automation；channel routing；front system

TM734

A

2095-980X（2015）12-0055-02

2015-11-19

張曉娟（1976-），大學本科，工程師，主要研究方向：自動化技術(shù)及信息通信管理 。