電力調度自動化通道中遠動通信網關的應用設計

付 亞，袁三男，付 都

（1.上海電力學院 電子與信息工程學院，上海 200090；2.深圳市一博科技有限公司，廣東 深圳 518063）

0 引 言

電網調度自動化技術已經成為目前我國電力系統升級發展的大方向，且隨之進行的各項自動化設備完善、變電站建設等，都是電網調度自動化技術發展的基礎條件。但是，在電網調度自動化技術發展的同時也會遇到一些問題，如在無人值守的變電站中一旦出現故障，需要暢通的信息傳遞。所以，必須通過通信網關進行設備的信息傳遞和控制工作。

1 電力調動自動化與遠動通信網關發展現狀

1.1 電力調度自動化技術發展現狀

電力系統是社會發展和人類正常生活的關鍵影響要素。因此，各國的電力產業都是國家的重要產業。電力系統中，調度工作的工作量十分龐大，且操作復雜功能較多，還經常出現突發狀況，因此必須不斷發展與完善。現階段，電力系統的調控中已經應用到了包括有數據采集體系、數據傳輸體系、加工分析和數據決策等多種技術。就目前的電力調度自動化系統來說，仍存在一些影響運作的要素，如硬件設施建設不足、服務及應對各種狀況的能力不足等問題。在不同部位之間的信息交換方面也需繼續改善，增強數據信息的交流速度和質量。所以，必須保證電力調度自動化系統朝著科學化、技術化和規范化的方向發展。信息工作是電力調度系統工作的重中之重，既全面又科學，可以為電力調動提供準確的參考依據。電力調度的自動化智能化是電力工作與電力網絡發展的整體方向。這項工作中需要應用到的技術極多，其中遠動通信網關技術是最重要的技術之一，對于快速恢復電力調度自動化通道具有深刻意義。

1.2 遠動通信網關技術發展現狀

網關又被稱作網間連接器，是一種實現網絡互連的復雜設備，既可以在廣域網中互連也可以在局域網中互連，是在計算機領域廣泛應用的一項技術。在我國范圍內，隨著通信技術的整體發展，遠動通信網關技術得到了較大發展。我國的遠動通信發展是基于整體信息化和工業化的格局下，在各種全新的應用系統中展現出來的。尤其是在電力企業的發展中，遠動網關可以有效地進行自動檢查、控制和監測等工作。遠動網關具體通道系統，如圖1所示。我國的遠動通信技術在很多電壓等級變電站和開閉所中都已經進行了應用。目前，大部分地區已經在變電站中實現了SCADA系統。

但是，遠動通信網關的應用中也存在一些問題。一是經過MODEM形成的模擬信號在經過通信信道的過程中，會程序自動化損壞而產生阻礙，從而使得信息的傳遞受到阻礙[1]。二是在利用MODEM通信技術的過程中，經常會受到雷電等天氣的影響，一旦所設置的地區雷電多發，就會導致通信設備的安全維護很難實現。三是由于在進行信息保護的過程中，調試工作會對信息傳遞的進度造成一定影響，從而阻礙安裝調試的開展速度。

圖1 通道系統組成

2 遠動通信網關在電力調度自動化通道中的具體設計

2.1 制定設計目標

在進行遠動通信網關具體設計時，必須要明確設計的目標和該項工程的整體需求。GPRS、3G和4G由于具有無線方式下進行分組包交換的功能，可以有效滿足用戶的需求。這項技術下，具有最鮮明的特點是隨時在線，可操作性極強，通過時間的長短或是流量具體使用量進行收費，就能夠有效滿足大部分的用戶需求。電力調度自動化的技術需要滿足用戶對電力系統的各項追求，實現用電的靈活性和便捷性。在我國，目前已經在通信事業上進行了大量的GPRS和3G/4G無線接入技術來進行數據信息采集的工作。所以，將其應用在電力自動化系統的通信方面，也可以極大提升遠動通信的便捷性。以廣東電網為例，廣東省內的電網中應用了遠動通信網關的無線公網技術，通過改變通信運行的方式，使得一旦出現電力系統自動化方面的故障可以利用遠動通信網關進行主站和故障站點之間的專線通道開啟，最大程度縮短故障排除的時間，降低由于緊急故障搶修而耽誤的各項電力運輸工作和社會運作。

2.2 組網方式設計

遠動通信網關在電力系統自動化應用中還需要設計組網方式。首先，GPRS組網模式。這種模式下，整體通信網關就是一臺主設備和一臺二級設備。通過主設備進行與二級設備的連接后，二級設備向主設備發出身份確認請求，進行準確驗證身份信息后構建出兩個設備之間專屬的安全信息交流通道。3G/4G組網的模式與GPRS設備組網模式十分相似，也是通過建立雙方的傳輸隧道進行通信工作。還有一種組網設計方式是GPRS+四線組網的模式，這種方式下的技術原理是在GPRS技術和四線MODEM的技術支持下，構建出一個完整的遠動通信信息通道系統。通道系統中主要有主站的安全網關設備、子站的安全網關設備和四線MODEM。將這些設備分別布置于電力自動化調度系統的主站機房和故障發生的變電站內部。

2.3 數據測試工作

在遠動通信網關使用過程中，需要對整體信息進行數據測試，了解各個要素的特點與狀況。進行數據測試工作的流程包括以下內容。在遠動通信終端設備中利用串口或者網絡，建立與子站安全網的聯系，以有效地進行信息的獲取。通信網關在子站的網關中利用電力調度的數字證書作為一切工作開展的基礎和憑證，從而繼續遠動設備數據信息傳輸與處理工作。同時，利用GPRS和3G/4G的公用網絡進行與主站之間的傳輸。在對數據進行確認的過程中，需要進行確認的要點包括身份、協議封裝解密和安全隔離等，保障串口與主站之間信息通信的安全性。測試過程中選取共線測試的模式，即在主站的前置機和主站的安全網關都采用一個串口進行多個終端設備的介入。這種方式下，最多一個主站可以進行不超過200臺的RTU設備接入。

2.4 分析測試結果

在本次的方案設計應用中，測試結果如下。利用GPRS和3G/4G的組網方式在現場進行為期一周的運行測試，且這兩種方式與之相連的都是4線MODEM組網。經過觀測，這兩種方式得到了有價值的結果。首先，期間GPRS網絡發生了一次斷線情況，而3G/4G網絡出現了2次短路情況。GPRS網絡相較于3G/4G網絡來說，擁有更高的網絡穩定性。在電網自動化系統中，一旦出現故障需要遠動通信網關進行信息交流與控制時，利用GPRS和3G/4G技術改變通信運行，都可以實現電力自動調度的緊急恢復。在主站和子站之間的各項運行數據對接工作、緊急恢復電力調動業務中，遠動通信網關可以為組織調度的工作人員在盡可能短的時間內提供各項信息傳輸。在對不同的斷路器進行遙控指令實施的過程中，可以記錄其響應時間，可以明顯發現其反應速度均較快，并受到帶值的一定影響，如表1所示，但總體反應速度是較快的。

表1 控制報文平均響應時間

2.5 設計項目具體實踐

快速恢復電力調度自動化通道工作時，必須要首先進行工作人員個人能力的提升。作為電力系統的工作人員，學習相關電力調度自動化技術至關緊要[2]。自動化技術在電力事業中的應用已經成為不可避免的發展趨勢，且可以有效地對各項工作的協調調度、安排整理做出重要貢獻，也有益于提升工作效率[3]。在電力系統自動化進程中，采用遠動通信網關技術是實際生產形成的必然要求，也為解決故障出現時有線通信通道受到中斷無法連接的現象做出了保障。在GPRS和3G/4G技術手段下進行的數據傳輸速度質量都較為可靠，數據傳輸速度甚至能夠達到150 Mb/s。雖然目前無線的遠動通信網關技術仍然不能完全取代有線的通信技術，但是可以為通信通道的搶修提供有效的時間，并為其分擔工作量[4]。在電力公司內部，結合實用的技術，提前做好應對突發事件準備，使調度工作相關員工能夠迅速掌握遠動應急通道的開通，從而促進整體電力系統自動化方向的建設。具體地，可將其從理論和技術兩個角度進行結合，不斷對應急措施進行創新和完善。

3 結 論

在電力調度自動化建設中設計應用遠動通信網關時，必須完善掌握兩種技術的原理與特點，才能進行有效的應用。目前，我國遠動通信網關和電力調度自動化技術的發展已經取得了一定成就，并不斷投入實踐，需要不斷發展新技術，促進其更好地發展。

[1] 江 江.關于電力調度自動化中的一體化技術分析[J].現代工業經濟和信息化，2016，81（6）：44-45.

[2] 郭大可.自動化系統在電力調度中的應用現狀和發展[J].電子技術與軟件工程，2017，（22）：143.

[3] 趙瑞君.電力調度自動化系統中的人工智能技術應用[J].現代工業經濟和信息化，2017，7（21）：38-39.

[4] 焦 偉.電力調度自動化網絡安全防護系統的研究與實現[D].北京：華北電力大學，2014.