廠站端站控層系統遠程運維的方案與實現

潘愛峰，張俊偉，石 勇，鄒 翔

(南瑞集團有限公司，江蘇 南京 210061)

隨著科學技術的快速發展，計算機已應用到了各個領域。電力系統也已經全面進入了微機控制時代，變電站自動化系統以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點在電網中發揮重要作用，并在許多大型變電站監控項目中獲得成功應用。目前國家在“十三五”規劃綱要中提到，適應大規模跨區輸電和新能源發電并網的要求，加快現代電網體系建設，依托信息、控制和儲能等先進技術，推進智能電網建設[1]。變電站自動化系統成為當前電力系統發展的趨勢。

在變電站自動化系統的推廣過程中，變電站監控系統、辦公系統中均會配備一定數量的服務器、工控機、網絡交換機等設備。隨著變電站數量的快速增長，傳統的現場維護手段無法滿足變電站運維業務日益增長的需要。迫切需要一個新的運維系統，可以遠程完成此前需要運維人員現場操作的工作，極大減少現場運維工作，集中監視、控制變電站后臺監控設備，保護信息子站等服務器、網絡設備等。

廠站端站控層系統遠程運維可以實現變電站自動化監控，保護信息子站、故障錄波器設備，告警直傳圖形瀏覽等基于計算機的集中監視與操作的優勢[2]，提高服務器運維效率，更具成本效益。同時，為降低電力廠站端站控層系統遠程運維運行風險，提高運作質量，保護電力二次系統信息資產安全，電力廠站端站控層系統遠程運維及安全管理系統的研究、設計從技術層面上全面支持電力電網二次系統的運維及安全管理，同時從管理層面上提高管理的有效性、決斷性、準確性，實現對電力二次系統的運行狀態、告警、故障分析、安全事件、安全審計等的一體化管理，為運維人員和決策人員保障電力二次系統安全運行提供強有力的技術支撐，從而提高電力二次系統運維及安全管理水平，保障電網電力二次系統的安全、穩定、可靠運行。

1 當前站端運行維護現狀

1.1 海量數據

當前，在變電站監控系統中當地的監控數據上傳調度采用的典型配置是通過遠動裝置基于101或104等遠動規約進行數據處理和傳輸[3]，調度端再進行相應規約解析，將監控數據復現。這種模式要求變電站端和主站端所做的工作都比較繁瑣，主站端需要將遙信、遙測、遙控以及遙調信息錄入數據庫，并制作圖表，特別是對主站監控數據量比較多的變電站[4]，這種工作量更大。而且主站端和變電站端數據實時刷新不一致，調試工作就必須詳細而全面，增加了人力和資金成本的投入。同時，監控數據上傳調度的容量也受到了規約和通道等多種因素的限制。

1.2 廠站端設備復雜多樣

站端分布著綜合自動化系統、遠動設備、網絡交換機、正反向隔離裝置、路由器、防火墻、保護信息子站、錄波器等諸多運行信息復雜多樣的子系統或設備。這樣很難有運行人員能夠全面掌握這些設備。

2 客戶需求

a.變電站無人值班，電網集中監控，集約化運行維護管理需要。隨著電網管理體制改革和變電站無人值班的推廣，運維人員管轄的變電站數量增加，責任更大，如果沒有統一的遠程維護管理系統作為有力工具，一旦二次設備出現問題，運維人員只能到現場處理，耗費人力、物力，而且同一時間段內只能處理一個變電站現場，降低了運維效率。

b.電網事故快速處理需要。電網發生故障時，調度中心和集控中心需要及時掌握變電站開關變位，保護動作信息?，F有手段難以滿足集中監視保護動作，故障錄波，保護信息子站等設備的需要，需要采用新的技術支持手段來滿足這些需求。智能電網建設需要?！笆濉彪娋W將全面進入堅強智能電網階段，伴隨著智能變電站的推廣，大量的智能二次設備的運行維護管理將給運行單位帶來更加嚴峻的挑戰。

3 解決方案

如圖1所示，本方案通過在各變電站分別部署數字化多路控制器、串口管理設備、遠程電源管理等設備[5]，以及在主站機房部署變電站運維平臺，實現了運維人員對遠程變電站“本地集中化”的管理模式。運維人員擺脫了各個變電站之間異地奔波，可以在主站端對各變電站進行全面運維管理；以此提高對突發故障的響應效率，節省了大量的時間、人力與資金成本。

3.1 主站端部署

3.1.1 主站拓撲圖(圖2)

圖1 運維系統示意圖

圖2 主站端設備構建示意圖

3.1.2 主站端配置及拓撲描述

主站配置商用PC機、交換機、PDU設備，激光打印機、2M協議轉換器，長線延長器等設備以及相應配套軟件。

主站端與站端之間通過協議轉換器連通網絡，主站與子站之間通過通信專線進行數據傳輸。主站端機柜中安裝服務器、交換機、商用PC機等設備。主站端機柜中的交換機負責承載總站系統內部的網絡通信。連通設備包括：多個2M協議轉換器機框，2臺商用PC機，2臺數字PDU，2套長線驅動器，1臺激光打印機。主站機柜中的PDU負責向機柜中的其他設備供電。主站機柜中的2臺商用PC機，由2套長線驅動發送器，通過網絡交換機與運維工位上的2套長線驅動接收器相通。運維工位上的2套長線驅動接收器分別連接一套鍵盤、鼠標、顯示器供工作人員操作。激光打印機通過網線連入交換機網絡，供商用PC機共享打印。

3.2 變電站端部署

3.2.1 變電站端拓撲圖(圖3)

圖3 變電站端設備構建示意圖

3.2.2 變電站端配置及拓撲描述

子站端配置多路控制器、協議轉換器、計算機智能接口、遠程電源控制器、串口控制器、適配器、網絡交換機、信號分割器等設備。

協議轉換器通過2M專線構建網絡，計算機智能接口與信號分割器配合將基于PC設備的視頻以及USB信號轉換為網絡信號送至多路控制器，由多路控制器負責傳送至主站端，達到管理本站的后臺機、保護信息子站、故障錄波器等設備；串口控制器與適配器配合，管理本站的交換機等網絡設備；遠程電源控制器負責控制本站服務器及網絡設備的電源通斷；網絡交換機負責承載主站系統內部的網絡通信，連通設備包括2M協議轉換、多路控制單元、串口控制器、遠程電源控制器。

4 方案優勢與客戶價值

4.1 變電站綜自設備的集中資產管理

集中管理設備包括變電站自動化系統計算機、網絡設備在線監測管理、變電站設備的完全覆蓋、計算機系統、變電站綜自系統、保護信息子站、故障錄波、網絡設備、路由器、交換機。

4.2 變電站綜自設備的集中遠程運維管理

站端設備遠程操作的實現，以廠站監控系統為例可以實現信息在線瀏覽，包括保護子站信息在線瀏覽、故障錄播器信息瀏覽、監控后臺計算機信息瀏覽；文件傳輸以及存檔包括保護動作信息文件遠程下載、存檔，故障錄波文件遠程下載、存檔、監控系統數據庫文件下載、存檔；參數配置遠程在線修改、包括綜自系統后臺數據庫、畫面遠程在線修改、保護信息子站數據庫遠程在線修改、故障錄波器參數遠程在線設定修改、通過信息保護子站實現保護定值修改。通過專用線路實現到目標設備的獨立連接，具備靈活的帶寬選擇、多級圖像參數調整、便捷的操作界面、實用的多人遠程會診功能。變電站遠程維護的需求包括變電站計算機或網絡設備死機的解決辦法、應用系統自啟動功能失效的解決辦法。

4.3 操作審計的第一手運維資料

包括當地后臺監控、保護信息子站、故障錄波器等網絡設備操作的完全記錄。支持對變電站計算機設備的操作審核，支持對變電站網絡設備的操作審核，細粒度的審計精度。

4.4 變電站無人值班、遠程運維的實現

變電站自動化設備運維管理系統解決了傳統的需要運維人員親赴現場維護處理工作模式，考慮到無人值守變電站在地理位置上的偏僻性與離散性，提高了運維人員處理故障的效率，節省了人力、物力與資金成本。

5 結束語

通過廠站端站控層系統遠程運維管理系統，可以對智能變電站保護裝置、自動裝置、網絡設備、合并單元、智能單元、監控計算機以及其他智能設備實現在線監測，獲取詳細的設備狀態信息而不影響設備的正常運行。從而可以及時發現故障隱患，為實現二次設備狀態檢修提供有力的技術支撐。同時，隨著第三代智能變電站和就地化繼電保護的發展[6]，該方案提出的變電站設備遠程運維管理以及深化遠程專家系統高級應用，可以進一步減少恢復時間，縮短停工期，增強安全性，提高效率。