一種變電站綜合自動化遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造方案研究

鄭汝成 張宜

（南瑞集團(tuán)（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院）有限公司），江蘇南京 210000）

0.引言

近年來，我國用電量高速增長，隨著存量變電站的不斷增加，電網(wǎng)拓?fù)湎到y(tǒng)日益完善。變電站遠(yuǎn)動裝置與多級調(diào)度主站間同時(shí)存在多路通訊通道，每路通道又分101模擬通道和104網(wǎng)絡(luò)通道兩種類型。而調(diào)度主站由于需要接入對應(yīng)轄區(qū)的所有變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)不斷增加，通信通道資源也日益緊張。同時(shí)，在變電站綜合自動化遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造過程中，受制于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通道資源、主廠站配置等因素，新、舊遠(yuǎn)動裝置與調(diào)度主站間的通道分配是需要綜合考量的問題，遠(yuǎn)動通道的遷改工作具有復(fù)雜性和高風(fēng)險(xiǎn)[1]。

傳統(tǒng)遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造是在通道資源豐富、主站易于修改的前提下，主站新建一個(gè)廠站RTU，用來與新遠(yuǎn)動裝置通訊，而與舊遠(yuǎn)動的通訊維持不變。本文提出了提出一種臨時(shí)通道資源最小化調(diào)整的變電站綜合自動化遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造方案及其優(yōu)化實(shí)施方案，并闡述了實(shí)現(xiàn)方案及工作步驟。其不僅可以解決通信通道資源過度消耗的問題，也將大幅降低現(xiàn)場的工作量。

1.遠(yuǎn)動改造方案分析及實(shí)施

1.1 傳統(tǒng)改造方案存在的問題

以220kV變電站為例，以往較為傳統(tǒng)，也是最常見的遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造，是更換、升級遠(yuǎn)動裝置硬軟件，中調(diào)主站和地調(diào)主站分別新建一路臨時(shí)通道，用來與新遠(yuǎn)動裝置通訊，而與舊遠(yuǎn)動的通訊維持不變。待全站設(shè)備全部由舊遠(yuǎn)動通訊轉(zhuǎn)接至新遠(yuǎn)動通訊后，再將舊遠(yuǎn)動退運(yùn)，隨之，調(diào)度主站取消舊遠(yuǎn)動的通道[2]。

但該方案是基于通道資源豐富、主站易于修改的前提，由于目前中調(diào)主站因通道資源緊張，難以采用新建RTU方式，意味著要盡量使用原通道與子站通信。而改造期過程中，新舊站控層不同網(wǎng)絡(luò)、不同規(guī)約的情況下，如何實(shí)現(xiàn)全站數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸是需要綜合考量的問題[3]。

1.2 遠(yuǎn)動改造方案分析

1.2.1 典型遠(yuǎn)動改造方案

在現(xiàn)代改造方案中，為了減少中調(diào)不必要的通道損耗，以及最小化改動，地調(diào)主站新建一路臨時(shí)通道。舊遠(yuǎn)動取消對中調(diào)主站的通訊，并修改為地調(diào)分配的新IP，對地調(diào)通訊改為由新的臨時(shí)通道轉(zhuǎn)發(fā)。而新遠(yuǎn)動通過網(wǎng)絡(luò)104規(guī)約接收舊遠(yuǎn)動傳輸?shù)恼緝?nèi)舊數(shù)據(jù)，并修改為舊IP，將該數(shù)據(jù)原封不動地直接轉(zhuǎn)發(fā)給中調(diào)。而新設(shè)備接入新遠(yuǎn)動，直接轉(zhuǎn)發(fā)中調(diào)、地調(diào)主站。

其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為兩部分：已改造部分的新裝置使用61850通訊，經(jīng)新網(wǎng)絡(luò)至新遠(yuǎn)動機(jī)，由舊101、104通道將三遙數(shù)據(jù)上送地調(diào)、中調(diào)；未改造的舊裝置使用103通訊，經(jīng)舊網(wǎng)絡(luò)、舊遠(yuǎn)動機(jī)、新104通道將三遙數(shù)據(jù)上送地調(diào)，以及經(jīng)新遠(yuǎn)動上送中調(diào)。

典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D為圖1。

圖 1 220kV變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造期間的典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.2.2 方案的進(jìn)一步優(yōu)化

上述典型方案由于增加舊遠(yuǎn)動經(jīng)104通訊轉(zhuǎn)發(fā)至新遠(yuǎn)動的過程，其舊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給中調(diào)主站的流程多了一個(gè)環(huán)節(jié)，存在了更多的風(fēng)險(xiǎn)與不確定性。且由于規(guī)約原因限制，當(dāng)舊遠(yuǎn)動與舊設(shè)備通訊出現(xiàn)問題時(shí)，中調(diào)主站難以發(fā)現(xiàn)。

因此，當(dāng)新遠(yuǎn)動的性能足夠，存在多余網(wǎng)卡時(shí)（如智能遠(yuǎn)動機(jī)），可將通訊結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。取消新舊遠(yuǎn)動之間的通訊，新遠(yuǎn)動另使用兩塊網(wǎng)卡，從舊交換機(jī)中直接讀取站控層數(shù)據(jù)。如此，其中調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)部分沒有中間環(huán)節(jié)，更穩(wěn)定可靠。

優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D為圖2。

圖2 220kV變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造期間的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.本方案的適用場景

由于網(wǎng)調(diào)或中調(diào)主站接入站點(diǎn)多、通道資源緊張，修改配置的流程復(fù)雜，對于要求改動小、穩(wěn)定性好的500kV及220kV變電站，該方案具有極大的優(yōu)勢，只需地調(diào)主站和變電站端修改配置即可完成遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造。

本技術(shù)方案操作簡單、安全可靠，目前存量變電站都能滿足上述方案的技術(shù)要求。尤其是現(xiàn)階段開始逐漸推廣的智能遠(yuǎn)動機(jī)，其性能強(qiáng)、網(wǎng)卡多，采用上述優(yōu)化方案更佳。

3.本方案的優(yōu)點(diǎn)與價(jià)值

本方案基于實(shí)際應(yīng)用效果來看，較之傳統(tǒng)遠(yuǎn)動改造方案，具備以下幾個(gè)優(yōu)勢：

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、清晰

舊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠颈３植蛔儯礌可娴綆щ娺\(yùn)行設(shè)備的修改。未改變站內(nèi)自動化的兩層兩網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)；間隔層新、舊裝置間的網(wǎng)絡(luò)物理隔離、舊103規(guī)約與新61850規(guī)約分網(wǎng)運(yùn)行。

3.2 通信穩(wěn)定性好

典型方案中，采用成熟的104通訊方式來進(jìn)行新舊遠(yuǎn)動交互，較為簡單可靠。

在優(yōu)化方案中，由于遠(yuǎn)動機(jī)與測控裝置直接通信，不存在中間轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)。就多個(gè)技改站實(shí)施效果來看，數(shù)據(jù)傳輸十分暢通，通信狀況穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)。

3.3 改動較小，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)

僅將網(wǎng)調(diào)、中調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)由新遠(yuǎn)動轉(zhuǎn)發(fā)，由于數(shù)據(jù)量不多，且直接原值轉(zhuǎn)發(fā)，其改動內(nèi)容少。而數(shù)據(jù)較多的地調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)仍由舊遠(yuǎn)動上送，極大程度降低了工作量，減少了人力物力成本，有力保障了停電計(jì)劃。

4.結(jié)語

本方案提出了現(xiàn)階段可靠易行的遠(yuǎn)動機(jī)改造方案，調(diào)整站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最小化改動，解決了通訊通道資源不足的問題，使數(shù)據(jù)能穩(wěn)定地在變電站與各級主站之間交互，數(shù)據(jù)質(zhì)量、可靠性高。尤其是利用智能遠(yuǎn)動機(jī)的強(qiáng)兼容性和高性能，提出了進(jìn)一步優(yōu)化的處理。本方案具有通信穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)清晰、節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)，解決了變電站綜合自動化遠(yuǎn)動系統(tǒng)改造過程中，因通信質(zhì)量不佳帶來的監(jiān)盤問題，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。