變電站自動化管理系統(tǒng)中的通信技術(shù)研究

王佳巍

（山東科創(chuàng)電力科技有限公司，山東 濟南 250000）

0 引 言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展進步，變電站自動化管理工作的質(zhì)量受到廣泛關(guān)注，要對監(jiān)控系統(tǒng)、繼電器保護系統(tǒng)、電能質(zhì)量控制系統(tǒng)等進行綜合管理，發(fā)揮通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，確保內(nèi)部數(shù)據(jù)通信的及時性和可靠性。簡化系統(tǒng)交互的流程，為變電站自動化管理控制工作的順利開展提供保障。

1 變電站自動化管理系統(tǒng)中通信技術(shù)的應(yīng)用要求

為更好地維系變電站自動化管理系統(tǒng)的應(yīng)用效能，要結(jié)合管理系統(tǒng)控制的具體要求和規(guī)范，建立完整的控制平臺，保證相關(guān)技術(shù)內(nèi)容合理銜接，并進一步維系管理控制的整體水平。為此，要融合通信技術(shù)內(nèi)容，嚴格依照通信技術(shù)應(yīng)用的流程，在滿足應(yīng)用要求的基礎(chǔ)上滿足變電站自動化管理系統(tǒng)綜合運行效能的發(fā)展需求。

1.1 通信網(wǎng)絡(luò)要求

為保證變電站自動化管理系統(tǒng)中各子單元應(yīng)用管理控制的基本水平，在通信技術(shù)應(yīng)用控制過程中，要確保通信網(wǎng)絡(luò)滿足以下要求。

首先，通信網(wǎng)絡(luò)要具備實時性響應(yīng)功能，結(jié)合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)完成現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)的實時性管理，及時分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，并結(jié)合信息交互管理的具體需求搭建可控化的通信平臺，維持信息傳輸?shù)木C合效果，降低延時對信息共享的影響。同時，通信網(wǎng)絡(luò)能依照電力工業(yè)標準完成數(shù)據(jù)的傳送作業(yè)，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的基本水平滿足預(yù)期。

其次，通信網(wǎng)絡(luò)要具備較高的可靠性，為維持電力，電力系統(tǒng)需采取連續(xù)供電的應(yīng)用模式，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)也要維持連續(xù)運行狀態(tài)。為此，要避免出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)故障，整合可靠性控制機制，搭建完整的運維體系，確保通信網(wǎng)絡(luò)安全水平最優(yōu)化。

最后，通信網(wǎng)絡(luò)要具備一定的抗干擾能力。因為變電站本身是強電磁干擾環(huán)境，為維系信息交互傳輸?shù)暮侠硇裕乜刂茢?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，消除干擾，維持信息交互的質(zhì)量水平。

1.2 傳輸速度要求

為保證變電站自動化管理系統(tǒng)中各個層級結(jié)構(gòu)的信息及時交互，要對傳輸速度予以控制，依照信息要求，搭建完整的信息交互平臺。

一方面，針對基礎(chǔ)傳輸過程，要結(jié)合變電站的運行情況，對傳送母線電壓、電流、有功功率等測量數(shù)值進行集中管理和傳輸。同時，為維持整體作業(yè)的穩(wěn)定性，要將響應(yīng)時間控制在1 ～2 s，符合數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）的基本應(yīng)用要求。而對于常規(guī)計量信息數(shù)據(jù)，可適當降低傳送優(yōu)先級，并要求變電站數(shù)據(jù)庫信息刷新過程滿足實時性需求，維持信息傳輸?shù)募皶r性和可靠性[1]。

另一方面，針對突發(fā)事件產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)事故問題，要適當縮短信息傳輸?shù)臅r延，將其設(shè)置為最高優(yōu)先級，并依次記錄故障狀態(tài)下繼電保護動作的信息和時間，待故障問題處理后完成相關(guān)信息傳輸處理。

綜上所述，要想更好地發(fā)揮通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，就要結(jié)合變電站自動化管理系統(tǒng)的運行要求，建立更加穩(wěn)定的通信運行控制平臺。在整合資源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，減少信息傳輸不到位、速率不足等問題造成的影響，維系變電站自動化管理系統(tǒng)多元管理的科學(xué)性。

2 變電站自動化管理系統(tǒng)的通信傳輸內(nèi)容

在變電站自動化管理系統(tǒng)中應(yīng)用通信技術(shù)時，為維持通信處理效果，要明確具體的通信傳輸內(nèi)容，充分發(fā)揮分層分布式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢，以滿足相關(guān)層級結(jié)構(gòu)信息處理控制的基本要求。變電站自動化管理系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 變電站自動化管理系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)

2.1 現(xiàn)場一次設(shè)備和間隔層信息傳輸

對于變電站自動化管理系統(tǒng)而言，設(shè)備間隔層要對現(xiàn)場一次設(shè)備予以管理，建立有效的信息交互傳輸平臺，保證信息數(shù)據(jù)交互控制的科學(xué)性和穩(wěn)定性，從而更好地維系系統(tǒng)設(shè)備的后續(xù)應(yīng)用效能。在信息傳輸?shù)倪^程中，利用電壓互感器、電流互感器對正常運行情況和事故情況信息進行匯總，統(tǒng)籌記錄電壓參數(shù)和電流參數(shù)，在采集設(shè)備狀態(tài)信息和故障信息后，有效完成信息傳輸處理，確保后續(xù)應(yīng)用處理方案得以落實，維系變電站自動化管理系統(tǒng)整體作業(yè)的合理性[2]。

2.2 間隔層信息交換

在間隔層信息處理工作中，要結(jié)合間隔層內(nèi)部功能模塊的具體情況完成信息的分類處理，保證相關(guān)信息內(nèi)容控制管理的科學(xué)效果，更好地維系信息交互的及時性和完整性。在功能模塊的處理工作中，要對繼電保護、控制單元、監(jiān)視單元以及測量單元等模塊進行集中管理。結(jié)合各個模塊的工作應(yīng)用要求和運行規(guī)范，打造完整的數(shù)據(jù)交互體系，匯總測量數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的同時，確保數(shù)據(jù)交換及時且完整，為整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供良好的保障。

2.3 間隔層和變電站層信息傳輸

基于變電站自動化管理系統(tǒng)運行的具體要求，確保間隔層和變電站層之間能搭建完整的信息交互體系。在了解傳輸內(nèi)容的基礎(chǔ)上建立穩(wěn)定的信息傳輸通道，及時匯總信息并完成信息的傳輸處理，以便工作人員開展相應(yīng)工作[3]。

2.3.1 傳輸內(nèi)容

要整合通信技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范，確保信息傳輸控制的合理性，并維持應(yīng)用模式的基本水平，發(fā)揮遠動技術(shù)優(yōu)勢，強化整定保護定值的處理效果，并實現(xiàn)測量狀態(tài)信息、操作信息、參數(shù)信息的實時性交互作業(yè)。

第一，測量狀態(tài)信息，對斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器分接開關(guān)以及各個間隔層運行狀態(tài)等信息進行匯總，輔助工作人員進一步了解相關(guān)設(shè)備的運行現(xiàn)狀，了解正常運行狀態(tài)和事故狀態(tài)下的相關(guān)信息內(nèi)容。第二，具體操作信息，了解斷路器和隔離開關(guān)是否按照開合指令落實具體工作，匯總其操作執(zhí)行情況，并利用傳輸信息實現(xiàn)指令的執(zhí)行作業(yè)，完成自動裝置的投入和退出處理等。第三，參數(shù)信息，包括自動裝置整定數(shù)值信息等內(nèi)容[4]。

2.3.2 傳輸時間

為保證變電站自動化管理系統(tǒng)信息傳輸?shù)募皶r性，在通信技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，要依照通信實際需求，合理控制相應(yīng)的信息傳輸效能，保證各個層級結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳輸信息的時間滿足實際應(yīng)用管理規(guī)范。各層級內(nèi)部傳輸信息的時間如表1 所示。

表1 各層級內(nèi)部傳輸信息的時間

除此之外，要建立綜合自動化系統(tǒng)和控制中心的通信體系，發(fā)揮前置機遠動處理的應(yīng)用優(yōu)勢。前置機遠動處理機制如圖2 所示。將變電站測量的模擬量參數(shù)等集中發(fā)送到控制中心，借助上級調(diào)度完成指令控制，更好地搭建完整的上行信息和下行信息交互控制模式，保證遠動通信的完整水平，進一步提高變電站自動化管理系統(tǒng)的應(yīng)用效能[5]。

圖2 前置機遠動處理

3 變電站自動化管理系統(tǒng)中通信技術(shù)應(yīng)用要點

3.1 變電站微機保護信息的通信處理

微機保護的通信處理模式是維系監(jiān)控系統(tǒng)通信內(nèi)容的基礎(chǔ)，要利用監(jiān)控系統(tǒng)和控制中心建立數(shù)據(jù)采集與交互平臺，實現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)管理控制。

首先，變電站自動化管理系統(tǒng)中通信技術(shù)支持監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容的采集和匯總，并及時向監(jiān)控系統(tǒng)傳送相關(guān)事件的報告。配合遠動傳輸處理等工作內(nèi)容，更好地在失電問題出現(xiàn)后保留相關(guān)信息數(shù)據(jù)，最大限度地維系變電站自動化管理系統(tǒng)運行的綜合效果。

其次，通信技術(shù)支持變電站自動化管理體系中微機保護模式向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送自檢報告，包括對裝置內(nèi)部和輸入信號的自檢結(jié)果。利用信息交互傳輸?shù)姆绞骄湍芡瓿蓵r鐘校準處理，與監(jiān)控系統(tǒng)完成對時，以便能及時進行時鐘的修改作業(yè)，完成保護定值的控制處理[6]。

最后，微機保護信息單元能維持保護信號的遠方復(fù)歸作業(yè)，維系綜合控制效果，確保投退保護命令得以落實，避免出現(xiàn)安全失效等現(xiàn)象，更好地優(yōu)化變電站微機保護效果，充分發(fā)揮通信技術(shù)應(yīng)用價值。

綜上所述，在計算機技術(shù)和通信技術(shù)全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，簡化系統(tǒng)，并利用通信技術(shù)建立信息共享體系，能更好地提升變電站自動化控制技術(shù)的應(yīng)用水平，提高綜合應(yīng)用效能[7]。

3.2 自動裝置的通信處理

在變電站自動化管理系統(tǒng)中，通信技術(shù)支持自動裝置的通信作業(yè)，能及時控制裝置重合閘、頻率減負荷等操作內(nèi)容。利用交互的信息數(shù)據(jù)內(nèi)容，就能更好地維系監(jiān)控系統(tǒng)和自動綜合控制系統(tǒng)之間的合理通信，提高指令操作管理的實效性。

一方面，匯總小電流接地系統(tǒng)接地選線裝置的通信內(nèi)容，及時了解母線諧振信息、接地線路信息等，從而確保相關(guān)元件控制的合理性，及時交互參數(shù)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，保證自動裝置的通信處理效果最優(yōu)化。

另一方面，對備用電源的自投裝置進行通信管理，連接微機保護通信功能的基礎(chǔ)上，優(yōu)化協(xié)同控制效果。此外，通信技術(shù)支持電壓無功調(diào)節(jié)的控制通信處理，不僅能完成通信交互，還能接收電壓和無功調(diào)節(jié)調(diào)度指令。此時，調(diào)度中心可結(jié)合實際情況切換自動就地控制，確保信息交互的及時性，發(fā)揮通信技術(shù)應(yīng)用控制的優(yōu)勢，為變電站常規(guī)化管理工作的全面落實提供保障[8]。

4 結(jié) 論

變電站自動化管理系統(tǒng)中通信技術(shù)的應(yīng)用具有重要的研究價值，要結(jié)合變電站自動化管理的應(yīng)用要求，維系信息交互傳輸?shù)募皶r性，確保信息管理滿足通信控制的具體規(guī)范，發(fā)揮通信技術(shù)實時性傳輸管理的優(yōu)勢，從而為電力系統(tǒng)的可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。