浅析综自变电站中自动化通信及存在的问题

2009-02-18牛晓刚王焕

中国高新技术企业 2009年2期

牛晓刚　王　焕

摘要：文章论述了一种变电站综合自动化系统通信网络的实现方法。通过对综合自动化变电站的层次划分和数据交流的分析研究，以及对站内通信实际存在问题充分分析，建立了符合变电站综合自动化系统结构的计算机间的网络通讯。

关键词：综合自动化变电站；自动化通信；通信网络

中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）02-0033-02

变电站是输配电系统中的重要环节，是电网的主要监控点。近年来，随着我国电网高速发展及通信技术的应用，综合自动化变电站自动化系统通信复杂程度也大大的提高。分散分层分布式是变电站综合自动化系统的发展方向，这就对通信的可靠性提出了更高的要求，选择一个可靠、高效的网络结构，是解决问题关键。90年代中期，国内外曾掀起一场“现场总线热”，但是由于技术上的原因以及采用设备总线时信息量大且传输较慢的特点，造成了现场总线存在多种标准，阻碍了其发展。以太网经过若干年的发展，技术上日臻成熟。随着嵌入式以太网微处理器的发展，以太网已十分便利地应用于变电站综合自动化系统。以太网具有高速、可靠、安全、灵活的特点，使其在变电站综合自动化系统中有广阔的应用前景。

一、综合自动化变电站通信系统的结构

综合自动化变电站的层次划分与数据交流：根据IEC国际电工委员会电力系统控制与通信技术委员会的划分，变电站内的设备可划分为如下三个层次：

1．设备层：包括各种一次设备，像开关、线路、电容、TA/TV等。

2．间隔层：各种二次设备，包括采集、测量、控制、保护、自动装置、故障录波等，它们大多能独立完成某种功能，且具有与外部进行数据交换的能力。

3．管理层：对整个变电站进行安全监视、控制、操作，并与变电站外部进行数据交换，如当地监控微机、与控制中心通信的通信处理机等。

在间隔层和管理层之间，存在大量的数据交换，一方面，间隔层内的各种智能设备需要把采集到的信息及时上传至当地监控系统和通过通信处理机送到远方控制中心，不仅数据量大，而且要求具有很高的实时性，像所内的事件顺序记录需达到ms级，测量值及信号的刷新时间在3s之内完成；另一方面，管理层的系统时钟、控制与调节命令、运行参数的整定命令，也要快速下发至各智能设备。

间隔层的各智能设备之间，也存在着部分数据交换，但这种交换量不大，对实时性要求也不高。由于保护设备大都是独立的设备，故与其他装置的数据交换很少；其他智能设备，也存在一定量的数据交换。

基于以上情况，变电站自动化系统考虑了间隔层横向按所内一次设备进行分布式配置，有条件时，还可将间隔层设备安装在开关柜上；各间隔设备相对独立，仅通过所内通信网互联，并同管理层设备进行快速通信。

二、变电站综合自动化系统通信网在信息传输中存在的问题

1．综合自动化厂站与主站间的数据交换速率慢。常规的综合自动化变电站监控系统接入调度自动化主站系统的方式有两种：即模拟四线E/M（MODEM）方式和低速数据传输（如RS232、RS422/RS485等）方式，这两种接入方式数据传输速率受监控系统及光端机四线E/M板或低速数据接口板的综合限制，通常较低（模拟通道最高1200bit/s，数据通道通常最高9600bit/s）。目前，很多综自站都采用模拟通道，而且为减少误码率，都采用600bit/s的传输速率，随着电网的不断扩大，变电站监控系统信息量越来越大，在低速传输方式下，信息的时延将会成为影响电网安全调度的一个主要因素。笔者认为利用现有光纤通信网的以太网传输接口，在变电站加装网络设备，实现变电站监控系统信息的网络化传输。网络化传输提高了远动通道传输速率，增加了通道可靠性，且可方便地利用telnet等网络命令进行自动化系统的远程维护。

2．综合自动化变电站内智能装置之间数据传输速率慢。在现有的自动化变电站内，存在着不同厂家不同型号的诸多设备，它们与后台监控系统之间通过LON网、CAN网、串口、以太网、等方式，利用各自的传输规约进行着通信，在通讯过程中，经过多种接口和传输规约的转换，造成传输速率慢、丢失报文、遥控拒动等问题。笔者就遇到过这样的问题，在一改造中采用四方华能的CSC2000综自系统，新增的2号主变保护采用南自厂生产的PST1200保护装置和PSR651测控装置，该装置以以太网方式进行通讯，为了将该装置接入监控系统，采用了南自厂生产的规约转换器，将以太网通讯转换为485通讯，然后经过四方的CSF201装置，将转换后485方式通讯的保护信息及“四遥”信息又转换成四方以太网规约，接入后台监控。经过多次的规约转换，以及装置间的不兼容，数据传输速率慢，当地及主站端遥控命令无法执行；并且存在保护报文及遥信信息丢失现象，无法满足自动化规程的要求。

三、变电站综合自动化系统通信网的基本设计原则

通信在变电站综合自动化占有重要的地位。其内容包括当地采集控制单元与变电站监控管理层之间的通信，变电站当地与远方调度中心之间的通信。系统通讯网架的设计是十分关键的，本文从以下方面考虑变电自动化系统通信网的设计：

1．电力系统的连续性和重要性，通讯网的可靠性是第一位的。

2．系统通讯网应能使通讯负荷合理分配，保证不出现“瓶颈”现象，保证通讯负荷不过载，应采用分层分布式通讯结构。此外应对站内通讯网的信息性能合理划分，根据数据的特征是要求实时的，还是没有实时性要求以及实时性指标的高低进行处理。另外系统通信网设计应满足组合灵活，可扩展性好，维修调试方便的要求。

3．应尽量采用国际标准的通信接口，技术上设计原则是兼容目前各种标准的通信接口，并考虑系统升级的方便。

4．应考虑针对不同类型的变电站的实际情况和具体特点，系统通信网络的拓扑结构是灵活多样的且具有延续性。

5．系统通信网络应采用符合国际标准的通信协议和通信规约。

6．对于通信媒介的选用，设计原则是在技术要求上支持采用光纤，但实际工程中也考虑以屏蔽电缆为主要的通信媒介。

参考文献

[1]石树平．马运荣变电所自动化实用技术及应用指南[M]．中国电力出版社．

[2]谭文恕．变电站通信网络和系统协议介绍[M]．中国电力出版社．

[3]蒋东兴．TCP/IP基本原理与UNIX网络服务[M]．清华大学出版社．