电网系统中电气自动化应用技术的升级探析

周红雨

摘要：变电站综合自动化系统技术的应用通过电网系统的不断变化也得到不断的提升。通过多年相关经验的总结，可以发现，在早期开发的监控系统越来越难适应当前电力系统自动化的需求。因此，如何来实现变电站自动化的升级，能更好地适应现阶段电力系统自动化的需求，就成为目前电力系统运营部门所需要解决的主要问题。文中主要针对变电站自动化系统升级之前所出现的缺陷和问题，提出电网系统升级的思路以及相关设计方案。

关键词：电网系统；电气自动化应用技术；升级思路

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）29-0084-02

伴随着发展越来越快的科学技术，电网系统也随之发生着巨大的变化。因此，变电站的综合自动化系统技术的应用通过电网系统的不断变化也得到不断的提升。通过多年相关经验的总结，可以发现，现在使用的之前开发出来的监控系统已不能够满足当今电力系统自动化的使用需求。在没有进行升级以前的变电站监控系统，基本上都是以工业控制计算机为重点，向上或间隔层设备通信，接收并处理各类间隔层设备上送的信息，究其本质也就是通信管理机；而远方调度主站也是需要通过向上设备实现通信，将调度子站的功能充分地发挥出来。现阶段，网络方面的一些高端技术已经越来越广泛地应用到电网自动化的升级中，其中，占主要优势的两种技术是以太网局域网技术和TCP/IP网络技术，是变电站自动化系统的站内局域网通信升级改造的主要技术。以此为依据，我们对系统升级改造的方案的基本思路大致为：通过使用新的变电站监控系统，可以把那些不具备以太局域网通信功能的IED装置接到以太网，在这种环境下，监控系统和运动转发系统的运行就必须要具有独立性，而且他们之间不可以存在或者产生干扰现象。在这样的情况下，我们就必须要对变电站自动化系统进行升级和改造，这样才能使之更好地工作，这就是目前电力系统运营部门需要研究和解决的重要问题。

一、原有变电站自动化系统存在的弊端

（一）监控系统的运作方面

在没有进行升级以前的变电站监控系统，基本上重点都是工业控制计算机，向上和间隔层设备通信，处理各种由间隔层设备向上输送的信息，其实也就是通信管理机；而远方调度主站也是需要通过向上设备实现通信的目的，充分地发挥出调度子站的这个功能；而与此同时，它原本就属于变电站的监视和控制层，主要是运作变电站内人机交互、监视、控制和管理等环节，在这种形势下，就可以实现“四遥”和继电保护等信息处理的作用。但是，这种监控系统在运行过程中可能会使系统瘫痪。

（二）监控系统的保护事项

在之前进行的检查总结的工作过程中，变电站出现的很多监控系统的预警功能都是由后台控制系统控制的，一般只要后台出现监控机不能正常运行的时候，预警必然不会出现，这样的话，工作人员就不能够第一时间赶到现场，从而使变电站的正常运行就会受到严重的影响。

（三）增容方面受到限制

系统的软件和硬件方面配置都不高，稳定性不强，与此同时，操作系统没有使用新版本，在这种情况下，变电站在需要增容改造的情况下，必然会影响到系统的稳定性。

二、早期系统升级和改造的基本思路

如图1所示，间隔层测控装置把实时采集到的各类测量数据发送给通信层，然后通信层再把数据信息转发给变电站层；然后通信层接收来自变电站层的各类操作数据信息，一定程度上控制间隔层。早期的时候基本上都以这两种模式为主：1.后台监控工业控制计算机安装多串口卡，串口是由多串口卡扩展出来的，直接与RS-485、RS-422、RS-232等通信口进行通信，而RS-485、RS-422、RS-232通信口是由IED装置提供的。2.CAN和LONWORKS是两种变电站自动化系统中使用的现场总线，与串口通信技术相比，在通信速率、可靠性、实时性和灵活性等几个方面都要高得多。

现阶段，网络方面的一些高端技术已经越来越广泛地应用到电网自动化的升级中，其中占主要优势的两种技术是以太网局域网技术和TCP/IP网络技术，是变电站自动化系统的站内局域网通信升级改造的主要技术，既然是重中之重，那么就依据这二者的优势，我们构思出升级系统的方案的基本思路，可以大致表示为：新的监控系统的使用和运作后，我们可以把那些不具备以太网通信功能的IED装置接到以太网，在这种环境下，监控系统和运动转发系统的运行就必须要具有独立性，而且他们之间不可以存在或者产生干扰现象。

三、系统升级的基本思路和方案

目前，大部分的保护测控装置以及IED装置的通信接口都是采用RS-485、RS-422或者RS-232串行接口，采用规约转换器的网络结构图如图2所示。规约转换器主要用于各种自动化网络通信场合，进行通讯规约的转换。通过RS-485、RS-422或RS-232等串行接口以及以太网接口与继电保护、故障录波器、电度表、直流屏等装置进行数据通讯，经程序处理后，通过网络或串口按照用户指定的通信规约标准送往监控后台或其他应用系统。规约转换器采用Atop公司一款型号为GW21CMEGA的双网口双串口网关，是基于ARM7系列CPU的硬件。

四、系统升级的新方案

新方案采用规约转换器配合嵌入式远动子站方案。在此方案中，规约转换器仍然采用台湾Atop公司的GW21C-MEGA型双网口双串口网关，远动子站采用台湾凌华公司的智能型通信管理机。这一装置是用来将指定采集的系统内数据通过电力线或光纤等介质以约定的通信规约传送到调度中心。

五、串口服务器实行网络结构

（一）串口通信服务器

串口通信设备采用的串口通信服务器是Atop公司的SE5116系列4网口16串口，这一服务器的功能不仅是作为两个方案中的规约转换器，还作为串口转以太网连接的桥梁，把多种RS-485、RS-422或者RS-232串口设备连接到以太网上，可以直接把间隔层的数据上送至调度主站。

（二）串口通信服务器的优势

SE5116装置是一个HEADLESS（无头）设备，它不但不具有外围配置设备，还不配备存储装置。该设备作为服务器实行单独操作，不再使用之前的风扇装置，这样一来，高弹性布线和串口就得到了扩充，串口设备可以直接连接到网络，并且不需要更改应用程序和设置。

六、结束语

综上所论，变电站自动化系统的改造是一项综合性较强的工作，这项工作中的好几个环节，比如：方案设计、停电计划、人员配置、现场施工等都是其所涉及到的内容，与此同时，在对变电站自动化系统进行选择的时候，针对上述问题要引起足够的重视，一旦发现，就应该重点检查变电站自动化系统的整体运作情况。在变电站的问题上，变电站自动化系统占据着首要的地位，起着至关重要的作用，不容小觑，想要变电站安全、可靠、稳定的运行，高质量的变电站大自动化系统是很有必要的。

参考文献：

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