基于以太网的变电站远程维护系统开发与设计

周 浩

(西安市供电公司，陕西 西安 710032)



基于以太网的变电站远程维护系统开发与设计

周 浩

(西安市供电公司，陕西 西安 710032)

针对以往维护人员对变电站监控系统进行维护时必须长途跋涉到达现场，不仅增加了额外的交通成本，也降低了维护工作效率的问题，文中开发与设计了一种基于以太网的变电站远程维护系统。该系统通过以太网在监控系统与远程维护系统之间建立了一个通信通道，使维护人员能够远程对变电站监控系统通过离线或在线方式进行维护，这不仅降低了维护成本，且提高了维护人员的工作效率。

以太网；远程维护；变电站监控系统

现阶段，220 kV及以下的变电站普遍采用了站内无人值班方式，由控制中心的管理人员通过远程监控系统对变电站进行统一的监管与控制，故监控系统的运行稳定性成为决定变电站是否能够安全运作的关键因素[1]。

变电站控制中心管理人员主要通过监控软件来判断变电站是否出现异常状况，故监控系统的维护工作中90%以上是对监控系统的软件进行维护[2-4]。然而监控系统的维护工作一般是在距离较远的站段进行，维护人员必须经过长途跋涉到达现场，不仅增加了额外的交通成本，也降低了维护工作的效率。为了使维护工作能像远程监控一样进行远程维护，本文开发与设计了一种基于以太网的变电站远程维护系统，其使维护人员可远程对变电站监控系统进行维护，降低了维护成本并提高了维护人员的工作效率。

1 远程维护工作

一般而言，根据工作性质划分，变电站监控系统的维护工作可分为硬件维护和软件维护。硬件维护主要是安装以及调试新投入使用的设备，以及在设备损坏后根据其损坏程度进行维修或更替新的设备。软件方面的维护指的是监控系统的软件维护，包括监控后台参数的修改，站内间隔名称及性质的修改，系统备份以及解决因系统崩溃、软件无相应等所造成的监控系统运行异常，判断通信是否处于正常状态[5-6]。

硬件维护需要维护人员到达变电站现场对监控系统的硬件设备进行故障诊断，才能进一步确定监控系统中出现故障的硬件设备，并进行设备维修及设备更换等操作，其不具备远程维护的可能性。而软件维护则主要是对监控系统的软件进行维护，其在技术上具备了远程维护的可能性。

维护人员通过远程维护系统可对监控系统进行异地在线调试，修改后台参数以及对远程监控系统进行升级等操作，使监控系统能正常稳定的运行，并进一步使控制中心管理人员更好地通过监控系统监查变电站的运行状态，及时修复变电站出现的故障，保证电网的安全运行。

2 远程维护系统的组成

如图1所示，远程维护系统主要由远程维护平台，维护专用网络通道以及若干子站控层网络组成。维护人员由远程维护平台，通过维护专用网络通道连接到子站的控层网络上，再对监控系统进行远程维护。

图1 远程维护系统结构示意图

2.1 远程维护系统平台配置

目前变电站远程监控系统的操作平台系统主要为Windows和UNIX/Linux，为了使远程维护操作系统与变电站监控操作系统相兼容，远程维护系统也应配置Windows和UNIX/Linux两种操作平台，同时对所有相应子站的数据进行备份。

2.2 网络通道

现阶段光纤通信发展迅速，其已在不同领域上得到了广泛应用。目前，各子站之间的光纤通信网络已建设完成，其传输速率达2.5 Gbit·s-1，可为远程访问提供足够带宽，故可用各子站之间的光纤通信网络为远程维护系统提供维护专用网络通道，具体做法为：(1)远程维护终端连接上维护主站路由器，再通过维护主站协议转换器完成网络地址转换，然后经维护主站数字配线架连接上同步数字体系(SDH)通信网络；(2)子站站控层网络连接维护子站路由器，再通过维护子站协议转换器完成网络地址的转换，经维护子站数字配线架连接上同步数字体系(SDH)通信网络，从而形成从远程维护终端到子站控层网络交换机的连接网络，进而构建了维护系统与监控系统之间稳定的通信通道，其网络详细构成如图2所示。

图2 使用维护终端的远程维护系统

3 基于以太网监控系统远程维护系统

3.1 远程维护系统结构

如图3所示，基于以太网的变电站远程维护系统主要由维护工作站，同步数字体系通信网以及地区电网调度中心远程维护工作站组成。维护工作站通过三层交换机相连，并通过以太网连接到同步数字体系通信网，同步数字体系通信网再通过以太网与地区电网调度中心远程维护工作站相连，从而形成一个通信通道。地区电网调度中心远程维护工作站负责调度维护工作中对变电站监控系统进行远程维护。

图3 以太网模式远程维护系统

3.2 监控系统远程维护接口

3.2.1 站内全以太网结构

以太网是局域网采用最广泛的一种通信协议标准。其具有通信速率高、支持多种编程语言开发的应用、资源共享能力强、可持续发展潜力大等特点，在不同领域应用广泛。

变电站站内通信普遍使用以太网结构，其站内所有设备装置，后台服务器、管理人员、操作人员的工作平台、远动装置等均连接在同一网络上，且处于相同的网段，只要将连接远程系统的路由器连接到监控系统站的控层网络交换机上，即可连接并访问监控系统网络站内任何子站的后台系统主机，从而实现变电站监控系统的远程维护。

3.2.2 站内前置系统结构

前置系统是变电站监控系统的主要组成部分，其功能是收集变电站内全部设备的数据，并整合传送到后台。前置系统的组态工具主要安装在后台系统主机上，当组态设置完成后，只需将其安装到前置系统主机中即可。因此，若想对监控系统进行远程维护，只要掌握后台系统的控制权限即可实现远程维护工作。

若变电站的前置系统主机与后台系统主机是通过网络实现通信的，则只需要将远程维护系统路由器的站内端口连接到监控系统的站控层网络交换机上，远程维护系统就可以访问监控系统后台主机，并通过监控系统后后台连接到前台系统主机，再通过组态工具进行远程维护工作。若变电站的前置系统主机与后台系统主机是串口或现场总线进行通信的，则监控系统后台主机需要通过网卡与远程维护终端相连接，进而实现远程维护工作。

3.3 远程维护工作

为确保远程维护工作顺利进行，需要确保在远程维护过程中监控系统能正常运行，这主要通过对系统配备双套工作系统来解决，即对监控系统配备双后台及双远东系统，当其中一套工作系统出现异常时，监控系统能启动另一套工作系统，并对异常系统的数据进行备份。当维护工作完成后，记录本次远程维护日志，为日后提供相关维护记录查询。

3.3.1 离线维护

离线维护是指远程维护平台通过对监控系统异常工作系统备份文件的相关数据进行修改，然后将修改后的文件远程下载到异常子站上，子站通过更新数据即可完成监控系统的远程维护。通过离线维护方法，可较好地修改监控系统数据库文件数据、光字信号和报表等。

3.3.2 在线维护

远程维护是系统主机通过远程维护系统与监控系统之间的通信通道连接到变电站子站相应维护节点上，并利用远程电脑控制软件控制监控系统的主机，再对监控系统后台主机的数据进行相应的修改，并下载到前置系统主机上，完成整个远程维护工作[7-8]。

4 结束语

变电站远程监控系统对维持电网正常运行具有重要意义，其传统的维护方式是维护人员经过长途跋涉到达现场进行维护，不仅增加了额外的交通成本，也降低了维护工作的效率。本文开发与设计了一种基于以太网的变电站远程维护系统，其通过以太网在监控系统与远程维护系统之间建立了一个通信通道，使维护人员能够远程对变电站监控系统通过离线或在线方式进行维护，降低了维护成本，提高了工作效率。

[1] 沈海江.无人值班变电站监控系统关键问题探讨[J].科技资讯,2008(3):81-82.

[2] 江智伟.变电站自动化及其新技术[M].北京:中国电力出版社,2006.

[3] 梁运华,沈梦甜. 500 kV变电站自动化系统实时远程维护实现[J].电力系统保护与控制,2010,38(14):165-168.

[4] 刘洋,罗毅,易秀成,等.变电站综合自动化系统的软件可靠性研究[J].电力系统保护与控制,2006,34(18):31-34.

[5] 刘雪飞,方云飞.基于网络的变电站自动化远程维护系统[J].天津电力技术,2009(1):4-7.

[6] 侯贸军,钱清泉.基于网络的变电站远程维护系统的开发[J].计算机工程与设计,2005,26(11):3158-3161.

[7] 夏友斌.基于远程桌面的厂站自动化系统远程维护[J].电力系统自动化,2007,31(23):113-115.

[8] 李启林.基于IP网实现变电站监控系统的远程维护[J].电力系统通信,2005,26(11):4-7.

The Design and Development of Substation Remote MaintenanceSystem Based on Ethernet

ZHOU Hao

(Xi’an Power Supply Company, Xi’an 710032, China)

As the problem that in the past the maintenance personnel must go through the long distances to the substation site as to maintenance the monitor system，which not only added additional transport costs, but also reduced the efficiency of the maintenance work，this paper designed and developed a substation remote maintenance system based on Ethernet. It establish a communication channel between the monitoring system and remote maintenance system via Ethernet to that allows maintenance personnel to maintenance the substation monitoring system remotely by online or offline mode, which not only reduces maintenance costs, but also improve the work of maintenance personnel effectiveness.

ethernet; remote maintenance; substation remote maintenance system

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2016.12.040

2016- 04- 01

周 浩(1981-),男，硕士，工程师。研究方向：电力系统及其自动化。

TP393.11

A

1007-7820(2016)12-145-03