电力通信电源远程监控系统分析

2019-01-18侯捷

通信电源技术 2018年11期

侯捷

(广西电网电力调度控制中心，广西南宁 530023)

0 引言

通信电源远程监控系统可以实现对通信电源系统工作状态的实时监控，完成对电源故障的及时定位和消缺，从而保证通信设备的正常运行。目前，通信电源远程监控系统可以独立建设相应的系统来实现，也可以借助电网调度自动化系统的SCADA功能来实现。但是，目前电源监控系统通信规约类型整体呈现出“五花八门”“百家争鸣”的尴尬局面[1]，给电源监控系统的统一管理带来了较大麻烦。随着IEC 61850规约的制定完成，它将为未来变电站电源监控系统提供标准化的远程通信体系。因此，结合电力通信电源远程监控系统的基本情况，分析目前通信电源远程监控系统的结构和应用情况，并对未来IEC 61850规约下电力通信电源远程监控系统的建设提出建议。

1 通信电源监控系统结构分析

1.1 通信电源监控模块

现代通信电源均配置有监控模块。该模块一般具备输入键盘和显示屏幕，同时可提供声光告警等。通信电源监控模块监视的信息应包括输入三相交流电压和电流、输出端的直流电压和电流、蓄电池组在线电压等。此外，该模块除本地监测功能外，还应具备远程监测和遥控功能，通过模块内设有的多种通信接口(如RS232、RS485、TCP/IP等)，实现与上一级通信监控系统的通信。

1.2 通信规约

通信规约是为了保障通信双方能正确、有效、可靠地进行数据传输，在通信的发送和接收过程中制定一系列规定，以约束通信双方的工作。在变电站综合自动化实现过程中，为保证上一级控制中心和远动装置RTU之间完成“四遥”(遥控、遥测、遥信、遥调)，必须有完善准确的通信通道作为数据传输载体。通信规约规定了该载体的结构，是整个变电站自动化系统通信部分的核心。目前，用于电力系统的通信规约种类很多，常用的有CDT循环通信协议、DNP3.0通信协议和MODBUS通信协议等。

1.3 IEC 61850标准

IEC 61850规约由国际电工委员会制定关于变电站和智能电网的唯一国际通信技术标准。该规约的建立实现了对不同厂家智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)的统一管理，在不同的IED之间通过统一协议实现信息无缝衔接，具有很大的开放性和兼容性。

IEC 61850规约是一个庞大、复杂的结构体系。该体系底层采用了以太网通信标准，应用层采用了制造报文规范[2](Manufacturing Message Specif i cation，MMS)和变电站控制系统通信。以太网通信标准和MMS的结合，加之IEC 61850的应用描述，使得变电站自动化系统变成开放系统成为可能。

1.4 通信电源远程监控系统结构

变电站通信电源监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络，一般由监控中心(供电局调度控制中心)、通信通道和远端站点(变电站)组成。

调度自动化主站系统(如OPEN 3000系统)是各级电力调度控制中心自动化系统的核心业务平台，包括SCADA等诸多功能子系统，是关系电网安全稳定运行的关键系统。

变电站各类设备的运行数据要通过通信通道进行传输。目前，按照信号类型，它可以分为模拟和数字两类信号。其中，模拟信号主要通过101规约方式(PCM通道)传递，数字信号主要通过104规约方式(调度数据网通道和专线通道)传递[3]。

2 电力通信电源远程监控系统

电力通信电源系统是为电力通信设备供电的装置，包括通信交流供电系统、通信直流供电系统和太阳能电池组等。其中，交流供电系统主要由交流配电屏、不间断电源设备和逆变器等组成，为通信设备提供交流电源。通信直流供电系统主要由高频开关电源、蓄电池组和直流配电屏等设备组成，为通信设备提供-48 V直流电源。

目前，电力通信电源设备厂商众多，如何对通信电源运行状态实现有效监控，是非常棘手的问题。它存在两种主要的电源远程监控方式。

第一种，通过通信电源监控模块和协议转换器等装置，将通信电源系统数据接入变电站综合自动化系统。通信电源出现故障或其他运行问题时，由自动化专业运维人员通知通信专业运维人员进行检查。该种远程监控方式的整体结构如图1所示。

图1 接入自动化系统的通信电源远程监控系统

采用该种远程监控方式，对通信电源的监控告警往往依赖于自动化专业人员。监控情况出现异常状态时，需要自动化和通信专业人员共同进行故障排查，因此存在诸多不便。

第二种，建设独立的通信电源监控系统，将通信电源运行数据通过目前已经建成的传输网、调度数据网或综合数据网，直接传递至调度机构的通信专业机房，由通信专业运维人员直接开展巡视检查工作，系统结构图如图2所示。

图2 独立建设的通信电源远程监控系统

采用该种监控方式，通信专业人员的自主能动性将得到极大提升，但是因电源设备通信规约无统一标准，在后期扩容或改造升级期间容易受制于设备厂商。

3 基于IEC 61850协议的通信电源监控系统

通过对常见电力通信电源监控系统的总结分析可知，目前已投入使用的电源监控系统，无论采用接入自动化系统的方式，还是建设独立监控系统的方式，均存在信息采集通信模式多样化(RS232、RS485、E1和2M等)、通信电源厂家众多、监控系统厂商繁杂的特点同时，电源监控系统的架构为3层结构，从前端设备到设备采集器再到监控系统平台，每个地区的监控平台均只对所辖的电源进行管理。系统结构如图3所示。

图3 传统电源监控系统

在传统的电源监控系统中，服务器和采集器等设备均为同一厂家品牌，采集器所用的通信协议为厂家私有协议。同时，采集的通信电源运行信息仅能传至本地系统平台，无法再向上一级系统传送。

随着IEC 61850协议的制定完成，为实现对通信电源的统一监控提供了可能。在该规范约束下，可以对原各供电局独立部署的、不同厂家的动环系统进行网络重构，将原来不同厂家的动环系统、前端采集参数进行标准化约束，彻底解决原来监控系统存在设备参数不一致、通信方式杂乱、设备维护不便的现象。

根据目前的电源监控系统现状，在已有的通信电源设备监控接口增加协议转换器，按照IEC 61850标准将输出接入省级电源监控平台。后期随着站点监控设备的增加，可以采用采集器FSU的方式进行信息采集收敛，将采集信息转换为IEC 61850标准输送至省级电源监控平台，整体上形成如图4所示的统一通信电源监控系统平台。