調(diào)度自動化信息傳輸方式探討

龔　強　倪偉強　閆春曉

[摘要]隨著變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展，變電站已經(jīng)實現(xiàn)了少人值班或無人值班。因此，變電站運動系統(tǒng)運行可靠性及信息接入方式成為一個重要內(nèi)容。采用傳統(tǒng)的模擬方式傳輸遠動信息，可靠性差，效率低，文章針對變電站遠動系統(tǒng)采用的接入方式，合理運用現(xiàn)有通信系統(tǒng)的資源來實現(xiàn)無人值班變電站的可靠運行進行了探討。

[關(guān)鍵詞]變電站自動化無人值班調(diào)度自動化信息傳輸

1概述

隨著光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，國內(nèi)大多數(shù)變電站均具備了信息的數(shù)字化、光纖化、網(wǎng)絡(luò)化傳輸。如何在現(xiàn)有條件下，實現(xiàn)變電站監(jiān)控系統(tǒng)信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳輸，提高傳輸質(zhì)量、增強可維護性，是一個既現(xiàn)實又有意義的問題。

由于對電能質(zhì)量和降損的要求越來越高，無人值班站越來越多地投入運行，監(jiān)控人員對各站電壓參數(shù)的準(zhǔn)確性和實時性要求也越來越高了，從而電力系統(tǒng)對調(diào)度自動化系統(tǒng)的要求越來越高。而且，隨著電力工業(yè)體制改革的進一步深化，電力市場的進一步探索，對電網(wǎng)調(diào)度自動化不斷提出新的要求，電網(wǎng)的運行和控制越來越依賴于完善、先進和實用的調(diào)度自動化系統(tǒng)。同時，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日新月異，許多新理論、新方法、新器件不斷出現(xiàn)，也為電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的不斷進步和設(shè)備的不斷更新提供了技術(shù)和物質(zhì)的保證。利用模擬通道實施調(diào)度自動化信息接入，一是通道故障率和誤碼率比較高，影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二是故障點比較多，而且難以判斷故障情況，浪費了大量的人力物力進行維護，嚴(yán)重的影響了通信質(zhì)量。三是與光纜通訊傳輸?shù)哪Ｊ讲粎f(xié)調(diào)，浪費資源。采用模擬通訊傳輸速率一般最大應(yīng)用到1200bit／s，而在數(shù)字通信方式下，應(yīng)用到9600bit／s，使自動化系統(tǒng)信息傳輸速率增長了8倍，大大地提高自動化信息傳輸速率，從而大大地增強了調(diào)度自動化系統(tǒng)的實時性。

2現(xiàn)狀分析

目前，許多變電站監(jiān)控系統(tǒng)接入調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的方式普遍采用模擬通道：即模擬四線E／M(MODEM)方式(如圖1)。

模擬通信方式下帶來的通道故障率高、誤碼率高、信噪比高等一系列信息接入方式中成為調(diào)度自動化的瓶頸問題，由于中間設(shè)備和接線過多且過于復(fù)雜，從而增加了故障點和維護的工作量，對于檢修工作帶來了眾多的困難。

在此體系中，日常故障多發(fā)生在諸如調(diào)制解調(diào)器、配線柜、PCM終端、模擬通道等環(huán)節(jié)，故障類型如下：

(1)調(diào)制解調(diào)器需要對波特率、中心頻率、通道類型等進行設(shè)置，它的故障主要分硬件和人為的原因。

①軟故障。軟故障是指這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的程序安裝不正確或者版本陳舊，以及在操作系統(tǒng)中沒有進行正確沒置等原因?qū)е碌墓收稀?/p>

②連接故障。設(shè)備必須正確連接才能正常使用，導(dǎo)致連接故障的原因有各種連接線插反、近接線損壞、連接端口損壞或者接觸不良等。

③硬件損壞故障。導(dǎo)致此類故障的原因主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部硬件損壞，或者自身質(zhì)量不過關(guān)等。

(2)PCM終端的通訊維護的難點和重點，主要故障類型為：

①軟故障。某一PCM系統(tǒng)與對端的相應(yīng)系統(tǒng)的連接中，由于單板配置、數(shù)據(jù)配置、虛焊、光路中斷或其它原因而導(dǎo)致的傳輸故障。

②連接故障。某一PCM系統(tǒng)與對端的相應(yīng)系統(tǒng)的連接中虛焊、光路中斷、接錯線、手法顛倒等故障。

④硬件損壞故障。導(dǎo)致此類故障的原因主要是設(shè)備內(nèi)部硬什損壞，或者自身質(zhì)量不過關(guān)等。

(3)配線柜主要故障經(jīng)常發(fā)生模塊卡線松動、配線斷路、接線人為錯誤等現(xiàn)象，而且提高了信號的信噪比，不利于信號的可靠傳輸。

(4)模擬通道：模擬通道中經(jīng)常伴有噪音，致使通道誤碼率高，此種現(xiàn)象在自動化系統(tǒng)日常運行中經(jīng)常發(fā)生。

以上故障點為調(diào)度自動化系統(tǒng)故障多發(fā)點，此種情況均在模擬通信條件下產(chǎn)生。為了上述實際問題，必須采用新的接入方式，來提高輸出速度和質(zhì)量，研究利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化通道實施調(diào)度自動化信息接入，滿足現(xiàn)在自動化發(fā)展要求，實現(xiàn)整個地區(qū)級電網(wǎng)自動化的安全穩(wěn)定，對電網(wǎng)安全優(yōu)質(zhì)運行意義重大。

因此，在此種情況下，我們提出采用數(shù)字通信方式取代現(xiàn)有的模擬通信方式，將PCM終端、配線架、調(diào)制解調(diào)器用協(xié)議轉(zhuǎn)換器替代，這樣大大減少了自動化運行中的故障點，從而使自動化系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定運行。3新方案模式分析

結(jié)合目前調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)(見圖2)和數(shù)字接口轉(zhuǎn)換技術(shù)組成雙通道，為自動化系統(tǒng)保駕護航。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒁话悴捎?04規(guī)約，數(shù)字接口通道采用常規(guī)串行口模式，一般采用101規(guī)約，雙通道、雙規(guī)約組成不同的信息傳輸模式。

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)方案作為自動化系統(tǒng)主通道，由SDH傳輸設(shè)備引出的(4×或1×)2M信號給外設(shè)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，由其處理成10 Mbit／s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號。目前，許多供電公司組建了變電站光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以兩個獨立的光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了各變電站與調(diào)度自動化的SCADA系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的連接及與公司局域網(wǎng)MIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的連接，并采用分別組網(wǎng)的方式實現(xiàn)了物理隔離。這些完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為IEC-104規(guī)約的實施建立了良好的基礎(chǔ)，要求最終實施各變電站到集控中心；變電站到地調(diào)；集控中心到地調(diào)基于光纖以太網(wǎng)的IEC-104規(guī)約通信。

常規(guī)串行口的數(shù)字接口通道模式為備用通道，其充分利用RS232接口與E1接口互轉(zhuǎn)和光纖通訊技術(shù)，廠站端將遠動設(shè)備遠動機與RS232／E 1協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過RS232接口互聯(lián)，采用9600bit／s傳輸速度取代現(xiàn)有600／1200bit／s傳輸速度，RS232／El協(xié)議轉(zhuǎn)換器采用El出口傳輸至通信設(shè)備，采用數(shù)字通道傳輸，結(jié)合數(shù)字通道的改造，充分利用光纖通訊技術(shù)簡化自動化系統(tǒng)，監(jiān)控中心增加一個155M的光端機，對上直接與通信光端機通信，對下分為64個2M的E1接口，主站端將輸出的2M通信線纜接入至E1／RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換器的E1入口，E1／RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換器與串口服務(wù)器直接進行串口通信，從而接入前置系統(tǒng)。

4結(jié)束語

用數(shù)字化通信方式取代現(xiàn)有的模擬通信方式是大勢所趨，是技術(shù)發(fā)展的一個必然的成果，為自動化系統(tǒng)解決了諸多的瓶頸問題。

(1)實現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，提高工作可靠性，增加系統(tǒng)傳輸容量，增加安全可靠性，大大減少了通信傳輸中的誤碼率，從而使自動化信息更加準(zhǔn)確。

(2)減少中間設(shè)備轉(zhuǎn)接點，提高通信質(zhì)量，增強信道傳輸穩(wěn)定性。減少了信息接入過程中的故障點，并且是故障多發(fā)點，大大減少了自動化人員對于設(shè)備的維護量，使自動化信息傳輸更加穩(wěn)定。

(3)便于自動化系統(tǒng)監(jiān)測維護，使自動化系統(tǒng)故障分析更加準(zhǔn)確、便捷、快速，為調(diào)度系統(tǒng)的安全運行提供保障，減少電力事故。

(4)提高了傳輸速率和通道利用率，由于采用數(shù)字通信方式，因此在傳輸速率上比起模擬通信方式將有成倍的增長，原始的模擬通信方式，傳輸速率最大應(yīng)用到1200bit／s，而在數(shù)字通信方式下，可采用9600bit／s，使自動化系統(tǒng)信息傳輸速率增長了8倍，大大地提高自動化信息傳輸速率，從而大大地增強了調(diào)度自動化系統(tǒng)的實時性。

(5)減少了大量的設(shè)備和接線(甩開PCM、modem等設(shè)備)，合理的使用了資源，有力的降低了資金的投入。

(6)有利于系統(tǒng)的可擴展性和增容性。

(7)光端機網(wǎng)管軟件的開通，對網(wǎng)元的配置有利于通道的維護；對設(shè)備性能進行管理和統(tǒng)計，有利于設(shè)備的狀態(tài)檢修。

(8)更深遠的意義在于：為將來的數(shù)字化變電站打下良好的基礎(chǔ)。