變電站中通信解決方案初探

摘要 隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)成為變電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕疽?。本文通過(guò)對(duì)變電站通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、信息傳輸?shù)确矫娉霭l(fā)簡(jiǎn)要介紹了變電站通信解決方案。

關(guān)鍵詞 500 kV變電站；通信；方案

中圖分類號(hào) TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)051-0156-02

我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模正在隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而飛速擴(kuò)大，加之網(wǎng)絡(luò)信息化的突飛猛進(jìn)，管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)等在電力行業(yè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化，可以增強(qiáng)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高經(jīng)濟(jì)效益。電力實(shí)時(shí)控制離不開(kāi)電力通信系統(tǒng)，尤其是數(shù)據(jù)傳輸速率以及數(shù)據(jù)的安全可靠要求越來(lái)越高，通信在電網(wǎng)中所起的作用越來(lái)越不容忽視。為了保障電力安全生產(chǎn)與正常運(yùn)營(yíng)，不僅要完善電力通信技術(shù)與運(yùn)營(yíng)管理，更要增強(qiáng)通過(guò)通信科技駕馭電網(wǎng)的能力。本文通過(guò)對(duì)變電站通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其與監(jiān)控中心的通信方面出發(fā)簡(jiǎn)要介紹了變電站通信解決方案。

1 變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)占有重要的地位，它是變電站自動(dòng)化程度最直接的反映。其中，通過(guò)通信控制器實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)快速通信以及通過(guò)間隔層設(shè)備上網(wǎng)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信是目前常用的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)。前者在邏輯結(jié)構(gòu)上主要包括過(guò)程層、間隔層、通信控制層以及站控層四個(gè)層次，因其具有快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信成本低廉的特點(diǎn)，早期被廣泛應(yīng)用與220 kV及以上的高壓變電站中。但是，當(dāng)間隔層設(shè)備種類和數(shù)量較多時(shí)，這一通信結(jié)構(gòu)的通信效率就會(huì)大大降低，通信故障也會(huì)頻發(fā)。后者是現(xiàn)階段的主流變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，是變電站網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展趨勢(shì)，它在邏輯結(jié)構(gòu)上主要包括過(guò)程層、間隔層和站控層三個(gè)層次（層次關(guān)系如圖所示）。該通信結(jié)構(gòu)省去了通信控制層，通信系統(tǒng)可靠性大大提高，很好的彌補(bǔ)了通過(guò)通信控制器實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)快速通信結(jié)構(gòu)的不足，在高壓變電站中已經(jīng)被廣泛采用。

另一方面，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，一次設(shè)備水平的提高，變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)必然向著結(jié)構(gòu)更為清晰，通信更為簡(jiǎn)單的一層網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)發(fā)展。

2 500 kV變電站與監(jiān)控中心通信

2.1 通信內(nèi)容

電力行業(yè)中，自動(dòng)控制技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域已經(jīng)被普遍應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程的控制，但是在輸變電領(lǐng)域，行業(yè)特點(diǎn)使得電網(wǎng)中計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制比較少，其對(duì)對(duì)信息的傳輸要求比較簡(jiǎn)單。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了電力工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，大大提高了電力設(shè)備與電力網(wǎng)的實(shí)際可靠水平，變電站應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序化操作及實(shí)施無(wú)人值班技術(shù)不僅在220 kV及以下電壓等級(jí)變電站中取得了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，而且在500 kV變電站中也已經(jīng)比較成熟。

自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序化操作及實(shí)施無(wú)人值班技術(shù)的變電站中，變電站與監(jiān)控中心的通信內(nèi)容有準(zhǔn)時(shí)信息、實(shí)時(shí)信息以及生產(chǎn)管理信息等。其中，電力生產(chǎn)在線檢測(cè)裝置的檢測(cè)報(bào)告，繼電保護(hù)設(shè)備的整定，電能表計(jì)的數(shù)據(jù)以及安全自動(dòng)裝置由于事故或電網(wǎng)擾動(dòng)而產(chǎn)生的波形文件等，都屬于準(zhǔn)時(shí)信息的內(nèi)容。在控制中心需要對(duì)這些信息進(jìn)行查詢應(yīng)能及時(shí)傳輸。而實(shí)時(shí)信息則包含了控制中心發(fā)出對(duì)電氣設(shè)備的操作命令以及向變電站發(fā)出的調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)的命令，自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采集的運(yùn)行狀態(tài)信息及測(cè)量信息等幾個(gè)方面。準(zhǔn)時(shí)信息與實(shí)時(shí)信息都要求在一定時(shí)間范圍內(nèi)（一般數(shù)據(jù)查詢等待響應(yīng)的時(shí)間為20 s~40 s，按時(shí)間平均采集的數(shù)據(jù)則可以根據(jù)采集周期適當(dāng)放寬等待響應(yīng)時(shí)間）完成傳輸。生產(chǎn)過(guò)程中的預(yù)備、通知及生產(chǎn)管理文件等都屬于生產(chǎn)管理信息。生產(chǎn)管理信息沒(méi)有明確實(shí)時(shí)性要求，與自動(dòng)化系統(tǒng)沒(méi)有直接聯(lián)系，它們是以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)摹?/p>

2.2 通信信息的傳輸

500 kV變電站應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序化操作及實(shí)施無(wú)人值班技術(shù)，數(shù)據(jù)信息在變電站與控制中心間傳送是這項(xiàng)技術(shù)實(shí)時(shí)的保證。大量信息在傳送過(guò)程中，安全自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)信息的傳輸，程序化操作的過(guò)程信息，通信實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量和響應(yīng)時(shí)間都是需要及時(shí)關(guān)注的問(wèn)題。

安全自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置信息的傳輸。500 kV電壓等級(jí)的變電站中，安全自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置的使用數(shù)量是很大的，相應(yīng)采集信息的數(shù)量也就十分龐大，加之設(shè)備運(yùn)行中各種指令信息（啟動(dòng)、報(bào)警、關(guān)閉及報(bào)告數(shù)據(jù)等）。這些信息的實(shí)時(shí)有效傳輸是變電站自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序化操作及實(shí)施無(wú)人值班技術(shù)的基礎(chǔ)。變電站內(nèi)設(shè)置繼電保護(hù)信息處理系統(tǒng)，另一方面建立繼電保護(hù)設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)一體化平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置信息的傳輸?shù)膬蓚€(gè)主要方案。繼電保護(hù)信息處理系統(tǒng)的設(shè)置可以保證信息采集后通過(guò)去昂立傳輸直接傳送到控制中心。變電站內(nèi)建立繼電保護(hù)設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)一體化平臺(tái)，是由通信系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)信息的匯集處理，經(jīng)過(guò)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換后傳送至控制中心。IEC 60870-5-103傳輸協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)以上兩種方案中信息與控制中心的傳輸，但通過(guò)繼電保護(hù)設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)一體化平臺(tái)傳輸信息時(shí)，IEC 60870-5-103傳輸協(xié)議與遠(yuǎn)動(dòng)信息在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口上運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。

程序化操作的過(guò)程信息的傳輸過(guò)程一般都是需要較快的時(shí)間完成的，如操作確認(rèn)，操作過(guò)程中報(bào)警提示，操作成功及失敗信息等。一般情況下實(shí)時(shí)信息的傳輸形式就可以滿足這些信息的傳輸要求。

通信實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量和響應(yīng)時(shí)間。站內(nèi)大量設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集、監(jiān)控類的實(shí)時(shí)信息向控制中心的傳輸一般有幾百個(gè)控制點(diǎn)，實(shí)時(shí)信息最主要的就是保證信息傳輸在較快時(shí)間內(nèi)完成，因而一般傳統(tǒng)的低速遠(yuǎn)動(dòng)傳輸通道難以滿足信息傳輸?shù)捻憫?yīng)性能。只有提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理及通信單元和控制中心主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和通信能力，并配以高速輸送的網(wǎng)絡(luò)通信方式及信息的合理精簡(jiǎn)和優(yōu)化，才能保證通信實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量和響應(yīng)時(shí)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

在500 kV變電站應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序化操作及實(shí)施無(wú)人值班技術(shù)是一項(xiàng)綜合工程，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與控制中心間信息傳輸是其中的一部分。我國(guó)現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)已經(jīng)可以滿足這項(xiàng)工程的技術(shù)要求，規(guī)章制度的保證及管理關(guān)系的理順是這項(xiàng)綜合工程實(shí)際運(yùn)行的關(guān)鍵。設(shè)備水平、人力資源及相關(guān)資源的合理分配全方位提高電網(wǎng)管理水平，確保電力行業(yè)的安全運(yùn)營(yíng)及經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)生。根據(jù)技術(shù)的發(fā)展制定與之相適應(yīng)的制度，以創(chuàng)新的思維角度來(lái)思考電網(wǎng)中技術(shù)和管理的問(wèn)題，以較小的人力投入收到最大的效果。另一方面要做好變電站的設(shè)備維護(hù)及監(jiān)督工作，設(shè)備質(zhì)量、性能及工藝水平直接關(guān)系到變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o人值守的實(shí)施?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常、穩(wěn)定運(yùn)行才能確保變電站程序化操作及實(shí)施無(wú)人值班的基礎(chǔ)，這個(gè)基礎(chǔ)中最關(guān)鍵的一環(huán)就是自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行與報(bào)警信息的真實(shí)、準(zhǔn)確。變電站內(nèi)用電系統(tǒng)也要滿足相關(guān)設(shè)備的需要，保證設(shè)備是“可控、在控”的工況下完成工作，設(shè)備的監(jiān)督維護(hù)工作要學(xué)會(huì)依靠定期試驗(yàn)和技術(shù)監(jiān)督來(lái)完成，這樣減少工作人員的負(fù)擔(dān)。按照國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范針對(duì)具體的信息傳輸需求進(jìn)行探索和研究，以滿足生產(chǎn)應(yīng)用的要求，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序化操作及實(shí)施無(wú)人值班技術(shù)在500 kV變電站中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳樹(shù)勇，宋書(shū)芳，李蘭欣等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33(8):1-7.

[2]郭日彩，李寶金，李明.500(330)kV變電站典型設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005，29(20):29-37.

[3]張沛超，高翔.數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，30(24):73-77.

作者簡(jiǎn)介

周麗群（1978—），女，漢族，江西南城人，本科，電力工程技術(shù)工程師，江西省電力公司檢修分公司，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。