變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信功能的研究

【摘 要】現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)在變電站中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，使得變電站向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。隨著智能電子裝置的飛速發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的全數(shù)字化監(jiān)控，本文對(duì)變電站的通信模式做了簡(jiǎn)要的介紹。以及變電站綜合自動(dòng)化及設(shè)計(jì)原則和要求，做了簡(jiǎn)單的分析與研究。

【關(guān)鍵詞】測(cè)控；通信單元；安全

背景

電力系統(tǒng)中常規(guī)的二次設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)代替。尤其是微機(jī)繼電保護(hù)的硬件和軟件要能和監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)和相互獨(dú)立。使用以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線和串行口等進(jìn)行測(cè)控和保護(hù)。采用兼容的多種接口形式設(shè)計(jì)，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約和通信網(wǎng)絡(luò)，可以給計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)提供保護(hù)定值或者保護(hù)動(dòng)作信息等信號(hào)，這樣可以滿足變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)人職守的要求，具有多功能的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，同時(shí)也需要具有良好的抗電磁干擾能力和較高的可靠性。這就需要具有較高的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用，具備數(shù)據(jù)開(kāi)放功能和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化程度，通過(guò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，以達(dá)到數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)。

隨著近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。通過(guò)科研機(jī)構(gòu)技術(shù)發(fā)展對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的持續(xù)改進(jìn)，可靠性和功能也不斷的提高，結(jié)構(gòu)也分成了不同的形式，到目前為止大概有如下的幾種形式：分布分散式結(jié)構(gòu)形式、分散與集中相結(jié)合、分層分面式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)形式集中式結(jié)構(gòu)形式等。

1、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的要求與特點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)核心是數(shù)據(jù)通信的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，在變電中更需要綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和其所在的特殊的環(huán)境要求，需要使得內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有一定的技術(shù)要求和特點(diǎn)：

（1）較高的可靠性。電力系統(tǒng)的特點(diǎn)就是保證可靠的運(yùn)行，包括數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行，一旦數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障則會(huì)引起變電站正常的監(jiān)控和調(diào)度命令的發(fā)布，輕則造成調(diào)度命令不能及時(shí)的執(zhí)行，重則會(huì)造成嚴(yán)重的人身傷亡和設(shè)備故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全造成嚴(yán)重的事故。

（2）實(shí)時(shí)的響應(yīng)能力。變電站的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)能實(shí)時(shí)的傳輸現(xiàn)場(chǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)和信號(hào)，同時(shí)能傳輸調(diào)度人員的調(diào)度信號(hào)也能及時(shí)的傳輸?shù)阶冸娬?，?shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)化控制。

（3）優(yōu)良的電磁兼容。高壓就會(huì)有強(qiáng)磁場(chǎng)，變電站里面有各種強(qiáng)電磁干擾，同時(shí)也會(huì)有雷擊，開(kāi)關(guān)跳閘等，會(huì)產(chǎn)生許多的電磁干擾，對(duì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)造成較大的干擾，因此變電站需要設(shè)備需要有抗電磁干擾的能力。

（4）分層的結(jié)構(gòu)層次。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通常是分布式的結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)的構(gòu)成通常是由于分層的通信系統(tǒng)，而因?yàn)槊總€(gè)層次有不同的功能，實(shí)現(xiàn)每個(gè)功能對(duì)應(yīng)的需要有相應(yīng)的通信層次的要求，這樣才能適應(yīng)每一層的網(wǎng)絡(luò)通信的要求，例如間隔層和設(shè)備層通常采取現(xiàn)場(chǎng)總線的模式，局域網(wǎng)常常應(yīng)用于變電所層，這樣針對(duì)不同的類型的信息和不同特性的信息傳遞時(shí)間要求的差異分別處理，可以保證保證通信網(wǎng)的安全性和可靠性，提供電力信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2、變電站綜合自動(dòng)化通信連接

2.1通信單元和測(cè)控單元的連接

現(xiàn)代先進(jìn)的變電站一般采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，尤其是現(xiàn)場(chǎng)總線型通信方式應(yīng)用的最多。實(shí)際應(yīng)用中現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)通過(guò)多點(diǎn)共享集成的一種廣播通信信道網(wǎng)，和以前的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信信道網(wǎng)相比，具有傳輸速率高，信號(hào)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，與以往的星形網(wǎng)二接點(diǎn)法形成的間通信不同，需通過(guò)中心接點(diǎn)往往造成數(shù)據(jù)的誤差，而是采用了一條總線上連接各接點(diǎn)的方式，這樣就可以把信息分級(jí)傳播，將具有傳輸優(yōu)先級(jí)的信息安排在前面?zhèn)鬏?，通過(guò)自動(dòng)上送，和多路偵聽(tīng)的方式，可以有效的解決CPU系統(tǒng)中存在的突發(fā)事件和信息傳輸處理等方面的問(wèn)題，讓變電站可以真實(shí)的了解各類信息的流程，滿足不同信息的相應(yīng)要求，這樣隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速而為變電站真正的實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

這與變電站各類信息有不同傳輸響應(yīng)時(shí)間的要求是相適應(yīng)的二變電站自動(dòng)化已大規(guī)模推廣并已有大量變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，作為“樞紐工程”的通信系統(tǒng)，必須采用雙網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。在通信媒介方面，考慮到電磁的影響，光纖是較為理想的通信媒介。變電站內(nèi)的電磁環(huán)境復(fù)雜，而光纖作為通信的傳輸介質(zhì)，由于數(shù)據(jù)是以光信號(hào)在光纖中傳送，不受電磁干擾的影響，同時(shí)光纖可傳輸?shù)男畔⒘枯^電纜大幅提高，且數(shù)據(jù)的傳輸距離基本不受限制。

2.2當(dāng)?shù)赜?jì)算機(jī)和通信單元方面

由于利用變電站自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，因此其傳遞的信息容量將很大，要傳遞監(jiān)控、保護(hù)的信息，還要傳遞數(shù)字電量、錄波及其它安全自動(dòng)裝置的信息。由于計(jì)算機(jī)及LAN技術(shù)己十分成熟，利用LAN技術(shù)來(lái)傳輸信息已成為近距離計(jì)算機(jī)通信的優(yōu)選方案。從系統(tǒng)整體的可靠性考慮，應(yīng)配備雙通信單元、雙以太網(wǎng)、雙計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸及管理，該方案的通信媒介大多采用雙絞線。

2.3控制中心之間的連結(jié)

控制中心的連接突出表現(xiàn)在通道和通信協(xié)議上。在通信通道上，有傳統(tǒng)的微波、載波、光纖、衛(wèi)星等傳輸鏈路，這些通道基本上是專線或臨時(shí)專線。而近年發(fā)展起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可為其提供一個(gè)或多個(gè)虛擬通道，尤其是國(guó)家電力一般數(shù)據(jù)網(wǎng)的建立，為這種數(shù)據(jù)傳輸方式提供了強(qiáng)有力的手段。

3、變電站綜合自動(dòng)化通信安全需求

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的安全需求，通常是對(duì)防范異常信息修改或破壞對(duì)信息及時(shí)可靠地訪問(wèn)和使用，對(duì)在信息訪問(wèn)和公開(kāi)方面，防護(hù)性的被授權(quán)的限制要求較低。根據(jù)指導(dǎo)文件，確定綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)的主要安全需求如下：訪問(wèn)控制采取高強(qiáng)度的訪問(wèn)控制策略，確保資源只能被適當(dāng)?shù)娜藛T訪問(wèn)，特別對(duì)于此通信網(wǎng)在特定情況下，如緊急事件允許訪問(wèn)機(jī)制被繞過(guò)識(shí)別和認(rèn)證、核對(duì)用戶設(shè)備的過(guò)程，并在認(rèn)證過(guò)程中對(duì)驗(yàn)證信息做模糊反饋，物理及環(huán)境安全圍繞物質(zhì)資產(chǎn)在破壞誤用及盜竊等方面的保護(hù)，包括物理訪問(wèn)控制物理邊界及監(jiān)管，還要防止環(huán)境對(duì)物質(zhì)資產(chǎn)的威脅。信息系統(tǒng)及通信保護(hù)從網(wǎng)絡(luò)入侵中保護(hù)信息系統(tǒng)及通信連接，包括安全功能隔離、拒絕服務(wù)保護(hù)、使用邊界保護(hù)、設(shè)備使用加密機(jī)制保護(hù)、信息機(jī)密性和完整性等。

3.1變電站通信安全的應(yīng)用

由于通信在變電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用非常的重要，因此，對(duì)變電站的改造，使其完成向著綜合自動(dòng)化方向的提升，就需要對(duì)通信信息安全加以重視。變電站中的各種保護(hù)信號(hào)的數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)東裝置的控制都需要通過(guò)信息通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，借助信息的交換，和信息的共享，可以有效的降低站內(nèi)設(shè)備和電纜的使用量，增強(qiáng)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視變電站，可以從系統(tǒng)上提高了變電站綜合自動(dòng)化的水平，也可以有效的提高變電站的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行和安全運(yùn)行的時(shí)間，對(duì)電網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展有積極的意義。同時(shí)使用先進(jìn)的和標(biāo)準(zhǔn)化的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)今后變電站改造的可擴(kuò)充性和開(kāi)放性的建設(shè)具有重要的作用。

4、結(jié)論

隨著微型計(jì)算機(jī)保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也在不斷的提高和不斷的發(fā)展完善中，各種監(jiān)控系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)高效率和集成化的使用，將通信網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算和設(shè)備相結(jié)合，遠(yuǎn)方監(jiān)控與操作發(fā)展技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)了無(wú)人值守變電站技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，提高的人員的效率，也提高的設(shè)備的可靠性，使得電網(wǎng)向著更高效和更安全，穩(wěn)定的方向運(yùn)行發(fā)展。