變電站自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)雙平面?zhèn)鬏敻脑旒夹g(shù)探討

摘要：文章探討了網(wǎng)絡(luò)雙平面?zhèn)鬏敻脑旒夹g(shù)，并在實(shí)際改造經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)各種改造技術(shù)方案加以比較和總結(jié)，為有類(lèi)似雙平面?zhèn)鬏敻脑煺咭约安痪煤蠹磳㈤_(kāi)始的低電壓等級(jí)（35kV）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)雙平面?zhèn)鬏敻脑焯峁┙梃b。

關(guān)鍵詞：變電站；自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)；雙平面網(wǎng)絡(luò)傳輸；規(guī)約轉(zhuǎn)換；通訊集中管理；通訊改造 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文章編號(hào)：1009-2374（2016）13-0036-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.018

1 變電站內(nèi)傳輸現(xiàn)狀

目前，變電站綜自系統(tǒng)具備雙通信機(jī)，雙機(jī)采用主備冗余備用方式運(yùn)行。主備機(jī)上都僅具備一個(gè)對(duì)外通信的網(wǎng)絡(luò)接口，配置原接入網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)A接入網(wǎng)）的IP地址，通過(guò)A接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與調(diào)度主站系統(tǒng)的IEC104規(guī)約通訊。

與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通信的調(diào)度主站系統(tǒng)一般都有多套：（1）省主站系統(tǒng)至少兩套：省主站系統(tǒng)、省備調(diào)系統(tǒng)；（2）地調(diào)主站系統(tǒng)兩套：市主站系統(tǒng)、市備調(diào)系統(tǒng)。

2 改造目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信機(jī)雙機(jī)“雙主模式”，通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面同時(shí)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊。

由于各種原因，這三個(gè)變電站綜自系統(tǒng)無(wú)法做出雙主通信模式，或者通過(guò)換主板、加板卡等方式改造的成本太大，常規(guī)方法無(wú)法達(dá)到改造目標(biāo)。

通過(guò)調(diào)研，綜觀國(guó)內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)情況，提出了新的技術(shù)改造思路：在變電站內(nèi)增加通信網(wǎng)關(guān)機(jī)（規(guī)約轉(zhuǎn)換器），來(lái)實(shí)現(xiàn)綜自系統(tǒng)通過(guò)雙平面與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊的目的。

3 具體實(shí)現(xiàn)方式

3.1 方式一

增加一臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，與綜自系統(tǒng)通過(guò)直連方式，采用IEC104規(guī)約通訊。通信網(wǎng)關(guān)機(jī)接入A網(wǎng)和新接入網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)B接入網(wǎng)），與調(diào)度主站進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊，其方案描述如下：（1）現(xiàn)場(chǎng)綜自系統(tǒng)直接連入通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，通信網(wǎng)關(guān)首先與綜自A機(jī)嘗試規(guī)約通訊，若與綜自A機(jī)通訊失敗，則嘗試與綜自B機(jī)規(guī)約通訊，但同

一時(shí)間只能與一臺(tái)綜自主機(jī)進(jìn)行規(guī)約通訊；（2）綜自主機(jī)將主站地址改為通信網(wǎng)關(guān)機(jī)地址，通過(guò)兩條IEC104規(guī)約鏈路分別向通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)送省調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)和地調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)；（3）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)A接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊；（4）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)同時(shí)通過(guò)B接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊；（5）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)采集變電站綜自系統(tǒng)的SCADA數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度主站系統(tǒng)，同時(shí)接收各個(gè)調(diào)度主站系統(tǒng)的遙控命令并下發(fā)給變電站綜自系統(tǒng)。

改造后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：（1）綜自系統(tǒng)只與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊；（2）調(diào)度主站只與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊。

該方式的缺點(diǎn)：（1）綜自系統(tǒng)自身需要重新設(shè)置地址（與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)設(shè)置同一網(wǎng)段的私網(wǎng)地址）；（2）綜自系統(tǒng)需將通信網(wǎng)關(guān)機(jī)的私網(wǎng)地址設(shè)置為主站地址；（3）綜自系統(tǒng)都通過(guò)一個(gè)主站地址同時(shí)送兩路（省調(diào)和地調(diào)）點(diǎn)表信息，綜自主機(jī)設(shè)置復(fù)雜；（4）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)存在單點(diǎn)故障，而一旦發(fā)生故障，因綜自系統(tǒng)主站地址已改變，無(wú)法直接將站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)接在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上運(yùn)行。

3.2 方式二

針對(duì)方式一的缺點(diǎn)，本方案中配置2臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，分別與綜自A機(jī)和綜自B機(jī)通過(guò)私網(wǎng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊，并通過(guò)A接入網(wǎng)和B接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊。2臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)采用“雙主模式運(yùn)行”，其方案描述如下：（1）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)私網(wǎng)與綜自系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊，通信網(wǎng)關(guān)機(jī)先與綜自A機(jī)嘗試規(guī)約通訊，若與綜自A機(jī)通訊失敗，則嘗試與綜自B機(jī)規(guī)約通訊，但同一時(shí)間只與一臺(tái)綜自主機(jī)進(jìn)行規(guī)約通訊；（2）綜自主機(jī)將兩臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)的私網(wǎng)地址設(shè)置成主站地址，建立兩條IEC104規(guī)約通訊鏈路，其中一條用于發(fā)送省調(diào)點(diǎn)表信息數(shù)據(jù)，另一條用于發(fā)送地調(diào)點(diǎn)表信息數(shù)據(jù)；（3）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)A接入網(wǎng)和B接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊；（4）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)采集綜自系統(tǒng)的SCADA數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度主站系統(tǒng)，同時(shí)接收各個(gè)調(diào)度主站系統(tǒng)的遙控命令并下發(fā)給變電站綜自系統(tǒng)。

改造后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖5所示。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：（1）綜自系統(tǒng)只與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊；（2）調(diào)度主站只與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊；（3）兩臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)互備解決了通信網(wǎng)關(guān)機(jī)故障引起的問(wèn)題。

該方式的缺點(diǎn)：（1）綜自系統(tǒng)自身需要重新設(shè)置私網(wǎng)地址；（2）綜自系統(tǒng)需重新設(shè)置主站地址；（3）通過(guò)一個(gè)主站地址同時(shí)送兩路點(diǎn)表信息，綜自主機(jī)設(shè)置復(fù)雜；（4）需要購(gòu)置2臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，成本較高。

3.3 方式三

增加一臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，通過(guò)A接入網(wǎng)交換機(jī)與綜自系統(tǒng)采用IEC104規(guī)約通訊，通過(guò)B接入網(wǎng)與調(diào)度主站進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊。

其方案描述如下：（1）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)A接入網(wǎng)交換機(jī)與綜自系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊，通信網(wǎng)關(guān)先與綜自A機(jī)嘗試規(guī)約通訊，若與綜自A機(jī)通訊失敗，則嘗試與綜自B機(jī)規(guī)約通訊，但同一時(shí)間只與一個(gè)綜自主機(jī)進(jìn)行規(guī)約通訊；（2）綜自主機(jī)通過(guò)兩條IEC104規(guī)約鏈路分別向通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)送省調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)和地調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)；（3）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)B接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊；（4）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)采集變電站綜自系統(tǒng)的SCADA數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度主站系統(tǒng)，同時(shí)接收各個(gè)調(diào)度主站系統(tǒng)的遙控命令并下發(fā)給變電站綜自系統(tǒng)；（5）綜自主機(jī)保持A接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊不變。

改造后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖7所示。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)度主站通過(guò)A接入網(wǎng)與綜自主機(jī)直接通訊，通過(guò)B接入網(wǎng)與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊；（2）由于該方式中沒(méi)有改變綜自主機(jī)以及調(diào)度主站原有的通信方式，所以即使通信網(wǎng)關(guān)故障也不影響原有的通信鏈路的通訊。

該方式的缺點(diǎn)：（1）需要在綜自主機(jī)中增加設(shè)置一個(gè)主站地址；（2）通過(guò)一個(gè)主站地址同時(shí)送兩路點(diǎn)表信息，綜自主機(jī)設(shè)置復(fù)雜；（3）當(dāng)A接入網(wǎng)交換機(jī)故障時(shí)，所有數(shù)據(jù)通訊全部中斷。

3.4 方式四

針對(duì)方式三的缺點(diǎn)，改變通信網(wǎng)關(guān)機(jī)與綜自系統(tǒng)的通信方式。通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)串口（借用現(xiàn)有的與地調(diào)通訊的串口）與綜自系統(tǒng)進(jìn)行IEC101規(guī)約通訊。通過(guò)這個(gè)串口，接收地調(diào)點(diǎn)表信息。

其方案描述如下：（1）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)串口與綜自系統(tǒng)連接，通信網(wǎng)關(guān)首先與綜自A機(jī)嘗試IEC101規(guī)約通訊，若與綜自A機(jī)通訊失敗，則嘗試與綜自B機(jī)規(guī)約通訊，但同一時(shí)間只與一臺(tái)綜自主機(jī)進(jìn)行規(guī)約通訊；（2）綜自系統(tǒng)通過(guò)IEC101規(guī)約鏈路向通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)送地調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)；（3）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)從地調(diào)點(diǎn)表中挑選出省調(diào)所需信息組成省調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)；（4）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)B接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊；（5）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)采集變電站綜自系統(tǒng)的SCADA數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度主站系統(tǒng)，同時(shí)接收各個(gè)調(diào)度主站系統(tǒng)的遙控命令并下發(fā)給變電站綜自系統(tǒng)；（6）綜自系統(tǒng)保持A接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊不變。

改造后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖9所示：

該方式的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)度主站通過(guò)A接入網(wǎng)與綜自主機(jī)直接通訊，通過(guò)B接入網(wǎng)與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊；（2）由于該方式中，沒(méi)有改變綜自主機(jī)以及調(diào)度主站原有的通信方式，所以即使通信網(wǎng)關(guān)機(jī)故障，也不影響原有的通信鏈路的通訊。

該方式的缺點(diǎn)：省調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)需要通信網(wǎng)關(guān)機(jī)在地調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)中抽取，通信網(wǎng)關(guān)機(jī)功能要求復(fù)雜，需要通信網(wǎng)關(guān)機(jī)廠家開(kāi)發(fā)新功能。

3.5 方式五

其方案描述如下：（1）綜自系統(tǒng)通過(guò)原與地調(diào)通信的串口以IEC101規(guī)約向通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)送地調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)，綜自系統(tǒng)通過(guò)新增串口以IEC101規(guī)約向通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)送省調(diào)點(diǎn)表數(shù)據(jù)；（2）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)首先與綜自A機(jī)嘗試串口IEC101規(guī)約通訊，若與綜自A機(jī)通訊失敗，則嘗試與綜自B機(jī)通訊，但同一時(shí)間只與一臺(tái)綜自主機(jī)進(jìn)行串口IEC101規(guī)約通訊；（3）通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)B接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊；（4）綜自系統(tǒng)通過(guò)A接入網(wǎng)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊，即保持原來(lái)的通訊方式不變。

改造后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖11所示。

其邏輯連接關(guān)系如圖12所示。

該方式的優(yōu)點(diǎn)：主站通過(guò)A接入網(wǎng)與綜自系統(tǒng)直接通訊，通過(guò)B接入網(wǎng)與通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通訊，兩路通訊互備，真正達(dá)到“雙主模式”的要求。

該方式的缺點(diǎn)：需在綜自系統(tǒng)上增加一路串口傳輸設(shè)置，不過(guò)幾乎所有綜自系統(tǒng)通信機(jī)上都具備至少2路以上串口傳輸能力，因此僅需軟件設(shè)置，不需要做硬件擴(kuò)充。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合工程實(shí)際和現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段，探討網(wǎng)絡(luò)雙平面?zhèn)鬏敻脑旒夹g(shù)，并在實(shí)際改造經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)各種改造技術(shù)方案加以比較和總結(jié)，從安全經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，研究比較了5種基于規(guī)約轉(zhuǎn)換方式的實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信機(jī)雙機(jī)“雙主模式”，通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面同時(shí)與調(diào)度主站系統(tǒng)進(jìn)行IEC104規(guī)約通訊。綜合比較5種方式的優(yōu)劣，方式五是一個(gè)最簡(jiǎn)單易行且比較經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法。本文為有類(lèi)似雙平面?zhèn)鬏敻脑煺咭约安痪煤蠹磳㈤_(kāi)始的低電壓等級(jí)（35kV）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)雙平面?zhèn)鬏敻脑焯峁┘夹g(shù)借鑒。

作者簡(jiǎn)介：高夏生（1963-），男，安徽省電力公司高級(jí)工程師，研究方向：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）