變電站實(shí)時系統(tǒng)與主站之間的傳輸控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議的構(gòu)建

變電站實(shí)時系統(tǒng)與主站之間的傳輸控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議的構(gòu)建

1實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)默F(xiàn)狀1.1模擬和數(shù)字通道的模擬模擬或數(shù)字通道的通信接口是禎米板或光隔。雖然模型板經(jīng)常失敗，但可以確認(rèn)沒有明顯的異常跡象。光帶負(fù)荷能力不穩(wěn)定，需要觸發(fā)此操作。模擬、數(shù)字通道的接線環(huán)節(jié)多,從通信設(shè)備的PCM出口(四線/三線)配線架,轉(zhuǎn)到線務(wù)的統(tǒng)一配線架,再到自動化機(jī)房的前置配線架。多重的通信電纜轉(zhuǎn)接、收發(fā)及其正負(fù)容易顛倒,某一環(huán)節(jié)的電纜接觸不良或斷線故障,而排查故障往往會耗費(fèi)較多的人力和時間。1.2前置接口設(shè)備變電站端和遠(yuǎn)方主站端自動化系統(tǒng)收發(fā)模擬或數(shù)字信號時,均需專門的前置接口設(shè)備,如串口服務(wù)器或?qū)Ｓ枚喙δ懿蹇?。硬件?biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,軟件的調(diào)試、設(shè)置量也不小。1.3傳統(tǒng)傳輸模式速率低、信息量少。近兩年變電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量、種類和傳輸?shù)哪康牟粩嘣鲩L,傳統(tǒng)的傳輸模式600～1200b/s的帶寬已無法滿足無人值守變電站的大信息量傳輸?shù)男枰?特別是在事故情況下大量的微機(jī)保護(hù)報(bào)文的上傳會產(chǎn)生擁堵現(xiàn)象。同時,傳統(tǒng)的傳輸模式也無法有效利用通信技術(shù)發(fā)展帶來的高可靠性、高寬帶的通信資源。現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)增加通信接口時,存在著老設(shè)備改造難度大、在運(yùn)行設(shè)備施工工程量大等實(shí)際困難,而且新增的通信接口仍是串口通信,速率提高有限,所以合理的做法應(yīng)是結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)的更新?lián)Q代采用更先進(jìn)的傳輸模式。采用轉(zhuǎn)發(fā)模式也存在較大弊端。例如當(dāng)調(diào)度主站系統(tǒng)和集控中心系統(tǒng)都需要對同一個變電站遙控時,由于下行通道僅與集控中心連接,因而此時調(diào)度主站電壓/無功優(yōu)化自動控制(AVC)功能對電容器和變壓器檔位的遙控就必須經(jīng)過集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā),同樣,配網(wǎng)事故自動隔離/分析/恢復(fù)(DA)功能對10kV線路開關(guān)遙合若采用轉(zhuǎn)發(fā)模式則也需由集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)。2與變電站監(jiān)控系統(tǒng)的連接主網(wǎng)調(diào)度對變電站實(shí)時數(shù)據(jù)的需求。調(diào)度中心作為電網(wǎng)調(diào)度的業(yè)務(wù)部門,對來源于變電站監(jiān)控系統(tǒng)采集的電網(wǎng)潮流和運(yùn)行方式的數(shù)據(jù),AVC、自動發(fā)電控制(AGC)的應(yīng)用,使主網(wǎng)調(diào)度SCADA主站系統(tǒng)對變電站信息的需求從簡單的兩遙增加到四遙。集控中心對變電站實(shí)時數(shù)據(jù)的需求。近兩年陸續(xù)建立的集控中心,負(fù)責(zé)對所轄區(qū)域內(nèi)的變電站進(jìn)行監(jiān)控,因此集控中心系統(tǒng)需要與變電站監(jiān)控系統(tǒng)建立雙向連接,實(shí)現(xiàn)四遙功能。分區(qū)供電局配網(wǎng)對變電站實(shí)時數(shù)據(jù)的需求。配網(wǎng)調(diào)度不僅需要變電站10kV的兩遙信息作為調(diào)度參考,DA功能的實(shí)施也要求配電子站能遙合10kV線路開關(guān),并接收相應(yīng)的保護(hù)事件作為DA啟動的條件和遙合的安全閉鎖依據(jù),因此配電自動化系統(tǒng)也需要與變電站監(jiān)控系統(tǒng)建立四遙的雙向傳輸。上下級調(diào)度主站對變電站實(shí)時數(shù)據(jù)的需求。變電站信息的主要使用和維護(hù)者是地區(qū)電業(yè)局,但上級省中調(diào)、網(wǎng)調(diào)和下級縣調(diào)也需要監(jiān)視相關(guān)的變電站實(shí)時數(shù)據(jù),因此兩遙數(shù)據(jù)需上傳下發(fā)省、縣調(diào)。變電站電能量采集數(shù)據(jù)的共享。變電站內(nèi)各電壓等級的電能量數(shù)據(jù)通過自動采集系統(tǒng)發(fā)送給網(wǎng)省調(diào)度、地區(qū)調(diào)度和分區(qū)供電局調(diào)度,甚至營銷系統(tǒng)。3過專線網(wǎng)絡(luò)傳輸模式綜合以上的需求分析,不論是SCADA四遙信息還是電能量等其他實(shí)時、準(zhǔn)實(shí)時數(shù)據(jù),變電站信息與多主站系統(tǒng)的雙向信息交互是電網(wǎng)發(fā)展的需要,各主站系統(tǒng)之間的橫向?qū)崟r數(shù)據(jù)交換也會增加?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)普遍采用同步數(shù)字體制/準(zhǔn)同步數(shù)字體制(SDH/PDH)加光纖構(gòu)建n×2M專線,通過專線組成傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議(TCP/IP)通信網(wǎng),此模式為信息傳輸提供了安全、穩(wěn)定、可靠的硬件傳輸平臺,帶寬從2Mbit/s到n×2Mbit/s可調(diào)。此類通信網(wǎng)有豐富的標(biāo)準(zhǔn)化硬件設(shè)備可供選擇,且組成簡捷,接入方便,抗干擾能力較強(qiáng)。其次,變電站監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動化改造以來,各監(jiān)控設(shè)備廠家的綜合自動化產(chǎn)品都具備分層分布結(jié)構(gòu),功能模塊化,后續(xù)可開發(fā)能力強(qiáng),可以以很小的成本實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化或本身就支持網(wǎng)絡(luò)化接口。更重要的是近兩年被廣泛使用的IEC60870-5-104網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)動規(guī)約,由于其具有良好的標(biāo)準(zhǔn)確定性、業(yè)務(wù)可擴(kuò)充性、傳輸大容量性,并且在理論上可與無限多的遠(yuǎn)方控制中心實(shí)現(xiàn)互聯(lián)等特點(diǎn),因而已得到大多數(shù)自動化設(shè)備提供商的認(rèn)可并被使用。這為實(shí)施實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化提供了軟件基礎(chǔ)。因此,在電網(wǎng)系統(tǒng)快速發(fā)展的迫切需求下,采用IEC60870-5-104網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)動規(guī)約,構(gòu)筑電力自動化信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸方案。3.1u2009dk-需要基于2Mbit/s光纖通信網(wǎng)和104規(guī)約的組合,變電站站控層按以太網(wǎng)構(gòu)建,與上級主站采用104通信規(guī)約,主站端專門開發(fā)104規(guī)約專用接入平臺軟件,該平臺可兼容各監(jiān)控廠家的擴(kuò)展104規(guī)約。主站和變電站兩側(cè)通信接口采用交換機(jī)、同軸纜和普通網(wǎng)絡(luò)線或尾纖等通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,完全替代傳統(tǒng)的CDT模擬/數(shù)字傳輸。以變電站網(wǎng)絡(luò)通信路由器或三層交換機(jī)作為接入多級主站的匯接點(diǎn),各系統(tǒng)獲取的變電站信息不必經(jīng)過其他系統(tǒng)轉(zhuǎn)接。IEC60870-5-104規(guī)約能夠建立不同的鏈路對應(yīng)不同系統(tǒng)的多個IP,不同鏈路數(shù)據(jù)互不干擾,實(shí)現(xiàn)上下行雙向同時連接。一般情況下,綜合自動化系統(tǒng)104規(guī)約可以支持8×2個鏈路與多級主站同時連接,足以滿足未來若干年發(fā)展的需要。在通信方面,目前光纖建設(shè)一般都形成環(huán)網(wǎng),通過路由器組網(wǎng)各系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)共享2M通道,科學(xué)合理地利用通信資源。3.2數(shù)據(jù)互通的業(yè)務(wù)可擴(kuò)充性在中調(diào)、地調(diào)、配調(diào)主站系統(tǒng)之間的實(shí)時數(shù)據(jù)交換,包括四遙SCADA信息、電量數(shù)據(jù)及AVC等,也可以基于IEC60870-5-104規(guī)約實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化傳輸。采用IEC60870-5-104網(wǎng)絡(luò)規(guī)約實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互傳具有業(yè)務(wù)可擴(kuò)充性的特點(diǎn)。在系統(tǒng)間建立的IEC104應(yīng)用鏈路上可以通過多種類型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)方式可采用不同公用地址,也可采用專用定義的業(yè)務(wù)ASDU進(jìn)行專用定義。如福建中調(diào)與地調(diào)主站系統(tǒng)之間單個物理通道IEC104應(yīng)用鏈路上傳輸?shù)?包含AVC下達(dá)指示、上傳可控容量,以及實(shí)量SCADA遙測遙信數(shù)據(jù)的傳輸,它們對應(yīng)的系統(tǒng)分別AVC和SCADA。這一特點(diǎn)對于傳輸數(shù)據(jù)量較少的不同類信息,可以合并共享同一物理通道的同一鏈路,在實(shí)際應(yīng)用中非常有益。4網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膰L試4.12數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用2003年福建省中調(diào)統(tǒng)一建設(shè)了全省基于SDH光纖環(huán)網(wǎng)上路由器組成的數(shù)據(jù)三級網(wǎng),該網(wǎng)絡(luò)平臺承載了220kV變電站的SCADA數(shù)據(jù)、關(guān)口電量信息、故障信息系統(tǒng)信息,以及AVC信息、電力市場相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)三級網(wǎng)的建設(shè)為廈門局220kV變電站實(shí)時數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),使變電站內(nèi)不同類型的信息可以共享物理通道,這是傳統(tǒng)傳輸模式無法做到的。通信接口設(shè)備只有路由器和網(wǎng)橋,其余為網(wǎng)絡(luò)線和2M同軸纜等標(biāo)準(zhǔn)通用設(shè)備,中間不再需要MODEM、串口、多層配線架等速率低而故障率較高的環(huán)節(jié),結(jié)構(gòu)簡單。其他主站系統(tǒng)需要的變電站信息可以由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口引出到通信端口,直接建立互聯(lián)。另一路網(wǎng)橋接入的2M通道作為備用通道專門傳輸SCADA四遙重要數(shù)據(jù)。4.2-1332m網(wǎng)絡(luò)傳輸模式在廈門電業(yè)局的調(diào)度主站和集控中心系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)模式接入變電站信號,硬件的投資很小,增加了對應(yīng)的網(wǎng)橋、路由器或交換機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)線、2M同軸纜,傳統(tǒng)的前置接口設(shè)備、各通信樓層之間的通信電纜轉(zhuǎn)接全部免去。增加了公用IEC104網(wǎng)絡(luò)軟件模塊,以替代傳統(tǒng)的前置模塊。自第一個IEC60870-5-1042M通道網(wǎng)絡(luò)傳輸模式在廈門電業(yè)局李林變電站投運(yùn)至今,共有9個變電站采用該模式。運(yùn)行1年多來,網(wǎng)絡(luò)通信傳輸模式與傳統(tǒng)的通信模式之間的優(yōu)劣差距非常明顯:網(wǎng)絡(luò)傳輸模式能夠方便地實(shí)現(xiàn)一個變電站監(jiān)控系統(tǒng)對多類主站的直采直送,符合國網(wǎng)公司對生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸要求。網(wǎng)絡(luò)傳輸模式速率大大高于傳統(tǒng)的CDT模式,信息流在自動化接口部分的瓶頸自然消失。網(wǎng)絡(luò)傳輸模式在通信與自動化之間的硬件接口簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化、抗干擾能力強(qiáng),穩(wěn)定可靠,故障率明顯減少。多主站系統(tǒng)對一個變電站的遙控?zé)o需經(jīng)過多重轉(zhuǎn)發(fā),可直接通過網(wǎng)絡(luò)鏈路下達(dá)到變電站,環(huán)節(jié)少,實(shí)進(jìn)響應(yīng)性能較高。各系統(tǒng)的遙控命令無需轉(zhuǎn)發(fā)也避免了遙控操作沖突、爭搶時間的現(xiàn)象。不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)庫交叉較少,維護(hù)和管理界限清晰。基于網(wǎng)絡(luò)IEC104平臺的系統(tǒng)之間互聯(lián),可擴(kuò)展性良好?；诰W(wǎng)絡(luò)化的傳輸,可以利用路由器使變電站不同類型系統(tǒng)的信息上傳時共用一個物理通道,集約了實(shí)時、準(zhǔn)實(shí)時信息的傳輸,有效地共享復(fù)用同一物理通道。5網(wǎng)絡(luò)模型的安全系統(tǒng)自動化信息網(wǎng)絡(luò)化傳輸在地區(qū)電業(yè)局和省中調(diào)的試點(diǎn)成功,證實(shí)了采用網(wǎng)絡(luò)化通信模式能夠解決長期以來傳統(tǒng)的傳輸通信存在的弊端,同時也能夠解決