自動化前置建設(shè)系統(tǒng)論文
摘要：調(diào)度自動化前置系統(tǒng)是SCADA/EMS系統(tǒng)的橋梁，它影響著自動化數(shù)據(jù)傳輸，前置系統(tǒng)選擇的好壞直接影響整個自動化系統(tǒng)的性能，該文就前置系統(tǒng)進行探討。
關(guān)鍵詞：通道路由切換前置系統(tǒng)
電力系統(tǒng)調(diào)度自動化前置系統(tǒng)擔(dān)負著與各變電站自動化裝置之間數(shù)據(jù)通訊及規(guī)約解釋等任務(wù)，在主站和子站之間，通過各種通道傳送后，經(jīng)調(diào)制或解調(diào)，智能切換后送給主站或子站，是SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)與橋梁。但隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，前置系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展速度也很快，下面將就縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)升級時前置系統(tǒng)的建設(shè)作如下探討。
1通道路由的選擇
變電站遠動信息傳輸通道的選用應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有通信網(wǎng)方式和遠動傳輸規(guī)約模式?jīng)Q定。我市農(nóng)村電力信息網(wǎng)已建成，逐步由過去單一的模擬通道(如載波)或數(shù)字通道(如擴頻)等，過渡到以光纖聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)通信，具備多路4E/M模擬通道、232數(shù)字通道、10/100M以太網(wǎng)等多種通道傳輸模式。
新建變電站通道路由選用方案：目前新建變電站一般都新上光纖通道，遠動信息傳輸規(guī)約以104規(guī)約為主，應(yīng)首先選用10/100M以太網(wǎng)通道為主通道�？紤]調(diào)度實時控制信息要滿足電力系統(tǒng)二次安全防護要求，自動化信息網(wǎng)絡(luò)傳輸通道不與MIS網(wǎng)通道共用，在變電站常使用通信網(wǎng)獨立的2M電路，通過10M/2M協(xié)議轉(zhuǎn)換，在SDH電路上傳輸，再由2M/10M協(xié)議轉(zhuǎn)換的傳輸方式。同時考慮兼顧已有的通信方式，可選用4E/M模擬通道或232數(shù)字通道作為備用通道傳輸CDT或101規(guī)約的遠動信息。
已建變電站通道路由選用方案：選用4E/M模擬通道或232數(shù)字通道，通信速率在600~1200bit/s。4E/M模擬通道和232數(shù)字通道選用原則：一般變電站通信匯總機首先有232數(shù)字信號出來，如何考慮選用232數(shù)字通道還是4E/M模擬通道呢？選用哪種通道，要考慮現(xiàn)場的具體情況。4E/M模擬通道在傳輸距離和抗干擾方面要優(yōu)于232數(shù)字通道，但4E/M模擬通道在傳輸速率方面低于232數(shù)字通道，并且要增加調(diào)制、解調(diào)環(huán)節(jié)。若遠動裝置離傳輸設(shè)備距離較遠，大于15m，周圍環(huán)境電磁干擾較強且傳輸信息量不太多時可選用4E/M模擬通道；若遠動裝置離傳輸設(shè)備距離較近，傳輸設(shè)備有232數(shù)字通道接口，可優(yōu)先選用232數(shù)字通道；若遠動裝置離傳輸設(shè)備距離較遠又需用232數(shù)字通道接口時，應(yīng)在遠動裝置和傳輸設(shè)備側(cè)加裝對應(yīng)的長線驅(qū)動設(shè)備。信號電纜要求使用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地，敷設(shè)時避開強電，電纜盡可能短。如果對已建變電站的通信規(guī)約進行改造為104通信規(guī)約，那么還可考慮首先選用10/100M以太網(wǎng)通道路由。
對每個站備用通道路由的考慮。按照無人值班變電站的運行管理規(guī)定，每個站要有具備不同路由性質(zhì)的雙通道。目前我市光纖通信網(wǎng)已建成，根據(jù)現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，縣級調(diào)度自動化數(shù)據(jù)傳輸雙通道的選擇方案：對于環(huán)網(wǎng)通信上的站點，如果站點光設(shè)備運行可靠，可認為具備雙通道運行。對于不是環(huán)網(wǎng)節(jié)點的站點或光設(shè)備運行不可靠的環(huán)網(wǎng)站點應(yīng)考慮選用另一通道性質(zhì)的路由。而光纖通信建成以前運行的傳輸設(shè)備，如載波、擴頻設(shè)備等，技術(shù)已比較成熟，并已積累了豐富的運行經(jīng)驗，不應(yīng)一下都停役。若設(shè)備運行穩(wěn)定，應(yīng)予保留，繼續(xù)加強維護，為自動化信息傳輸提供一個備用通道，增強調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
2通道設(shè)備
通道設(shè)備指：調(diào)制解調(diào)器、光電隔離板（或長線驅(qū)動器）、交換機，其作用是適配通道信號。
一般情況下，若通道信號為模擬調(diào)制信號，應(yīng)選用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）；若通道信號為RS-232數(shù)字信號，應(yīng)選用光電隔離板；若通道信號為RS-232數(shù)字信號且信號電纜較長時，應(yīng)采用長線驅(qū)動器并在遠端加裝對應(yīng)的長線驅(qū)動設(shè)備。由于終端服務(wù)器只能接收異步信號，部分型號通道設(shè)備上具有同/異步轉(zhuǎn)換裝置，用于接收同步信號。通道設(shè)備型號，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實際情況及設(shè)計規(guī)劃而確定。
現(xiàn)在智能通道板已大量投入使用，改變了傳統(tǒng)的通道切換模式。智能通道板實際上是一種可編程的'MODEM板，可通過程序控制通道板在輸入的主備通道之間切換，前置機與通道板采用內(nèi)部協(xié)議進行通信。其優(yōu)點是不需要通道切換柜，簡化了前置系統(tǒng)接線，提高了系統(tǒng)可靠性，同時又降低了成本。雙通道切換根據(jù)接收電平和誤碼率自動切換。通道切換除了可以自動切換外，還應(yīng)具有人工切換的能力。
3前置系統(tǒng)切換技術(shù)
前置系統(tǒng)可實現(xiàn)一個廠站的多通道的處理，即我們所說的廠站通信的多元問題，應(yīng)具備在不同的通道上，可以是不同的通信介質(zhì)也可以是不同的通信規(guī)約，其中一條通道是主要的，其它通道則為備用的。它能夠方便實現(xiàn)104規(guī)約同其它規(guī)約的主備切換，并做到切換層位于數(shù)據(jù)層。前置系統(tǒng)切換可以完成對上行雙通道信號及下行信號的切換選擇，切換時不丟失原始數(shù)據(jù)。前置系統(tǒng)切換有兩種切換方式：
整機切換方式：當(dāng)切換指令切向主機時，此時前置主機為運行狀態(tài)，前置備機處于熱備用狀態(tài)；切換指令切向備機時，此時前置備機為運行狀態(tài)，前置主機處于熱備用狀態(tài)。運行狀態(tài)的前置機，各路的下行數(shù)據(jù)（TXD）均可下達到調(diào)制解調(diào)器送往遠方設(shè)備。而備用狀態(tài)的前置機下行信號（TXD）均被斷開。
單路切換方式：假若前置主機（運行狀態(tài)）的某一路出現(xiàn)故障，前置機可發(fā)控制信號指令使之切換到前置備機（備用狀態(tài)）相應(yīng)的某一路。
整機切換方式對前置主備機之間切換，單路切換方式不僅對前置主備機之間切換，同時對每個站的主備通道之間切換，運行比較靈活，一般都采用這種切換方式。
4前置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式
前置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式對系統(tǒng)的接入方式、運行可靠性、靈活性都有著一定的影響。作為縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)，目前前置接入部分結(jié)構(gòu)方式主要有以下三種結(jié)構(gòu)方式（以模擬信號連接到通道板為例，若是數(shù)字信號，通道板就是數(shù)字隔離板）。
某廠站雙路信號經(jīng)智能雙通道板輸出，主通道輸出兩路232數(shù)字信號，分別到通信匯總終端A、B（如MOXA串口擴展板）再通過多功能串口板到前置計算機A和B。
主要優(yōu)點：直接傳送數(shù)字信號以RS-232方式連接到計算機；資金投入相對較少。
主要缺點：接線比較復(fù)雜；對某一雙通道廠站而言，前置計算機當(dāng)前只能接收和監(jiān)測其中一個通道的信號，另一通道運行情況無法監(jiān)視；前置計算機同時處理多廠站信號時負擔(dān)較重；不能處理網(wǎng)絡(luò)104通訊協(xié)議；接受廠站的數(shù)量有限，并且當(dāng)其中某個接口通信有異常時，會影響其他接口的通信。
某廠站雙路信號經(jīng)智能雙通道板輸出，主、備通道都輸出232數(shù)字信號，分別經(jīng)過切換板（有的切換板已集成到通道板），主、備通道的信號都送到終端通信服務(wù)器組A、B（如CHASE、MOXA通信服務(wù)器），然后通過網(wǎng)絡(luò)方式到前置計算機A和B。由前置系統(tǒng)邏輯判別主備通道。
主要優(yōu)點：對前置計算機而言，可以同時監(jiān)測某廠站兩個通道的運行情況，是完整意義的雙通道結(jié)構(gòu)方式；前置系統(tǒng)處理遠動信號速度較快；支持網(wǎng)絡(luò)104通訊協(xié)議。
主要缺點：硬件多、投資大、接線較復(fù)雜；系統(tǒng)交換機同時處理前置和后臺的數(shù)據(jù)，負擔(dān)較重；前置計算機同時處理各廠站雙通道信號，數(shù)據(jù)量大，負擔(dān)重。
某廠站雙路信號經(jīng)智能雙通道板輸出，主通道輸出兩路232數(shù)字信號，分別送到終端通信服務(wù)器組A、B（如CHASE、MOXA通信服務(wù)器），然后通過網(wǎng)絡(luò)方式到前置計算機A和B。前置系統(tǒng)交換機與后臺系統(tǒng)交換機分開。
主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡潔，投資適中，接線方式清晰；前置和后臺系統(tǒng)采用兩個不同的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)處理負擔(dān)均勻、安全穩(wěn)定，數(shù)據(jù)處理速度快；前置系統(tǒng)直接與廠站以網(wǎng)絡(luò)104方式進行通訊；
主要缺點：前置計算機不監(jiān)測備用通道運行情況，備用通道有異常不能及時發(fā)現(xiàn)。
上述結(jié)構(gòu)方式中,終端服務(wù)器組通常包括1個以上的終端服務(wù)器。前置系統(tǒng)采用通信服務(wù)器(TerminalServer)代替串口擴展設(shè)備已成為發(fā)展趨勢。每個終端服務(wù)器具有16個通信串口，可以與16路RTU進行通信。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小，配備相應(yīng)數(shù)量的終端服務(wù)器作為通訊設(shè)備。硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，軟件采用模塊化標準化結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是：與硬件無關(guān)，前置工作站可采用多種硬件；通信速度快，每串口提供230.4kbit/s；編程簡單，完全采用socket接口進行編程；接線簡單，前置機僅連接網(wǎng)絡(luò)線；擴展性好，不間斷、平滑完成系統(tǒng)擴展；開放性好，支持高速數(shù)據(jù)通道，可平滑過渡到下一代通信方式。
5前置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式總結(jié)
縣調(diào)自動化前置系統(tǒng)選用的結(jié)構(gòu)方式要按現(xiàn)場設(shè)計要求，方式一已淘汰，真正使用的是方式二、方式三或兩種方式的組合。要走出一個誤區(qū)，不能認為功能越多越好，結(jié)構(gòu)越全越好，要根據(jù)使用系統(tǒng)的硬件性能和軟件特點以及經(jīng)濟條件綜合考慮確定，真正按《縣級調(diào)度自動化典型設(shè)計》和《縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)實用化驗收細則》的要求，實現(xiàn)其功能，技術(shù)指標合格并能穩(wěn)定運行，就可以在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。
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