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自動(dòng)化前置建設(shè)系統(tǒng)論文
摘要:調(diào)度自動(dòng)化前置系統(tǒng)是SCADA/EMS系統(tǒng)的橋梁,它影響著自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸,前置系統(tǒng)選擇的好壞直接影響整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的性能,該文就前置系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)化前置系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著與各變電站自動(dòng)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(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)時(shí)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(yuǎn)動(dòng)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(yuǎn)動(dòng)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(kuò)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(yuǎn)動(dòng)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(shí)時(shí)控制信息要滿足電力系統(tǒng)二次安全防護(hù)要求,自動(dòng)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(dú)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(shí)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(yuǎn)動(dòng)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(jī)首先有232數(shù)字信號(hào)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(chǎng)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(yuǎn)動(dòng)裝置離傳輸設(shè)備距離較遠(yuǎn),大于15m,周圍環(huán)境電磁干擾較強(qiáng)且傳輸信息量不太多時(shí)可選用4E/M模擬通道;若遠(yuǎn)動(dòng)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(yuǎn)動(dòng)裝置離傳輸設(shè)備距離較遠(yuǎn)又需用232數(shù)字通道接口時(shí),應(yīng)在遠(yuǎn)動(dòng)裝置和傳輸設(shè)備側(cè)加裝對(duì)應(yīng)的長線驅(qū)動(dòng)設(shè)備。信號(hào)電纜要求使用屏蔽電纜,屏蔽層兩端要接地,敷設(shè)時(shí)避開強(qiáng)電,電纜盡可能短。如果對(duì)已建變電站的通信規(guī)約進(jìn)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(duì)每個(gè)站備用通道路由的考慮。按照無人值班變電站的運(yùn)行管理規(guī)定,每個(gè)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(jí)調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸雙通道的選擇方案:對(duì)于環(huán)網(wǎng)通信上的站點(diǎn),如果站點(diǎn)光設(shè)備運(yùn)行可靠,可認(rèn)為具備雙通道運(yùn)行。對(duì)于不是環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的站點(diǎn)或光設(shè)備運(yùn)行不可靠的環(huán)網(wǎng)站點(diǎn)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(yùn)行的傳輸設(shè)備,如載波、擴(kuò)頻設(shè)備等,技術(shù)已比較成熟,并已積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),不應(yīng)一下都停役。若設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,應(yīng)予保留,繼續(xù)加強(qiáng)維護(hù),為自動(dòng)化信息傳輸提供一個(gè)備用通道,增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)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(dòng)器)、交換機(jī),其作用是適配通道信號(hào)。
一般情況下,若通道信號(hào)為模擬調(diào)制信號(hào),應(yīng)選用調(diào)制解調(diào)器(MODEM);若通道信號(hào)為RS-232數(shù)字信號(hào),應(yīng)選用光電隔離板;若通道信號(hào)為RS-232數(shù)字信號(hào)且信號(hào)電纜較長時(shí),應(yīng)采用長線驅(qū)動(dòng)器并在遠(yuǎn)端加裝對(duì)應(yīng)的長線驅(qū)動(dòng)設(shè)備。由于終端服務(wù)器只能接收異步信號(hào),部分型號(hào)通道設(shè)備上具有同/異步轉(zhuǎn)換裝置,用于接收同步信號(hào)。通道設(shè)備型號(hào),應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況及設(shè)計(jì)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(shí)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(jī)與通道板采用內(nèi)部協(xié)議進(jìn)行通信。其優(yōu)點(diǎn)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(shí)又降低了成本。雙通道切換根據(jù)接收電平和誤碼率自動(dòng)切換。通道切換除了可以自動(dòng)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(shí)現(xiàn)一個(gè)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(shí)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(duì)上行雙通道信號(hào)及下行信號(hào)的切換選擇,切換時(shí)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(jī)切換方式:當(dāng)切換指令切向主機(jī)時(shí),此時(shí)前置主機(jī)為運(yùn)行狀態(tài),前置備機(jī)處于熱備用狀態(tài);切換指令切向備機(jī)時(shí),此時(shí)前置備機(jī)為運(yùn)行狀態(tài),前置主機(jī)處于熱備用狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)的前置機(jī),各路的下行數(shù)據(jù)(TXD)均可下達(dá)到調(diào)制解調(diào)器送往遠(yuǎn)方設(shè)備。而備用狀態(tài)的前置機(jī)下行信號(hào)(TXD)均被斷開。
單路切換方式:假若前置主機(jī)(運(yùn)行狀態(tài))的某一路出現(xiàn)故障,前置機(jī)可發(fā)控制信號(hào)指令使之切換到前置備機(jī)(備用狀態(tài))相應(yīng)的某一路。
整機(jī)切換方式對(duì)前置主備機(jī)之間切換,單路切換方式不僅對(duì)前置主備機(jī)之間切換,同時(shí)對(duì)每個(gè)站的主備通道之間切換,運(yùn)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(duì)系統(tǒng)的接入方式、運(yùn)行可靠性、靈活性都有著一定的影響。作為縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)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(hào)連接到通道板為例,若是數(shù)字信號(hào),通道板就是數(shù)字隔離板)。
某廠站雙路信號(hào)經(jīng)智能雙通道板輸出,主通道輸出兩路232數(shù)字信號(hào),分別到通信匯總終端A、B(如MOXA串口擴(kuò)展板)再通過多功能串口板到前置計(jì)算機(jī)A和B。
主要優(yōu)點(diǎn):直接傳送數(shù)字信號(hào)以RS-232方式連接到計(jì)算機(jī);資金投入相對(duì)較少。
主要缺點(diǎn):接線比較復(fù)雜;對(duì)某一雙通道廠站而言,前置計(jì)算機(jī)當(dāng)前只能接收和監(jiān)測(cè)其中一個(gè)通道的信號(hào),另一通道運(yùn)行情況無法監(jiān)視;前置計(jì)算機(jī)同時(shí)處理多廠站信號(hào)時(shí)負(fù)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(gè)接口通信有異常時(shí),會(huì)影響其他接口的通信。
某廠站雙路信號(hào)經(jīng)智能雙通道板輸出,主、備通道都輸出232數(shù)字信號(hào),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(hào)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(jì)算機(jī)A和B。由前置系統(tǒng)邏輯判別主備通道。
主要優(yōu)點(diǎn):對(duì)前置計(jì)算機(jī)而言,可以同時(shí)監(jiān)測(cè)某廠站兩個(gè)通道的運(yùn)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(yuǎn)動(dòng)信號(hào)速度較快;支持網(wǎng)絡(luò)104通訊協(xié)議。
主要缺點(diǎn):硬件多、投資大、接線較復(fù)雜;系統(tǒng)交換機(jī)同時(shí)處理前置和后臺(tái)的數(shù)據(jù),負(fù)擔(dān)較重;前置計(jì)算機(jī)同時(shí)處理各廠站雙通道信號(hào),數(shù)據(jù)量大,負(fù)擔(dān)重。
某廠站雙路信號(hào)經(jīng)智能雙通道板輸出,主通道輸出兩路232數(shù)字信號(hào),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(jì)算機(jī)A和B。前置系統(tǒng)交換機(jī)與后臺(tái)系統(tǒng)交換機(jī)分開。
主要優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡潔,投資適中,接線方式清晰;前置和后臺(tái)系統(tǒng)采用兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)處理負(fù)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(jìn)行通訊;
主要缺點(diǎn):前置計(jì)算機(jī)不監(jiān)測(cè)備用通道運(yùn)行情況,備用通道有異常不能及時(shí)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(gè)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(kuò)展設(shè)備已成為發(fā)展趨勢(shì)。每個(gè)終端服務(wù)器具有16個(gè)通信串口,可以與16路RTU進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行編程;接線簡單,前置機(jī)僅連接網(wǎng)絡(luò)線;擴(kuò)展性好,不間斷、平滑完成系統(tǒng)擴(kuò)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(dòng)化前置系統(tǒng)選用的結(jié)構(gòu)方式要按現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)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(gè)誤區(qū),不能認(rèn)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(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮確定,真正按《縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化典型設(shè)計(jì)》和《縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化驗(yàn)收細(xì)則》的要求,實(shí)現(xiàn)其功能,技術(shù)指標(biāo)合格并能穩(wěn)定運(yùn)行,就可以在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。
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