1、 變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案及其相關(guān)問題的探討(1) 變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案及相關(guān)問題探討(隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)在xxxx的快速發(fā)展，變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在新建和擴(kuò)建變電站。中得到了迅速應(yīng)用本文論述了變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方案，以及如何滿足調(diào)度控制中心的實(shí)時(shí)性要求，并提出了幾個(gè)可供參考的方案關(guān)鍵詞：變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信在xxxx之前，大多數(shù)變電站實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中采集、處理、傳輸，并接收到上級(jí)調(diào)度控制中心發(fā)出的遠(yuǎn)程調(diào)整、遠(yuǎn)程控制命令。命令。這樣，所有屏幕集中組裝，所有現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程信號(hào)、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程控制信號(hào)通過控制電纜引至遠(yuǎn)程控制室或主控樓控制室的遠(yuǎn)程信號(hào)

2、終端柜和變送器柜。站內(nèi)監(jiān)控通過常規(guī)儀表面板、控制面板等設(shè)備完成，上級(jí)調(diào)度、遠(yuǎn)程控制命令對(duì)廠站的遠(yuǎn)程調(diào)整通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)遠(yuǎn)程通信直接發(fā)送到rtu，并檢查rtu =從20世紀(jì)80年代末到90年代初，一些工廠和車站采用了具有本地功能的rtu，但仍保留了傳統(tǒng)的儀表板柜。這種方法只為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度員或監(jiān)控人員提供了一種用計(jì)算機(jī)顯示圖像進(jìn)行監(jiān)控的手段，控制操作仍采用常規(guī)方法。20世紀(jì)90年代中后期，隨著計(jì)算機(jī)+網(wǎng)絡(luò)+通信技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)繼電保護(hù)裝置的廣泛使用以及變電站監(jiān)控系統(tǒng)功能和可靠性的逐步完善和提高，變電站監(jiān)控系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于新建和擴(kuò)建變電站的建設(shè)中。系統(tǒng)通常采用分層分布式結(jié)構(gòu)，按照分區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。它具有良好的可擴(kuò)

3、展性和方便的安裝。各種控制電纜直接通向繼電保護(hù)柜。柜內(nèi)的輸入輸出單元通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接，并通過光纖與站控層連接?？垢蓴_能力強(qiáng)，大大減少了控制電纜。的使用和敷設(shè)數(shù)量然而，由于制造商不同，建議的系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能上有很大的不同。有些系統(tǒng)可以滿足車站監(jiān)控的要求，但有些指標(biāo)不能滿足上級(jí)調(diào)度控制中心的要求；雖然有些系統(tǒng)在指標(biāo)方面能滿足兩者的需要，但系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不合理。筆者將從以下幾個(gè)方面探討變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方案及相關(guān)問題1.變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由站控層和間隔層組成。其抗干擾能力、可靠性和穩(wěn)定性應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的要求，滿足各調(diào)度端對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的要求，并

4、應(yīng)具有較好的可擴(kuò)展性。該系統(tǒng)具有遙測(cè)、遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程控制、 soe的功能。根據(jù)不同的協(xié)議，可以通過專用通道或網(wǎng)絡(luò)通道向相關(guān)調(diào)度中心傳輸實(shí)時(shí)信息，并且可以接收指定調(diào)度中心的控制指令。由于不同廠家的系統(tǒng)不同，建議的技術(shù)方案也不同，實(shí)施后的效果也大不相同，有些不能滿足設(shè)計(jì)要求，所以如何根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度的要求做好技術(shù)方案的設(shè)計(jì)，并使數(shù)據(jù)得到快速、有效、合理的處理，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中需要解決的問題。在研究變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了幾種可行的方案，供參考1.1方案1：如圖1所示，該方案的主要特征是：i/o測(cè)控單元支持網(wǎng)絡(luò)功能，直接接入站控層以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和直接接入互聯(lián)網(wǎng)，減少

5、中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)傳輸相對(duì)較快，但要求數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)秸究刂鳈C(jī)和遠(yuǎn)程通信工作站，遠(yuǎn)程通信工作站獨(dú)立構(gòu)建數(shù)據(jù)庫傳輸?shù)较嚓P(guān)調(diào)度中心。與相關(guān)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信由專用遠(yuǎn)動(dòng)通信站完成。實(shí)現(xiàn)它有兩種方法。一種是通過專用線路使用串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。采用的協(xié)議有dl/t634-1997、iec 870-5-101、 4f、cdt、cdc型、sc1801等。二是通過路由器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，底層采用tcp/ip協(xié)議。1.2方案2：如圖2所示，該方案的特征是：輸入輸出測(cè)控單元通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接，采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理單元連接到站控層的以太網(wǎng)。系統(tǒng)增加了中間數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，處理后的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)秸究刂鳈C(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)通信工作站，遠(yuǎn)動(dòng)

6、通信工作站獨(dú)立建立數(shù)據(jù)庫，傳輸?shù)较嚓P(guān)調(diào)度中心。該方案主要解決輸入輸出測(cè)控單元不能直接接入以太網(wǎng)的問題。另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)該逐步過渡到以太網(wǎng)。各輸入輸出測(cè)控單元和數(shù)據(jù)處理單元通過現(xiàn)場(chǎng)總線組成的網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；與相關(guān)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信由專用遠(yuǎn)動(dòng)通信站完成，其實(shí)現(xiàn)方式與方案1 。相同1.3方案3：如圖3所示，該方案的特征是：輸入輸出測(cè)控單元采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理單元連接到站控層的以太網(wǎng)，并在系統(tǒng)中增加一條中間數(shù)據(jù)處理鏈路。處理后的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)秸究刂鳈C(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)通信工作站，遠(yuǎn)動(dòng)通信工作站獨(dú)立建立數(shù)據(jù)庫傳輸?shù)较嚓P(guān)調(diào)度中心。該方案主要解決輸入輸出測(cè)控單元不能直接接入以太網(wǎng)的問題。各輸入輸出測(cè)

7、控單元和數(shù)據(jù)處理單元通過串行總線傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；與相關(guān)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信由專用遠(yuǎn)動(dòng)通信站完成，其實(shí)現(xiàn)方式與方案1 。相同1.4方案4：如圖4所示，該方案是方案2和方案3中遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模式的變體。除方案2和方案3的特點(diǎn)外，主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理單元同時(shí)負(fù)責(zé)與相關(guān)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信，不設(shè)置專門的遠(yuǎn)程通信工作站。其實(shí)現(xiàn)模式與上述三個(gè)方案中描述的相同。該方案也可視為利用常規(guī)rtu作為站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分，實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)控系統(tǒng)功能的2+方案2.幾種方案的技術(shù)性能比較第一種方案是分布式輸入輸出采集設(shè)備通過嵌入式網(wǎng)卡直接連接到以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸直接發(fā)送到上位機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)工作站，不需要切換，速度最快，數(shù)據(jù)通信由專用遠(yuǎn)動(dòng)工

8、作站完成。缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重，這必須在設(shè)計(jì)中加以考慮，并且數(shù)據(jù)流被優(yōu)化。在第二個(gè)、3方案中，增加了一個(gè)中間數(shù)據(jù)處理器，負(fù)責(zé)收集和處理數(shù)據(jù)。這兩種方案主要解決了輸入輸出測(cè)控單元不能直接接入以太網(wǎng)的問題。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸過程中增加了一條鏈路，所以數(shù)據(jù)傳輸速度慢于前、4個(gè)方案，即。方案在第四種方案中，還增加了一個(gè)中間數(shù)據(jù)處理器，但該處理器不僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集和處理，還負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信。由于該方案省去了遠(yuǎn)動(dòng)工作站，降低了成本，數(shù)據(jù)傳輸速度更快。該方案不僅要求中間數(shù)據(jù)處理器具有更高的技術(shù)性能、處理能力和處理速度，還要求中間數(shù)據(jù)處理器具有網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信。一般來說，中間數(shù)據(jù)處理器必

9、須具有多cpu處理機(jī)制，能夠?qū)崟r(shí)處理多任務(wù)+多進(jìn)程，以滿足多功能+高效率+2+的要求在上述四種方案中，遠(yuǎn)程工作站和中間數(shù)據(jù)處理器需要冗余熱備用模式來提高系統(tǒng)可靠性。通過對(duì)這四種方案的分析，我們認(rèn)為上述四種方案經(jīng)過優(yōu)化后能夠滿足要求，但是第四種和第一種方案在數(shù)據(jù)處理、傳輸效率和速度方面更為理想，并且比第二種、三種方案少了兩臺(tái)機(jī)器，從而降低了一些成本。另外，需要注意的是，在上述四種方案中，都考慮了網(wǎng)絡(luò)通信模式，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中是否采用這種模式取決于實(shí)際通信狀態(tài)。3.數(shù)據(jù)通信模式和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議目前，主要有兩種數(shù)據(jù)通信模式。一種是在專線上實(shí)現(xiàn)的常用串行通信方式。采用的協(xié)議主要有iec 870

10、-5-101、dl/t634-1997、 4f、cdt、cdc型、sc1801等。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和使用，給數(shù)據(jù)通信帶來了一種全新的方式，即網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式。計(jì)算機(jī)或rtu通過內(nèi)部網(wǎng)卡利用路由器上的電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過tcp/ip協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)槁酚善骶哂凶詣?dòng)選擇、交換路由的功能，所以數(shù)據(jù)通信比特殊線路模式更可靠。所采用的通信協(xié)議主要有dl476-92、iec 60870-6 tase2、iec 870-5-104等。我們建議上述兩種模式的數(shù)據(jù)通信協(xié)議應(yīng)逐步接近國際標(biāo)準(zhǔn)，專線應(yīng)采用iec 870-5-101，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用iec 60870-6 tase2

11、和iec 870-5-100。4.變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要處理與站內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)的關(guān)系4.1變電站監(jiān)控系統(tǒng)與繼電保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)系。繼電保護(hù)系統(tǒng)肩負(fù)著變電站和電網(wǎng)安全的重要使命，是保護(hù)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這是確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的最后一道關(guān)口。其安全性、可靠性等級(jí)最高，這就要求繼電保護(hù)系統(tǒng)必須是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。變電站監(jiān)控系統(tǒng)不得影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的獨(dú)立性。保護(hù)控制回路不得進(jìn)入變電站的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)僅用于顯示安全性和可靠性水平較低的系統(tǒng)不會(huì)影響安全性和可靠性要求較高的系統(tǒng)。這是一個(gè)原則，必須遵守。4.2變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與電能采集系統(tǒng)的關(guān)系電能采集系統(tǒng)一般安裝在輸電變電站和關(guān)口變電站。電能采集系統(tǒng)向

12、相關(guān)部門傳輸電能信息時(shí)，通常采用撥號(hào)方式。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，為電能信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了另一種快速、的便捷形式，電能采集裝置可以通過自己的網(wǎng)卡或網(wǎng)絡(luò)端口連接到網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，并通過路由器上的電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。4.3變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)的關(guān)系變電站監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集和處理電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，而管理信息系統(tǒng)是一個(gè)綜合利用各種生產(chǎn)信息、管理信息的非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)不應(yīng)該相互混淆。變電站監(jiān)控系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)相連，其信息流應(yīng)該是單向的，即允許必要的實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)焦芾硇畔⑾到y(tǒng)，但不能反向傳輸。mis系統(tǒng)不需要閉環(huán)控制的許多實(shí)時(shí)信息，也不需

13、要完全開放，因此變電站監(jiān)控系統(tǒng)必須與本地辦公自動(dòng)化系統(tǒng)有效隔離，以保證控制系統(tǒng)的安全性。5.考慮到變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性要求，遠(yuǎn)程通信需要1-2秒，遙測(cè)需要2-3秒；遙測(cè)數(shù)據(jù)的精度要求；可靠性要求:首先，遠(yuǎn)動(dòng)通信工作站或通信網(wǎng)關(guān)與本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)相互獨(dú)立；二是本地或上級(jí)調(diào)度下達(dá)的行動(dòng)指令應(yīng)準(zhǔn)確可靠地執(zhí)行；標(biāo)準(zhǔn)化要求，即軟硬件產(chǎn)品和通信接口、協(xié)議應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)；正確處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與變電站其他系統(tǒng)的關(guān)系，使它們既相互聯(lián)系又相互獨(dú)立。6.變電站實(shí)時(shí)信息不僅要滿足站內(nèi)監(jiān)控的要求，還要滿足上級(jí)調(diào)度部門對(duì)實(shí)時(shí)信息、精度的要求，滿足調(diào)度部門對(duì)站內(nèi)設(shè)備控制和運(yùn)行可靠性的要求。因此，監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方案設(shè)計(jì)和信息流的合理流向是需要研究和探討的課題。只有采用良好的技術(shù)方案，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速有效合理的處理，系統(tǒng)才能穩(wěn)定可靠，才能滿足車站和調(diào)度部門對(duì)實(shí)時(shí)信息的要求，才能滿足電網(wǎng)安全的要求過去，變電站中的rtu設(shè)備由調(diào)度部門直接管理和維護(hù)，但目前，變電站和站內(nèi)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)大多由屬于電力公司或作業(yè)區(qū)的超高壓公司操作、維護(hù)和管理，這意味著操作和維護(hù)、的管理模式已經(jīng)改變，這給維護(hù)和管理部門提出了一個(gè)問題，即當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)的故障影響實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理和傳輸時(shí)， 調(diào)度部門的自動(dòng)化人員如何與維護(hù)部門溝通，維護(hù)人員如何保證及時(shí)解決故障，如何加強(qiáng)和提高維護(hù)人員的技術(shù)水平