變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信技術(shù)

1、淺談變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信技術(shù)【摘要】變電站綜合自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)，離不開站內(nèi)工作可靠、靈活性好、易于擴(kuò)展的通信網(wǎng)絡(luò)，以來滿足各種信息的傳送要求。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。本文對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求和組成、信息的傳輸和交換及通信的功能作了有詳細(xì)的介紹?！続bstract】In the transformer substation synthesis automation function realizes cannot leave stands the communication network which is highly reliable and flexible,

2、 can be expanded.It fulfills demands of all types of data transmission. In transformer substation synthesis automated system, communication network is very important. The requirement and composition of network, transmission and commutation of data and function of communication network are introduced

3、 in detail. 【關(guān)鍵字】變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；信息傳輸；數(shù)據(jù)通信【Key Word】transformer substation synthesis automated system information transmission data communication 引言 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是由多臺(tái)微機(jī)組成的分層分布式的控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控、繼電器保護(hù)、電能質(zhì)量自動(dòng)控制系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)。在各個(gè)子系統(tǒng)中，往往又由多個(gè)智能模塊組成，例如微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)中，有變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)和各種線路保護(hù)等。因此在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部，必須通過內(nèi)部數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)間信息交換

4、和實(shí)現(xiàn)信息共享，以減少變電站二次設(shè)備的重復(fù)配置和簡(jiǎn)化各子系統(tǒng)間的互連，提高整體的安全性。2、5另一方面，變電站是電力系統(tǒng)中電能傳輸、交換、分配的重要環(huán)節(jié)，它集中了變壓器、開關(guān)、無功補(bǔ)償?shù)劝嘿F設(shè)備。因此，對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力、工作靈活性和可擴(kuò)展性的要求很高，尤其是無人值班變電站。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的故障信息要及時(shí)上報(bào)控制中心，同時(shí)也要能接受和執(zhí)行控制中心下達(dá)的各種操作和調(diào)控命令。2因此，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信包括兩方面的內(nèi)容：一是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種功能模塊間的信息交換；而是變電站與控制中心的通信。1、 變電站內(nèi)的信息傳輸2、3、5現(xiàn)場(chǎng)的綜合自動(dòng)化系

5、統(tǒng)一般都是分層分布式結(jié)構(gòu)，傳輸?shù)男畔⒂幸韵聨追N：（1） 現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備與間隔層間的信息傳輸間隔層設(shè)備大多需從現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的電壓和電流互感器采集正常情況和事故情況下的電壓值和電流值，采集設(shè)備的狀態(tài)信息和故障診斷信息，這些信息主要是：斷路器、隔離開關(guān)位置、變壓器的分接頭位置、變壓器、互感器、避雷針的診斷信息以及斷路器操作信息。（2） 間隔層的信息交換在一個(gè)間隔層內(nèi)部相關(guān)的功能模塊間，即繼電保護(hù)和控制、監(jiān)視、測(cè)量之間的數(shù)據(jù)交換。這類信息有如測(cè)量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、器件的運(yùn)行狀態(tài)、同步采樣信息等。同時(shí)，不同間隔層之間的數(shù)據(jù)交換有：主、后備繼電保護(hù)工作狀態(tài)、互鎖，相關(guān)保護(hù)動(dòng)作閉鎖，電壓無功綜合控制裝置等信息

6、。（3） 間隔層與變電站層的信息1、測(cè)量及狀態(tài)信息。正常及事故情況下的測(cè)量值和計(jì)算值，斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器分接開關(guān)位置、各間隔層運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信息等。2、操作信息。斷路器和隔離開關(guān)的分、合閘命令，主變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)，自動(dòng)裝置的投入與退出等。3、參數(shù)信息。微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置的整定值等。另外，變電站層的不同設(shè)備之間通信，根據(jù)各設(shè)備的任務(wù)和功能的特點(diǎn)，傳輸所需的測(cè)量信息、狀態(tài)信息和操作命令等。2、 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與控制中心的通信2、3綜合自動(dòng)化系統(tǒng)前置機(jī)或通信控制機(jī)具有執(zhí)行遠(yuǎn)動(dòng)功能，能將變電站所測(cè)的模擬量、電能量、狀態(tài)信息和SOE等類信息傳送至控制中心，同時(shí)又能從上級(jí)調(diào)度接收數(shù)據(jù)和控

7、制命令。變電站向控制中心傳送的信息稱為“上行信息”；控制中心向變電站傳送的信息稱為“下行信息”。這些信息主要包括遙測(cè)信息、遙信、遙控和遙調(diào)。 圖1 分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信框圖為了保證與遠(yuǎn)方控制中心的通信，在常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測(cè)距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時(shí)應(yīng)具備多個(gè)調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信接口及MODEM應(yīng)相互獨(dú)立。保護(hù)和故障錄波信息可采用獨(dú)立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應(yīng)滿足調(diào)度中心的要求，符合國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)。3、 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通

8、信的要求（1） 變電站通信網(wǎng)絡(luò)的要求由于變電站的特殊環(huán)境和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，其數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下要求：1、快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要及時(shí)地傳輸現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和操作控制信息。在電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性。2、52、很高的可靠性。電力系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)也必須是連續(xù)運(yùn)行的，通信網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會(huì)影響整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)計(jì)不合理的系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。因此，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)必須具有很高的可靠性。1、2、53、很強(qiáng)的抗干擾能力。變電站是一個(gè)具有強(qiáng)電磁干

9、擾的環(huán)境，存在電源、雷擊、跳閘等強(qiáng)電磁干擾和地電位差干擾，通信環(huán)境惡劣，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)須注意采取相應(yīng)的措施消除這些干擾。1、2、54、分層式結(jié)構(gòu)。這是由整個(gè)系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)決定的，也只有實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的分層，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的各層次又有其特殊應(yīng)用和性能要求因此每一層都要有合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1、2、5 （2） 信息傳輸響應(yīng)速度的要求2不同類型和特性的信息要求傳送的時(shí)間差別很大，舉例說明：1、經(jīng)常傳輸?shù)谋O(jiān)視信息。（1）監(jiān)視變電站的運(yùn)行狀態(tài)，需要傳送母線電壓、電流、有功功率、頻率等測(cè)量值，這類信息經(jīng)常傳輸，響應(yīng)時(shí)間需滿足SCADA的要求，一般不宜大于12s。（2）

10、計(jì)量用的信息如有功電能量，傳送的時(shí)間間隔較長(zhǎng)，傳送的優(yōu)先級(jí)可降低。（3）刷新變電站數(shù)據(jù)庫(kù)所需的信息可以采用定時(shí)召喚方式。2、突發(fā)事件產(chǎn)生的信息。（1）系統(tǒng)發(fā)生事故的信息要求傳輸時(shí)延最小，優(yōu)先級(jí)最高。（2）正常操作的狀態(tài)變化信息要求立即傳輸，傳輸響應(yīng)時(shí)間要小。（3）故障下，繼電保護(hù)動(dòng)作的狀態(tài)信息和時(shí)間順序記錄，不需立即傳送，故障處理完后再傳送。（3） 各層次之間和每層內(nèi)部傳輸信息時(shí)間的要求21、設(shè)備層和間隔層，1100ms。2、間隔層內(nèi)各個(gè)模塊間，1100ms。3、間隔層的各個(gè)單元之間，1100ms。4、間隔層和變電站層之間，101000ms。5、變電站層的各個(gè)設(shè)備之間，1000ms。6、變電站

11、和控制中心之間，1000ms。4、 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)、自動(dòng)裝置子系統(tǒng)及微機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)組成，其通信功能可以從以下三個(gè)方面了解。（1） 微機(jī)保護(hù)的通信功能3微機(jī)保護(hù)的通信功能除與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信外，還包括通過監(jiān)控系統(tǒng)與控制中心的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。1、接受監(jiān)控系統(tǒng)查詢。2、向監(jiān)控系統(tǒng)傳送事件報(bào)告，具有遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)功能，失電后這些信息還能保留。3、向監(jiān)控系統(tǒng)傳送自檢報(bào)告，包括裝置內(nèi)部自檢及對(duì)輸入信號(hào)的檢查。4、校對(duì)時(shí)鐘，與監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)時(shí)，修改時(shí)鐘。5、修改保護(hù)定值。6、接受調(diào)度或監(jiān)控系統(tǒng)值班人員投退保護(hù)命令。7、保護(hù)信號(hào)的遠(yuǎn)方復(fù)歸功能。8、實(shí)時(shí)向

12、監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護(hù)主要狀態(tài)。（2） 自動(dòng)裝置的通信功能3、4目前微機(jī)保護(hù)裝置以綜合了原自動(dòng)裝置的重合閘、自動(dòng)按頻率減負(fù)荷等自動(dòng)功能，其通信指：接地選線裝置、備用電源自投、電壓和無功自動(dòng)綜合控制與監(jiān)控系統(tǒng)的通信。1、小電流接地系統(tǒng)接地選線裝置的通信內(nèi)容。母線和接地線路，母線TV諧振信息接2、時(shí)間，開口三角形電壓值等。3、備用電源自投裝置的通信功能。與微機(jī)保護(hù)通信功能類似。4、電壓合無功調(diào)節(jié)控制通信功能。除具有與微機(jī)保護(hù)類似的通信功能外，電壓和無功調(diào)節(jié)還具有接收調(diào)度控制命令的功能。調(diào)度中心給定電壓和無功曲線時(shí)，切換為變電站監(jiān)控后臺(tái)機(jī)自動(dòng)就地控制。（3） 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信功能3、41、具有擴(kuò)展遠(yuǎn)動(dòng)R

13、TU功能傳統(tǒng)變電站的遠(yuǎn)動(dòng)RTU功能是指遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)的“四遙”功能。在綜合自動(dòng)化的變電站中，大大擴(kuò)展了傳統(tǒng)變電站遠(yuǎn)動(dòng)RTU功能的應(yīng)用領(lǐng)域，主要是對(duì)保護(hù)及其他智能系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)功能。此外，還包括變電站其他信息的監(jiān)視和控制功能，如溫度、壓力、消防、直流系統(tǒng)等，幾乎整個(gè)變電站的所有信息均通過網(wǎng)絡(luò)通信傳送至調(diào)度中心，相應(yīng)地調(diào)度中心下傳的信息也增加了許多。2、具有與系統(tǒng)通信的功能變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與系統(tǒng)的通信具備兩條獨(dú)立的同通信通道。一條是常規(guī)的電力載波通道，一條是數(shù)字微波通信或光纖通信信道。結(jié)束語當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，已改變了傳統(tǒng)二次設(shè)備的模式，在簡(jiǎn)化系統(tǒng)、信息共享、減少電纜、減少占地面積、降低造價(jià)等方面已改變了變電站運(yùn)行的面貌。雖然國(guó)內(nèi)的變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)還不夠成熟，在某些方面還存在著不足，但隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)水平的提高將會(huì)注入了新的活力，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)將朝著網(wǎng)