自動化前置系統建設論文

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摘要：調度自動化前置系統是SCADA/EMS系統的橋梁，它影響著自動化數據傳輸，前置系統選擇的好壞直接影響整個自動化系統的性能，該文就前置系統進行探討。

關鍵詞：通道路由切換前置系統

電力系統調度自動化前置系統擔負著與各變電站自動化裝置之間數據通訊及規約解釋等任務，在主站和子站之間，通過各種通道傳送后，經調制或解調，智能切換后送給主站或子站，是SCADA/EMS系統的基礎與橋梁。但隨著通信和網絡技術的發展，前置系統技術發展速度也很快，下面將就縣級調度自動化系統升級時前置系統的建設作如下探討。

1通道路由的選擇

變電站遠動信息傳輸通道的選用應根據現有通信網方式和遠動傳輸規約模式決定。我市農村電力信息網已建成，逐步由過去單一的模擬通道(如載波)或數字通道(如擴頻)等，過渡到以光纖聯網技術為基礎的網絡通信，具備多路4E/M模擬通道、232數字通道、10/100M以太網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，遠動信息傳輸規約以104規約為主，應首先選用10/100M以太網通道為主通道?？紤]調度實時控制信息要滿足電力系統二次安全防護要求，自動化信息網絡傳輸通道不與MIS網通道共用，在變電站常使用通信網獨立的2M電路，通過10M/2M協議轉換，在SDH電路上傳輸，再由2M/10M協議轉換的傳輸方式。同時考慮兼顧已有的通信方式，可選用4E/M模擬通道或232數字通道作為備用通道傳輸CDT或101規約的遠動信息。

已建變電站通道路由選用方案：選用4E/M模擬通道或232數字通道，通信速率在600~1200bit/s。4E/M模擬通道和232數字通道選用原則：一般變電站通信匯總機首先有232數字信號出來，如何考慮選用232數字通道還是4E/M模擬通道呢？選用哪種通道，要考慮現場的具體情況。4E/M模擬通道在傳輸距離和抗干擾方面要優于232數字通道，但4E/M模擬通道在傳輸速率方面低于232數字通道，并且要增加調制、解調環節。若遠動裝置離傳輸設備距離較遠，大于15m，周圍環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備距離較近，傳輸設備有232數字通道接口，可優先選用232數字通道；若遠動裝置離傳輸設備距離較遠又需用232數字通道接口時，應在遠動裝置和傳輸設備側加裝對應的長線驅動設備。信號電纜要求使用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地，敷設時避開強電，電纜盡可能短。如果對已建變電站的通信規約進行改造為104通信規約，那么還可考慮首先選用10/100M以太網通道路由。

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定，每個站要有具備不同路由性質的雙通道。目前我市光纖通信網已建成，根據現有的通信網絡，縣級調度自動化數據傳輸雙通道的選擇方案：對于環網通信上的站點，如果站點光設備運行可靠，可認為具備雙通道運行。對于不是環網節點的站點或光設備運行不可靠的環網站點應考慮選用另一通道性質的路由。而光纖通信建成以前運行的傳輸設備，如載波、擴頻設備等，技術已比較成熟，并已積累了豐富的運行經驗，不應一下都停役。若設備運行穩定，應予保留，繼續加強維護，為自動化信息傳輸提供一個備用通道，增強調度自動化系統數據傳輸的可靠性。

2通道設備

通道設備指：調制解調器、光電隔離板（或長線驅動器）、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制信號，應選用調制解調器（MODEM）；若通道信號為RS-232數字信號，應選用光電隔離板；若通道信號為RS-232數字信號且信號電纜較長時，應采用長線驅動器并在遠端加裝對應的長線驅動設備。由于終端服務器只能接收異步信號，部分型號通道設備上具有同/異步轉換裝置，用于接收同步信號。通道設備型號，應根據系統實際情況及設計規劃而確定。

現在智能通道板已大量投入使用，改變了傳統的通道切換模式。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部協議進行通信。其優點是不需要通道切換柜，簡化了前置系統接線，提高了系統可靠性，同時又降低了成本。雙通道切換根據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，還應具有人工切換的能力。

3前置系統切換技術

前置系統可實現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，應具備在不同的通道上，可以是不同的通信介質也可以是不同的通信規約，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104規約同其它規約的主備切換，并做到切換層位于數據層。前置系統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據。前置系統切換有兩種切換方式：

整機切換方式：當切換指令切向主機時，此時前置主機為運行狀態，前置備機處于熱備用狀態；切換指令切向備機時，此時前置備機為運行狀態，前置主機處于熱備用狀態。運行狀態的前置機，各路的下行數據（TXD）均可下達到調制解調器送往遠方設備。而備用狀態的前置機下行信號（TXD）均被斷開。

單路切換方式：假若前置主機（運行狀態）的某一路出現故障，前置機可發控制信號指令使之切換到前置備機（備用狀態）相應的某一路。

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前置系統結構形式

前置系統的結構形式對系統的接入方式、運行可靠性、靈活性都有著一定的影響。作為縣級調度自動化系統，目前前置接入部分結構方式主要有以下三種結構方式（以模擬信號連接到通道板為例，若是數字信號，通道板就是數字隔離板）。

某廠站雙路信號經智能雙通道板輸出，主通道輸出兩路232數字信號，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。

主要優點：直接傳送數字信號以RS-232方式連接到計算機；資金投入相對較少。

主要缺點：接線比較復雜；對某一雙通道廠站而言，前置計算機當前只能接收和監測其中一個通道的信號，另一通道運行情況無法監視；前置計算機同時處理多廠站信號時負擔較重；不能處理網絡104通訊協議；接受廠站的數量有限，并且當其中某個接口通信有異常時，會影響其他接口的通信。

第二種結構方式，如圖2。

某廠站雙路信號經智能雙通道板輸出，主、備通道都輸出232數字信號，分別經過切換板（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器組A、B（如CHASE、MOXA通信服務器），然后通過網絡方式到前置計算機A和B。由前置系統邏輯判別主備通道。

主要優點：對前置計算機而言，可以同時監測某廠站兩個通道的運行情況，是完整意義的雙通道結構方式；前置系統處理遠動信號速度較快；支持網絡104通訊協議。

主要缺點：硬件多、投資大、接線較復雜；系統交換機同時處理前置和后臺的數據，負擔較重；前置計算機同時處理各廠站雙通道信號，數據量大，負擔重。

第三種結構方式，見圖3。

某廠站雙路信號經智能雙通道板輸出，主通道輸出兩路232數字信號，分別送到終端通信服務器組A、B（如CHASE、MOXA通信服務器），然后通過網絡方式到前置計算機A和B。前置系統交換機與后臺系統交換機分開。

主要優點：結構簡潔，投資適中，接線方式清晰；前置和后臺系統采用兩個不同的網絡，數據處理負擔均勻、安全穩定，數據處理速度快；前置系統直接與廠站以網絡104方式進行通訊；

主要缺點：前置計算機不監測備用通道運行情況，備用通道有異常不能及時發現。

上述結構方式中,終端服務器組通常包括1個以上的終端服務器。前置系統采用通信服務器(TerminalServer)代替串口擴展設備已成為發展趨勢。每個終端服務器具有16個通信串口，可以與16路RTU進行通信。根據系統規模的大小，配備相應數量的終端服務器作為通訊設備。硬件采用積木式結構，軟件采用模塊化標準化結構。其優點是：與硬件無關，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，前置機僅連接網絡線；擴展性好，不間斷、平滑完成系統擴展；開放性好，支持高速數據通道，可平滑過渡到下一代通信方式。

5前置系統結構形式總結

縣調自動化前置系統選用的結構方式要按現場設計要求，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，不能認為功能越多越好，結構越全越好，要根據使用系統的硬件性能和軟件特點以及經濟條件綜合考慮確定，真正按《縣級調度自動化典型設計》和《縣級電網調度自動化系統實用化驗收細則》的要求，實現其功能，技術指標合格并能穩定運行，就可以在電網中發揮重要作用。