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自動(dòng)化前置建設系統論文
摘要：調度自動(dòng)化前置系統是SCADA/EMS系統的橋梁，它影響著(zhù)自動(dòng)化數據傳輸，前置系統選擇的好壞直接影響整個(gè)自動(dòng)化系統的性能，該文就前置系統進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：通道路由切換前置系統
電力系統調度自動(dòng)化前置系統擔負著(zhù)與各變電站自動(dòng)化裝置之間數據通訊及規約解釋等任務(wù)，在主站和子站之間，通過(guò)各種通道傳送后，經(jīng)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(zhù)通信和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，前置系統技術(shù)發(fā)展速度也很快，下面將就縣級調度自動(dòng)化系統升級時(shí)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(dòng)信息傳輸通道的選用應根據現有通信網(wǎng)方式和遠動(dòng)傳輸規約模式?jīng)Q定。我市農村電力信息網(wǎng)已建成，逐步由過(guò)去單一的模擬通道(如載波)或數字通道(如擴頻)等，過(guò)渡到以光纖聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎的網(wǎng)絡(luò )通信，具備多路4E/M模擬通道、232數字通道、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(dòng)信息傳輸規約以104規約為主，應首先選用10/100M以太網(wǎng)通道為主通道�？紤]調度實(shí)時(shí)控制信息要滿(mǎn)足電力系統二次安全防護要求，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)獨立的2M電路，通過(guò)10M/2M協(xié)議轉換，在SDH電路上傳輸，再由2M/10M協(xié)議轉換的傳輸方式。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數字通道作為備用通道傳輸CDT或101規約的遠動(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(lái)，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(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(huán)節。若遠動(dòng)裝置離傳輸設備距離較遠，大于15m，周?chē)h(huán)境電磁干擾較強且傳輸信息量不太多時(shí)可選用4E/M模擬通道；若遠動(dòng)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(yōu)先選用232數字通道；若遠動(dòng)裝置離傳輸設備距離較遠又需用232數字通道接口時(shí)，應在遠動(dòng)裝置和傳輸設備側加裝對應的長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)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(shí)避開(kāi)強電，電纜盡可能短。如果對已建變電站的通信規約進(jìn)行改造為104通信規約，那么還可考慮首先選用10/100M以太網(wǎng)通道路由。
對每個(gè)站備用通道路由的考慮。按照無(wú)人值班變電站的運行管理規定，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，根據現有的通信網(wǎng)絡(luò )，縣級調度自動(dòng)化數據傳輸雙通道的選擇方案：對于環(huán)網(wǎng)通信上的站點(diǎn)，如果站點(diǎn)光設備運行可靠，可認為具備雙通道運行。對于不是環(huán)網(wǎng)節點(diǎn)的站點(diǎn)或光設備運行不可靠的環(huán)網(wǎng)站點(diǎn)應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備，如載波、擴頻設備等，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(dòng)化信息傳輸提供一個(gè)備用通道，增強調度自動(dòng)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(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)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(cháng)時(shí)，應采用長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)器并在遠端加裝對應的長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)設備。由于終端服務(wù)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(shí)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(shí)際上是一種可編程的MODEM板，可通過(guò)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(xié)議進(jìn)行通信。其優(yōu)點(diǎn)是不需要通道切換柜，簡(jiǎn)化了前置系統接線(xiàn)，提高了系統可靠性，同時(shí)又降低了成本。雙通道切換根據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，還應具有人工切換的能力。
3前置系統切換技術(shù)
前置系統可實(shí)現一個(gè)廠(chǎng)站的多通道的處理，即我們所說(shuō)的廠(chǎng)站通信的多元問(wèn)題，應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(shí)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(shí)，此時(shí)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(shí)，此時(shí)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，各路的下行數據（TXD）均可下達到調制解調器送往遠方設備。而備用狀態(tài)的前置機下行信號（TXD）均被斷開(kāi)。
單路切換方式：假若前置主機（運行狀態(tài)）的某一路出現故障，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(shí)對每個(gè)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(zhù)一定的影響。作為縣級調度自動(dòng)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(chǎng)站雙路信號經(jīng)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(guò)多功能串口板到前置計算機A和B。
主要優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：接線(xiàn)比較復雜；對某一雙通道廠(chǎng)站而言，前置計算機當前只能接收和監測其中一個(gè)通道的信號，另一通道運行情況無(wú)法監視；前置計算機同時(shí)處理多廠(chǎng)站信號時(shí)負擔較重；不能處理網(wǎng)絡(luò )104通訊協(xié)議；接受廠(chǎng)站的數量有限，并且當其中某個(gè)接口通信有異常時(shí)，會(huì )影響其他接口的通信。
某廠(chǎng)站雙路信號經(jīng)智能雙通道板輸出，主、備通道都輸出232數字信號，分別經(jīng)過(guò)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(guò)網(wǎng)絡(luò )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(yōu)點(diǎn)：對前置計算機而言，可以同時(shí)監測某廠(chǎng)站兩個(gè)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(dòng)信號速度較快；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(xiàn)較復雜；系統交換機同時(shí)處理前置和后臺的數據，負擔較重；前置計算機同時(shí)處理各廠(chǎng)站雙通道信號，數據量大，負擔重。
某廠(chǎng)站雙路信號經(jīng)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(wù)器組A、B（如CHASE、MOXA通信服務(wù)器），然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )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(kāi)。
主要優(yōu)點(diǎn)：結構簡(jiǎn)潔，投資適中，接線(xiàn)方式清晰；前置和后臺系統采用兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò )，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(chǎng)站以網(wǎng)絡(luò )104方式進(jìn)行通訊；
主要缺點(diǎn)：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(shí)發(fā)現。
上述結構方式中,終端服務(wù)器組通常包括1個(gè)以上的終端服務(wù)器。前置系統采用通信服務(wù)器(TerminalServer)代替串口擴展設備已成為發(fā)展趨勢。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。根據系統規模的大小，配備相應數量的終端服務(wù)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(yōu)點(diǎn)是：與硬件無(wú)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(jiǎn)單，完全采用socket接口進(jìn)行編程；接線(xiàn)簡(jiǎn)單，前置機僅連接網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)；擴展性好，不間斷、平滑完成系統擴展；開(kāi)放性好，支持高速數據通道，可平滑過(guò)渡到下一代通信方式。
5前置系統結構形式總結
縣調自動(dòng)化前置系統選用的結構方式要按現場(chǎng)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(gè)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(diǎn)以及經(jīng)濟條件綜合考慮確定，真正按《縣級調度自動(dòng)化典型設計》和《縣級電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統實(shí)用化驗收細則》的要求，實(shí)現其功能，技術(shù)指標合格并能穩定運行，就可以在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。
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