廠(chǎng)站數據網(wǎng)絡(luò )雙平面接入研究 滿(mǎn)足電網(wǎng)調度信息可靠

一、目的和意義

隨著(zhù)電網(wǎng)調度數據通信專(zhuān)網(wǎng)的建立和完善，網(wǎng)絡(luò )通信的高速、可靠、低成本已經(jīng)顯示出明顯的優(yōu)勢，使用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行電力數據通信已經(jīng)是大勢所趨。

新一代智能調度技術(shù)支持系統(SG-OSS)的建立，對調度數據網(wǎng)絡(luò )運行的安全性提出了更高要求。要滿(mǎn)足電網(wǎng)調度信息傳輸的可靠性要求，對現有廠(chǎng)站業(yè)務(wù)數據進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )雙平面傳輸的改造，已經(jīng)勢在必行。

在我國電網(wǎng)中，還有不少變電站和發(fā)電廠(chǎng)遠動(dòng)(RTU/監控系統)、功角測量、電量計費、即時(shí)信息系統、保護信息子站，還在使用著(zhù)低速的串口通信和老的通信規約，不但數據傳輸速度提不上去，誤碼率也較高，面對已經(jīng)完善的調度數據專(zhuān)網(wǎng)，這些變電站卻無(wú)法利用這條信息高速通道，原因如下：

1、 硬件方面：老的廠(chǎng)站RTU或測控單元型號多，廠(chǎng)家雜，串口遵循多種標準，無(wú)法即插即用;沒(méi)有網(wǎng)口;

軟件方面：多種操作系統平臺;多種串口通信規約，同種規約有多個(gè)版本;所采集數據的類(lèi)、數據的順序、以及數據的量、數據的位寬、信息體的長(cháng)度等等都有不同;

2、 雖然變電站到調度端的信道已經(jīng)具備了網(wǎng)絡(luò )傳輸條件，但原有變電站內的設備，存在著(zhù)各種物理接口、不同規約、以及不同廠(chǎng)家的多種軟硬件版本自成體系，即使有了網(wǎng)口，也無(wú)法做到插上就通;

有了信息高速公路卻不能用，大家仍然擠在狹窄的串口通道上，這是很不合理的。解決的辦法，就是要使廠(chǎng)站設備的軟硬件接口及其規約，符合現有調度通信網(wǎng)絡(luò )及主站在規約方面的要求，這就需要對現有廠(chǎng)站設備的通信接口、通信軟件、以及規約版本，進(jìn)行調整和整合，使得從調度主站端看過(guò)去，像是一臺使用網(wǎng)絡(luò )通信并符合主站規約及其版本的設備一樣。

這樣，廠(chǎng)站側設備的數據，就能走上網(wǎng)絡(luò )通信這條高速公路，高效、可靠地完成數據傳送的任務(wù)。

要實(shí)現以上轉變，必須研制一款符合上位(調度主站)條件和下位(采集裝置)設備當前條件的、具有雙平面傳輸能力的通信服務(wù)器，使得在不改變上下位通信條件的情況下，廠(chǎng)站的所有設備實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化數據傳輸。

該設備如果研制成功，將為我國電網(wǎng)的中低壓變電站的通信改造，找到一條低成本實(shí)施的道路，實(shí)現所有變電站數據的網(wǎng)絡(luò )傳輸。

二、 國內外研究現狀

由于技術(shù)方向的趨同性，在國外，同樣的問(wèn)題也是存在的，這就是國際電工委員會(huì )(IEC)提出電力信息互聯(lián)的新標準IEC-61850-8/9的原因，這一標準在理論上是很具前瞻性的，但實(shí)際執行中有許多技術(shù)困難目前還無(wú)法解決。

首先，它是一個(gè)過(guò)程層-間隔層-站控層的全網(wǎng)絡(luò )化通信的三層模型，要實(shí)現這種網(wǎng)絡(luò )構造，首先要求各個(gè)設備必須是網(wǎng)絡(luò )口的，并且要求具備全電子化的智能傳感器。

對于新建廠(chǎng)站，在新設備遵循其通信標準的前提下，可以一步到位地實(shí)現;而對于老的廠(chǎng)站，幾乎沒(méi)有可能滿(mǎn)足這些條件，這是困難之一。

第二，國內的測控裝置所遵循的IEC-103規約，是一個(gè)定義松散的標準，事實(shí)上現在各個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的測控單元的數據結構，多達數百種，基本上是一個(gè)產(chǎn)品一種規約，要實(shí)現上述IEC-61850-8/9的互聯(lián)，幾乎沒(méi)有可能。

所以總體上說(shuō)，IEC-61850-8/9的互聯(lián)標準，只是指出了今后發(fā)展的方向，以便在新建廠(chǎng)站的設計中，逐步推廣和采用。

就國內而言，目前還沒(méi)有一種設備符合上述老廠(chǎng)站通信網(wǎng)絡(luò )化的要求，因此，我們提出帶規約功能通信服務(wù)器的概念，既考慮了歷史上遺留下來(lái)的當前廠(chǎng)站設備的現狀，又能滿(mǎn)足全電網(wǎng)數據傳輸網(wǎng)絡(luò )化的要求，在國內尚處于領(lǐng)先地位。

三、 方案的可行性分析

對于在各個(gè)不同時(shí)期投運、并且現在正在運行的設備，要對它們本身直接進(jìn)行硬件或軟件的改造是不現實(shí)的，比如：

1、 更換老設備為帶有網(wǎng)口的新設備，不但成本高，改造的工程量也很大，是不可行的;

2、 給各個(gè)設備添加獨立的網(wǎng)口轉換裝置后上送，不但要改動(dòng)所有的在線(xiàn)運行設備，而且轉換口各自獨立，有的還需要獨立電源，整體性差，也不利于現場(chǎng)管理，因而也是不可行的;

3、 如果考慮到各個(gè)采集設備與主站的規約匹配，那么還有更改這些在線(xiàn)設備的規約軟件和版本的工作，對現場(chǎng)設備來(lái)說(shuō)是一種傷筋動(dòng)骨的變動(dòng)，不但現場(chǎng)調試的工作量很大，而且會(huì )影響現有設備的當前運行，也是不可行的;

4、 綜合以上，我們的方案是：添加一款中間設備，即帶規約功能的通信服務(wù)器，使得這個(gè)中間設備不論是軟件還是硬件接口，它的上位端，符合調度主站的網(wǎng)絡(luò )通信標準，以及相匹配的規約和版本;它的下位端，配置多種不同的接口，以適合現有運行設備的硬件標準和相關(guān)規約及版本。顯而易見(jiàn)，這是唯一簡(jiǎn)單可行的辦法。當然，這里面一定會(huì )牽涉到所傳送的數據要在不同的規約之間進(jìn)行轉換的問(wèn)題。

這種具有雙平面傳輸能力的帶規約功能的通信服務(wù)器，具體要滿(mǎn)足下列指標：

1、 上位端，配備4個(gè)或以上RJ45網(wǎng)絡(luò )口，符合ETHERNET標準;

2、 與主站的通信規約為：IEC-104(2002以上版本);

3、 下位端：配備8個(gè)或以上RS232/RS485/RS422串口;

4、 規約方面，可選：CDT(2002版本);

DISA(最新版);

IEC-101(2002以上版本);

其它規約也可備選;

5、 串口具有防雷抗電磁干擾功能;

6、 各個(gè)物理接口在結構上，可以模塊化靈活配置;

7、 規約可以根據現場(chǎng)需要用定制下載的方式配置;

8、 設備的機械安裝可以是桌面式的或19”機架式的;

四、理論與實(shí)踐的可行性依據

理論依據：考慮到各個(gè)廠(chǎng)站的設備種類(lèi)和配置規模的不同，這種通信服務(wù)器必須具有對所有廠(chǎng)站普適的能力，因此，概念設計的要求是：對現有設備不指定具體的物理接口，只須遵循通用的串口或網(wǎng)口的標準即可;對規約的要求僅僅是遵循目前國內市場(chǎng)上的主流規約，對于特殊的規約可以個(gè)別處理。

實(shí)踐依據：串口/網(wǎng)口的物理轉換已經(jīng)是目前的實(shí)用化技術(shù)，但目前市場(chǎng)上沒(méi)有相應的集成化產(chǎn)品;規約的轉換已經(jīng)有運行的先例，原理上不存在問(wèn)題，但會(huì )受到數據類(lèi)型不同的限制。對于相同的數據類(lèi)型，轉換不存在障礙。