变电站中通信解决方案初探

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摘要 随着电网规模的扩大，网络通信已经成为变电站数据传输的基本要求。本文通过对变电站通信的网络结构、信息传输等方面出发简要介绍了变电站通信解决方案。

关键词 500 kV变电站；通信；方案

中图分类号 TM63文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2012)051-0156-02

我国电网规模正在随着经济的发展而飞速扩大，加之网络信息化的突飞猛进，管理信息系统、生产控制系统等在电力行业中已经得到广泛应用。实现电力自动化，可以增强电网安全稳定运行水平，提高经济效益。电力实时控制离不开电力通信系统，尤其是数据传输速率以及数据的安全可靠要求越来越高，通信在电网中所起的作用越来越不容忽视。为了保障电力安全生产与正常运营，不仅要完善电力通信技术与运营管理，更要增强通过通信科技驾驭电网的能力。本文通过对变电站通信的网络结构及其与监控中心的通信方面出发简要介绍了变电站通信解决方案。

1 变电站网络通信结构

变电站综合自动化系统中，网络通信结构占有重要的地位，它是变电站自动化程度最直接的反映。其中，通过通信控制器实现变电站内快速通信以及通过间隔层设备上网实现变电站内网络通信是目前常用的网络通信结构。前者在逻辑结构上主要包括过程层、间隔层、通信控制层以及站控层四个层次，因其具有快速实现网络通信成本低廉的特点，早期被广泛应用与220 kV及以上的高压变电站中。但是，当间隔层设备种类和数量较多时，这一通信结构的通信效率就会大大降低，通信故障也会频发。后者是现阶段的主流变电站网络通信结构，是变电站网络通信的发展趋势，它在逻辑结构上主要包括过程层、间隔层和站控层三个层次（层次关系如图所示）。该通信结构省去了通信控制层，通信系统可靠性大大提高，很好的弥补了通过通信控制器实现变电站内快速通信结构的不足，在高压变电站中已经被广泛采用。

另一方面，网络通信技术的发展，一次设备水平的提高，变电站内网络通信结构必然向着结构更为清晰，通信更为简单的一层网络通信结构发展。

2 500 kV变电站与监控中心通信

2.1 通信内容

电力行业中，自动控制技术在发电领域已经被普遍应用于生产过程的控制，但是在输变电领域，行业特点使得电网中计算机自动控制比较少，其对对信息的传输要求比较简单。科学技术的进步，推动了电力工业技术的发展，大大提高了电力设备与电力网的实际可靠水平，变电站应用自动化技术实现程序化操作及实施无人值班技术不仅在220 kV及以下电压等级变电站中取得了相当的经验，而且在500 kV变电站中也已经比较成熟。

自动化技术实现程序化操作及实施无人值班技术的变电站中，变电站与监控中心的通信内容有准时信息、实时信息以及生产管理信息等。其中，电力生产在线检测装置的检测报告，继电保护设备的整定，电能表计的数据以及安全自动装置由于事故或电网扰动而产生的波形文件等，都属于准时信息的内容。在控制中心需要对这些信息进行查询应能及时传输。而实时信息则包含了控制中心发出对电气设备的操作命令以及向变电站发出的调整运行状态的命令，自动化系统实现采集的运行状态信息及测量信息等几个方面。准时信息与实时信息都要求在一定时间范围内（一般数据查询等待响应的时间为20 s~40 s，按时间平均采集的数据则可以根据采集周期适当放宽等待响应时间）完成传输。生产过程中的预备、通知及生产管理文件等都属于生产管理信息。生产管理信息没有明确实时性要求，与自动化系统没有直接联系，它们是以数据库的形式通过TCP/IP协议进行传输的。

2.2 通信信息的传输

500 kV变电站应用自动化技术实现程序化操作及实施无人值班技术，数据信息在变电站与控制中心间传送是这项技术实时的保证。大量信息在传送过程中，安全自动装置和继电保护信息的传输，程序化操作的过程信息，通信实时数据量和响应时间都是需要及时关注的问题。

安全自动装置和继电保护装置信息的传输。500 kV电压等级的变电站中，安全自动装置和继电保护装置的使用数量是很大的，相应采集信息的数量也就十分庞大，加之设备运行中各种指令信息（启动、报警、关闭及报告数据等）。这些信息的实时有效传输是变电站自动化技术实现程序化操作及实施无人值班技术的基础。变电站内设置继电保护信息处理系统，另一方面建立继电保护设备与监控系统一体化平台是实现安全自动装置和继电保护装置信息的传输的两个主要方案。继电保护信息处理系统的设置可以保证信息采集后通过去昂立传输直接传送到控制中心。变电站内建立继电保护设备与监控系统一体化平台，是由通信系统完成数据信息的汇集处理，经过传输协议转换后传送至控制中心。IEC 60870-5-103传输协议可以实现以上两种方案中信息与控制中心的传输，但通过继电保护设备与监控系统一体化平台传输信息时，IEC 60870-5-103传输协议与远动信息在一个网络接口上运行来实现。

程序化操作的过程信息的传输过程一般都是需要较快的时间完成的，如操作确认，操作过程中报警提示，操作成功及失败信息等。一般情况下实时信息的传输形式就可以满足这些信息的传输要求。

通信实时数据量和响应时间。站内大量设备运行状态采集、监控类的实时信息向控制中心的传输一般有几百个控制点，实时信息最主要的就是保证信息传输在较快时间内完成，因而一般传统的低速远动传输通道难以满足信息传输的响应性能。只有提高变电站自动化系统的数据处理及通信单元和控制中心主站系统的数据处理和通信能力，并配以高速输送的网络通信方式及信息的合理精简和优化，才能保证通信实时数据量和响应时间。

3 结束语

在500 kV变电站应用自动化技术实现程序化操作及实施无人值班技术是一项综合工程，变电站自动化系统与控制中心间信息传输是其中的一部分。我国现有相关技术已经可以满足这项工程的技术要求，规章制度的保证及管理关系的理顺是这项综合工程实际运行的关键。设备水平、人力资源及相关资源的合理分配全方位提高电网管理水平，确保电力行业的安全运营及经济效益的产生。根据技术的发展制定与之相适应的制度，以创新的思维角度来思考电网中技术和管理的问题，以较小的人力投入收到最大的效果。另一方面要做好变电站的设备维护及监督工作，设备质量、性能及工艺水平直接关系到变电站远程监控无人值守的实施。现场设备的正常、稳定运行才能确保变电站程序化操作及实施无人值班的基础，这个基础中最关键的一环就是自动化系统的安全、可靠运行与报警信息的真实、准确。变电站内用电系统也要满足相关设备的需要，保证设备是“可控、在控”的工况下完成工作，设备的监督维护工作要学会依靠定期试验和技术监督来完成，这样减少工作人员的负担。按照国家或国际标准的规范针对具体的信息传输需求进行探索和研究，以满足生产应用的要求，实现应用自动化技术实现程序化操作及实施无人值班技术在500 kV变电站中的应用。

参考文献

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[3]张沛超,高翔.数字化变电站系统结构[J].电网技术,2006,30(24):73-77.

作者简介

周丽群（1978—），女，汉族，江西南城人，本科，电力工程技术工程师，江西省电力公司检修分公司，研究方向：电力系统及其自动化。