电网自动化系统整合的实施策略

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　　摘要：本文构建的电网自动化系统是在可伸缩通信系统的基础上而形成的系统整合研究，因此我们对可伸缩的通信系统与主站系统整合的细化分析是电网自动化实施策略的重要出发点。
　　关键词：通信系统；系统整合
　　
　　一，可伸缩的通信系统
　　 通信系统（传输层）结构的好坏，直接影响到整体技术架构的实施，所以构建一个灵活、可伸缩的数据通信系统至为重要。本文所要研究电网的主体逻辑结构是一个辐射状的电网（主厂区以5个110kV变电所向下辐射），地理分布上根据生产工序曾均匀排布，这正好与多数城市整体产销系统信息化资源相吻合。可见，此电网研究有着保障性的通信系统。
　　1，建设电力信息专用网。利用主干光纤网资源逐步建设一个质量计量处动力量数采网的电力信息专用网，该网络最终将实现网络资源的整合建设。
　　 网络资源整合是在主干网接入层、核心层交换机上划分电力信息专用虚拟网（VLAN），并视光纤物理资源备用情况决定是采用专用光纤或是共享光纤模式。同时建设采用统一规划，分步实施的方针实现。从目前的网络分布情况和站所地理位置来看，大部分站所到最近接入点的距离都能控制在500米至1000米范围内，具备新建接入层网络的可行性。优先考虑的应是将35kV以上的变电站接入电力信息专用网，实现信息的高速传输。
　　2，基于电力信息专用网的厂站通信的整合
　　（1）新建系统（设备）的数据接入问题。新建系统一般具有以太网通信接口，数据接入的关键是对通信规约的规范和支持，这一般是在系统建设中向系统承建方明确提供要求通信规约，并在系统投运时与主站系统进行联动测试。推荐的支持以太网传输的通信规约是IEC60870-5-104以及IEC 61850。
　　（2）传统厂站数据传输方式的改造。鉴于传统所使用的音频传输通道存在的问题，最好的解决方案是经过改造实现网络传输。对于串口、部颁CDT规约通信，有两种处理策略：一种是进行规约转换，从物理层到应用层均实现对支持以太网传输的标准通信规约的转换。这种方式可根本上解决远动规约统一、多主站数据交换的问题，但对主站来说均需要新开发对网络数据传输的支持，而且规约（协议）转换器的投资也不菲。另一种是仅对物理层进行转换，采用串口服务器实现RS-232到TCP/IP以太网的转换，主站前置机即可通过串口服务器驱动程序建立的虚拟串口实现与厂站的透明通信，也可将串口服务器设置为通过TCP/UDP报文的形式进行数据传输。这种方式在根本改善串口传输性能（可将传输速率大幅提高）的同时，对主站系统前置机软件不作任何改变，只需采用映射的串口进行数据收发即可。如果选择适当的串口服务器和适当的工作模式，也可以方便实现厂站系统向多个主站同时传送数据的功能。从实际运行中来看，第二种方案简便易行，投入最省，是目前值得推荐的整合方案。
　　此外，对远程数据采集系统的实时接入必须有成熟的解决方案、良好的网络性能及网络安全。
　　二，主站系统的优化整合
　　 对于控制中心层，系统一旦成型后，要对其内部结构进行调整较为困难。所以笔者认为近期主站系统层的优化整合任务主要是对该层三个主站系统之一的系统互联和信息共享功能进行强化，基本实现全信息共享功能。
　　1，当前的系统互联模式。当前三个主站系统的互联模式的具体情况是：系统一和系统二互传对方未直接接入的信息；系统三向系统转发重要的电网信息。
　　（1）信息互联的硬件实现。通信链路采用基于IP的100M专用光纤通道。由于系统二和系统三在业务上没有关联，不需要实现信息互传。所以在系统一中设立专门的通信网关机，该通信网关机安装多网卡，采用不同网卡分别对系统二、系统三实现数据交换。这种方式在保证网络性能的同时，还可同时对各系统网络提供隔离；在系统二、系统三中，数据转发和接收工作均在通信前置机中完成。
　　（2）通信规约。为了达到快速传输和快速处理的目的，网络层协议采用了UDP报文，并且应用层协议报文不作任何校验处理。与TCP报文相比，UDP报文的特点是不需要建立连接的过程，方便、快捷，缺点是不提供保证数据传输正确的机制。但由于是专线光纤链路，所以传输质量是完全能满足要求的。
　　2，系统互联模式的优化。为了达到实时、不失真的数据传输，最好的方法是建立统一的实时数据库平台，基于实时数据库映像模式的网络互联，或引用IEC 61970中的CIS/HSDA和CIS/TSDA接口标准在各系统中实现。但这种方式对各系统的开发量太大，而且实现难度不可预测。
　　 可行的优化方案是：第一步，采用现行的与自定义规约相似的标准通信规约（可选标准部颁CDT规约）替代现有的非标准规约，这样开发量最小，可快速实现对完整电力信息的互传功能。第二步，优化通信结构，实现多主站系统之间的结合。对于系统一和系统二，目前的实施方案是厂站对两系统采用信息双发模式，厂站信息分别向两系统单独传送，逐步将系统互传降级为一种备用数传模式。这种方法在一定程度造成了通信资源的浪费，但比起紧耦合来说，数据传输的实时性和完整性得到的最大的保障，这是不得已而为之。
　　 对于系统一和系统三，目前有一种可行的方法是通过现有攀密电力数据专用网及攀密片区与攀钢主厂区（相距约15km）的互联光纤将系统三数据采集层数据直接接入到系统一。采用这种接入方式后，两个主站系统独立与数采设备进行数据交互，减少了系统依赖性，数据实时性、完整性得到更好保障。这种方式要做的主要工作是对攀钢电网SCADA系统前置通信子系统进行重构以改变当前的工作模式及增加对网络数据采集的支持。通过以上的优化后，三系统均可独立工作，并预留了信息共享网络备份。系统一可独立获取攀钢集团攀枝花本埠的所有电力信息，系统二、系统三可看成是系统一的分系统。
　　参考文献：
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