智能通信管理機(jī)在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：通信管理機(jī)以其高速有效的多途徑溝通模式，為變電站科學(xué)化管理提供了良好的平臺。

關(guān)鍵詞：通信管理機(jī)；變電站；電力企業(yè)；應(yīng)用

通信管理機(jī)在我國歷經(jīng)多年的發(fā)展，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善，越來越多的變電站認(rèn)可和接受并且正在使用著通信管理機(jī)。

1通信管理機(jī)的功能特點(diǎn)

通訊管理機(jī)一般運(yùn)用于變電所、調(diào)度站，通訊管理機(jī)通過控制平臺控制下行的RRtu設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測、遙控等信息的采集，將消息反饋回調(diào)度中心，然后，控制中心管理員通過消息的處理分析，選擇將執(zhí)行的命令，達(dá)到遠(yuǎn)動(dòng)輸出調(diào)度命令的目標(biāo)。

通信管理機(jī)系統(tǒng)功能包括站內(nèi)監(jiān)控：包括站內(nèi)數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視及報(bào)警記錄、人機(jī)交互聯(lián)系及系統(tǒng)維護(hù)管理、計(jì)算統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)記錄、事件順序記錄(SOE)、遠(yuǎn)方通信等常用SCADA功能。具有控制和調(diào)節(jié)功能：通過鍵盤在屏幕所顯示的畫面上對各可控設(shè)備進(jìn)行開／合、投／退等控制操作，對各可調(diào)設(shè)備進(jìn)行升／降、定值設(shè)定等調(diào)節(jié)控制。站內(nèi)無功控制功能不作要求，但應(yīng)做到遠(yuǎn)方調(diào)整電壓無功。具有對時(shí)系統(tǒng)，對時(shí)要求是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本要求，即要求對變電站層設(shè)備和間隔層IED設(shè)備(包括智能電度表等)均實(shí)現(xiàn)GPS對時(shí)，并具有時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)傳輸校正措施。通信管理機(jī)中有故障錄波：35kV變電站和一般的1lOkV終端站可以不要求安裝故障錄波，一些分析信息可從保護(hù)裝置的簡短記錄和SOE中提取。通信管理機(jī)具有五防閉鎖，加強(qiáng)了自動(dòng)安全性。

在采用分散式結(jié)構(gòu)形式的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中采用現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)。分為變電站層、間隔層和過程層。變電站層是通過間隔層設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)控制以及站內(nèi)信息的收集、分析等工作，并與遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信，完成遠(yuǎn)方監(jiān)控與調(diào)度。遠(yuǎn)動(dòng)、監(jiān)控、錄波、計(jì)量等主控系統(tǒng)共享現(xiàn)場總線的信息，信息的傳遞既快速便捷又不會(huì)相互影響，避免了重復(fù)投資。間隔層的保護(hù)裝置、測控裝置、自動(dòng)裝置等具備以太網(wǎng)接口的設(shè)備直接接入間隔層以太網(wǎng)，其它分散布置的智能設(shè)備通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器、測控裝置或低壓保護(hù)裝置轉(zhuǎn)接入間隔層以太網(wǎng)。站點(diǎn)較多的變電站選用交換型集線器，將間隔層分成若干子網(wǎng)，限制每個(gè)沖突域的站點(diǎn)數(shù)量不致過多以確保系統(tǒng)響應(yīng)率。絕大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在間隔層設(shè)備和變電站設(shè)備間，而變電站設(shè)備數(shù)量遠(yuǎn)小于間隔層設(shè)備，由于變電站層使用100M以太網(wǎng)，因而不會(huì)成為通信瓶頸。

2通信管理機(jī)在變電站中的應(yīng)用

通信管理機(jī)是利用變電站平臺建立電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的辦公環(huán)境。變電站可以利用通信管理機(jī)對相關(guān)的工作進(jìn)行管理，對變電站的各部門進(jìn)行協(xié)調(diào)和指揮，利用通信管理機(jī)進(jìn)行變電站的數(shù)據(jù)信息的傳送、分享、節(jié)省了人力物力，提高了工作的效率?？梢栽诟鱾€(gè)不同的部門之間開展工作，為電力企業(yè)的發(fā)展提供了便利條件。

通過通信管理機(jī)對變電站的設(shè)施進(jìn)行直接掌控，加大了電站設(shè)施的透明化，保證信息的存儲，隨時(shí)了解變電站任務(wù)計(jì)劃的進(jìn)行情況，確保了變電站任務(wù)的順利完成。

變電站使用通信管理機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)透明的管理，提高了變電站的任務(wù)執(zhí)行能力，減少了變電站進(jìn)行項(xiàng)目工作的運(yùn)營成本，通信管理機(jī)保證了變電站制度執(zhí)行的完整性，提高了任務(wù)的完成能力。

變電站擔(dān)負(fù)著電能傳輸配送的重要任務(wù)。利用通信管理機(jī)將變電站的二次設(shè)備利用電子信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測等功能，確保變電站功能的安全運(yùn)行，并為變電站設(shè)備的維修提供數(shù)據(jù)信息，通信管理機(jī)的發(fā)展隨著結(jié)構(gòu)形態(tài)、通信技術(shù)和系統(tǒng)功能的調(diào)整：主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式等模式；通信管理機(jī)的技術(shù)由集中配屏裝置為核心的方式向分散下放到開關(guān)柜以系統(tǒng)為核心的方式發(fā)展時(shí)期，由單一功能、相互獨(dú)立向多功能、一體化過渡時(shí)期，再到由傳統(tǒng)的一、二次設(shè)備相對分立向相互融合方向發(fā)展時(shí)期，通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)變電站由串行通信、現(xiàn)場總線通信技術(shù)到以太網(wǎng)，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施推動(dòng)了變電站的高速運(yùn)行。

通信管理機(jī)可以對變電站設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和操控：發(fā)現(xiàn)變電事故狀況，可以快速切除故障，在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢詫υO(shè)備正常運(yùn)行轉(zhuǎn)時(shí)電氣量的采集和電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控、調(diào)整，還可以對已經(jīng)發(fā)生的狀況，由繼電保護(hù)、故障錄波等完成瞬態(tài)電氣量數(shù)據(jù)的收集、監(jiān)控并向調(diào)度中心等部門傳送相關(guān)數(shù)據(jù)，成為電氣設(shè)備的監(jiān)視和為制定維修計(jì)劃而收集原始數(shù)據(jù)提供手段。

通信管理機(jī)將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完quan數(shù)字化狀態(tài)。全站使用統(tǒng)一的通訊規(guī)格建立變電站通信網(wǎng)絡(luò)，通過保護(hù)、測控、計(jì)量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、VQC等系統(tǒng)都使用同一網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)信息，確保變電站的系統(tǒng)可以信息共享。

變電站采用一次設(shè)備采集模擬量，通過電纜將模擬信號傳輸?shù)綔y控保護(hù)裝置，裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)線上將數(shù)字化信息傳送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護(hù)裝置對一次設(shè)備的控制通過電纜傳輸模擬信號實(shí)現(xiàn)其功能。

變電站中通信管理機(jī)采用低功率、數(shù)字化的光電互感器代替常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變換為數(shù)字信號。變電站內(nèi)設(shè)備之間通過高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能重復(fù)的I／O接口，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊，利用通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)及資源共享。組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)、數(shù)據(jù)流建模、網(wǎng)絡(luò)性能、可靠性分析、變電站過程層新型同步方法、變電站信息安全等成為構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)信號通路的關(guān)鍵技術(shù)。

通訊管理機(jī)不僅支持快速存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式和QOS服務(wù)質(zhì)量，以保證網(wǎng)絡(luò)中重要的GOOSE數(shù)據(jù)包得到實(shí)時(shí)傳輸；而且在電磁兼容方面：通過靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度等電磁干擾實(shí)驗(yàn)和電擊、雷擊等多項(xiàng)測試，通過專門的強(qiáng)振動(dòng)、大沖擊的承受度測試；具備了防塵、防潮、以及較好的散熱條件，保證變電站數(shù)據(jù)的安全和快速運(yùn)行。

在變電站利用通信管理機(jī)用低功率、數(shù)字化的光電互感器原變電站內(nèi)常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變換為數(shù)字信號。通過通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間通過高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)、數(shù)據(jù)流建模、網(wǎng)絡(luò)性能、可靠性分析、變電站過程層新型同步方法、變電站信息安全等成為構(gòu)建變電站系統(tǒng)信號通路的關(guān)鍵技術(shù)。

3 安科瑞網(wǎng)關(guān)介紹

3.1通信管理機(jī)

3.1.1概述

本系列智能通信管理機(jī)是一款采用嵌入式硬件計(jì)算機(jī)平臺，具有多個(gè)下行通信接口及一個(gè)或者多個(gè)上行網(wǎng)絡(luò)接口，用于將一個(gè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有的智能監(jiān)控/保護(hù)裝置的通信數(shù)據(jù)整理匯總后，實(shí)時(shí)上傳主站系統(tǒng)，完成遙信、遙測等能源數(shù)據(jù)采集功能。

同時(shí)，本系列智能通信管理機(jī)支持接收上級主站系統(tǒng)下達(dá)的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的智能系列單元，完成對廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分、合閘遠(yuǎn)方控制或裝置的參數(shù)整定，實(shí)現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能，以達(dá)到遠(yuǎn)動(dòng)輸出調(diào)度命令的目標(biāo)。

3.1.2產(chǎn)品介紹

名稱	型號	圖片	功能
通信管理機(jī)	ANet-1E1S1		通用網(wǎng)關(guān)，1路網(wǎng)口，1路RS485，可選配4G通訊、LORA通訊
	ANet-1E2S1		通用網(wǎng)關(guān)，1路網(wǎng)口，2路RS485，可選配4G通訊，LORA通訊
	ANet-2E4S1		通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485
	ANet-2E8S1		通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，8路RS485
	ANet-2E4SM		通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配LORA通訊，斷電告警

3.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊

3.2.1概述

AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集設(shè)條，采用嵌入式設(shè)計(jì)。內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，同時(shí)采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門狗，性能可靠穩(wěn)定。

本產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置。就可以完成對MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并且與安科瑞服務(wù)器進(jìn)行通訊。

3.2.2產(chǎn)品介紹

3.3無線通訊終端

3.3.1概述

AWT100數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊是安科瑞電氣推出的新型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DTU，通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括 2G、4G、NB、LoRa、LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP 等通訊方式，下行接口提供了標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接電力儀表、RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置，就可以完成對MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；同時(shí)AWT100系列無線通訊終端采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門狗技術(shù)，性能可靠穩(wěn)定。

AWT200數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)應(yīng)用于各種終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)測、控制、計(jì)算，為系統(tǒng)與設(shè)備之間建立通訊紐帶，實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)通訊。實(shí)時(shí)監(jiān)測并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，同時(shí)自身根據(jù)用戶規(guī)則進(jìn)行邏輯判斷，大大的節(jié)省了人力和通訊成本。

3.3.2產(chǎn)品介紹

4結(jié)語．

在變電站中運(yùn)用通信管理機(jī)，可以有效地調(diào)節(jié)變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)機(jī)制，促進(jìn)電力企業(yè)系統(tǒng)溝通渠道的發(fā)展，加快多流程的快速轉(zhuǎn)化，提高變電站整體的運(yùn)作效率，減少了成本支出。我國的通信管理機(jī)運(yùn)營模式已經(jīng)日漸成熟，發(fā)展的前景越來越平穩(wěn)、廣闊。通信管理機(jī)是電力企業(yè)自身發(fā)展的需求，推動(dòng)了變電站現(xiàn)代化管理制度的變革，促進(jìn)了變電站規(guī)范化管理運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙華．淺談變電站自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]．清華出版社．2006．

[2]陳建平電力企業(yè)管理與發(fā)展[J]．科技出版社．2006．

[3]智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產(chǎn)品報(bào)價(jià)手冊）.2023.07版

[4]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版.

作者簡介

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的研發(fā)與應(yīng)用。