一、目的和意義
隨著電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)通信專網(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(shì),使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電力數(shù)據(jù)通信已經(jīng)是大勢(shì)所趨。
新一代智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)(SG-OSS)的建立,對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性提出了更高要求。要滿足電網(wǎng)調(diào)度信息傳輸?shù)目煽啃砸螅瑢?duì)現(xiàn)有廠站業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)雙平面?zhèn)鬏數(shù)母脑?,已?jīng)勢(shì)在必行。
在我國電網(wǎng)中,還有不少變電站和發(fā)電廠遠(yuǎn)動(dòng)(RTU/監(jiān)控系統(tǒng))、功角測(cè)量、電量計(jì)費(fèi)、即時(shí)信息系統(tǒng)、保護(hù)信息子站,還在使用著低速的串口通信和老的通信規(guī)約,不但數(shù)據(jù)傳輸速度提不上去,誤碼率也較高,面對(duì)已經(jīng)完善的調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng),這些變電站卻無法利用這條信息高速通道,原因如下:
1、 硬件方面:老的廠站RTU或測(cè)控單元型號(hào)多,廠家雜,串口遵循多種標(biāo)準(zhǔn),無法即插即用;沒有網(wǎng)口;
軟件方面:多種操作系統(tǒng)平臺(tái);多種串口通信規(guī)約,同種規(guī)約有多個(gè)版本;所采集數(shù)據(jù)的類、數(shù)據(jù)的順序、以及數(shù)據(jù)的量、數(shù)據(jù)的位寬、信息體的長度等等都有不同;
2、 雖然變電站到調(diào)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(nèi)的設(shè)備,存在著各種物理接口、不同規(guī)約、以及不同廠家的多種軟硬件版本自成體系,即使有了網(wǎng)口,也無法做到插上就通;
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,就是要使廠站設(shè)備的軟硬件接口及其規(guī)約,符合現(xiàn)有調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)及主站在規(guī)約方面的要求,這就需要對(duì)現(xiàn)有廠站設(shè)備的通信接口、通信軟件、以及規(guī)約版本,進(jìn)行調(diào)整和整合,使得從調(diào)度主站端看過去,像是一臺(tái)使用網(wǎng)絡(luò)通信并符合主站規(guī)約及其版本的設(shè)備一樣。
這樣,廠站側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù),就能走上網(wǎng)絡(luò)通信這條高速公路,高效、可靠地完成數(shù)據(jù)傳送的任務(wù)。
要實(shí)現(xiàn)以上轉(zhuǎn)變,必須研制一款符合上位(調(diào)度主站)條件和下位(采集裝置)設(shè)備當(dāng)前條件的、具有雙平面?zhèn)鬏斈芰Φ耐ㄐ欧?wù)器,使得在不改變上下位通信條件的情況下,廠站的所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸。
該設(shè)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(xiàn)所有變電站數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。
二、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
由于技術(shù)方向的趨同性,在國外,同樣的問題也是存在的,這就是國際電工委員會(huì)(IEC)提出電力信息互聯(lián)的新標(biāo)準(zhǔn)IEC-61850-8/9的原因,這一標(biāo)準(zhǔn)在理論上是很具前瞻性的,但實(shí)際執(zhí)行中有許多技術(shù)困難目前還無法解決。
首先,它是一個(gè)過程層-間隔層-站控層的全網(wǎng)絡(luò)化通信的三層模型,要實(shí)現(xiàn)這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造,首先要求各個(gè)設(shè)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(duì)于新建廠站,在新設(shè)備遵循其通信標(biāo)準(zhǔn)的前提下,可以一步到位地實(shí)現(xiàn);而對(duì)于老的廠站,幾乎沒有可能滿足這些條件,這是困難之一。
第二,國內(nèi)的測(cè)控裝置所遵循的IEC-103規(guī)約,是一個(gè)定義松散的標(biāo)準(zhǔn),事實(shí)上現(xiàn)在各個(gè)廠家生產(chǎn)的測(cè)控單元的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),多達(dá)數(shù)百種,基本上是一個(gè)產(chǎn)品一種規(guī)約,要實(shí)現(xiàn)上述IEC-61850-8/9的互聯(lián),幾乎沒有可能。
所以總體上說,IEC-61850-8/9的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn),只是指出了今后發(fā)展的方向,以便在新建廠站的設(shè)計(jì)中,逐步推廣和采用。
就國內(nèi)而言,目前還沒有一種設(shè)備符合上述老廠站通信網(wǎng)絡(luò)化的要求,因此,我們提出帶規(guī)約功能通信服務(wù)器的概念,既考慮了歷史上遺留下來的當(dāng)前廠站設(shè)備的現(xiàn)狀,又能滿足全電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化的要求,在國內(nèi)尚處于領(lǐng)先地位。
三、 方案的可行性分析
對(duì)于在各個(gè)不同時(shí)期投運(yùn)、并且現(xiàn)在正在運(yùn)行的設(shè)備,要對(duì)它們本身直接進(jìn)行硬件或軟件的改造是不現(xiàn)實(shí)的,比如:
1、 更換老設(shè)備為帶有網(wǎng)口的新設(shè)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(shè)備添加獨(dú)立的網(wǎng)口轉(zhuǎn)換裝置后上送,不但要改動(dòng)所有的在線運(yùn)行設(shè)備,而且轉(zhuǎn)換口各自獨(dú)立,有的還需要獨(dú)立電源,整體性差,也不利于現(xiàn)場(chǎng)管理,因而也是不可行的;
3、 如果考慮到各個(gè)采集設(shè)備與主站的規(guī)約匹配,那么還有更改這些在線設(shè)備的規(guī)約軟件和版本的工作,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來說是一種傷筋動(dòng)骨的變動(dòng),不但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量很大,而且會(huì)影響現(xiàn)有設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)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(shè)備,即帶規(guī)約功能的通信服務(wù)器,使得這個(gè)中間設(shè)備不論是軟件還是硬件接口,它的上位端,符合調(diào)度主站的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn),以及相匹配的規(guī)約和版本;它的下位端,配置多種不同的接口,以適合現(xiàn)有運(yùn)行設(shè)備的硬件標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)約及版本。顯而易見,這是唯一簡(jiǎn)單可行的辦法。當(dāng)然,這里面一定會(huì)牽涉到所傳送的數(shù)據(jù)要在不同的規(guī)約之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的問題。
這種具有雙平面?zhèn)鬏斈芰Φ膸б?guī)約功能的通信服務(wù)器,具體要滿足下列指標(biāo):
1、 上位端,配備4個(gè)或以上RJ45網(wǎng)絡(luò)口,符合ETHERNET標(biāo)準(zhǔn);
2、 與主站的通信規(guī)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(guī)約方面,可選:CDT(2002版本);
DISA(最新版);
IEC-101(2002以上版本);
其它規(guī)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(jié)構(gòu)上,可以模塊化靈活配置;
7、 規(guī)約可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要用定制下載的方式配置;
8、 設(shè)備的機(jī)械安裝可以是桌面式的或19”機(jī)架式的;
四、理論與實(shí)踐的可行性依據(jù)
理論依據(jù):考慮到各個(gè)廠站的設(shè)備種類和配置規(guī)模的不同,這種通信服務(wù)器必須具有對(duì)所有廠站普適的能力,因此,概念設(shè)計(jì)的要求是:對(duì)現(xiàn)有設(shè)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(biāo)準(zhǔn)即可;對(duì)規(guī)約的要求僅僅是遵循目前國內(nèi)市場(chǎng)上的主流規(guī)約,對(duì)于特殊的規(guī)約可以個(gè)別處理。
實(shí)踐依據(jù):串口/網(wǎng)口的物理轉(zhuǎn)換已經(jīng)是目前的實(shí)用化技術(shù),但目前市場(chǎng)上沒有相應(yīng)的集成化產(chǎn)品;規(guī)約的轉(zhuǎn)換已經(jīng)有運(yùn)行的先例,原理上不存在問題,但會(huì)受到數(shù)據(jù)類型不同的限制。對(duì)于相同的數(shù)據(jù)類型,轉(zhuǎn)換不存在障礙。
關(guān)鍵詞: 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 電網(wǎng)調(diào)度
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