智能变电站网络设备配置及组屏方式的改进

智能变电站网络设备配置及组屏方式的
改进
提要：自动化监控网络设备、远动专业厂站端调度数据网接入设备与系统通信连接的组屏有多种方式，不尽合理的组屏安装对设备的抗电磁干扰不利。

针对组屏问题，提出了按功能模块化组屏，提高设备运行的安全可靠性的建议。

关键词：变电站、调度数据网、组屏
一、前言
变电站自动化系统有两类网：一类是调度数据网，双网配置，构建在SDH专用通道上，用于电力系统远动数据传输，通信规约是IEC60870-5-104协议，属于广域网；另一类是变电站监控网，单网或双网配置，以太网结构，通信规约是IEC61850协议，用于站内各相关装置间的数字化信息传输，属于局域网。

为了保护电力实时闭环监控系统及调度数据网络的安全，配置了电力二次系统防护装置。

安全区I、II连接的广域网为调度数据网（SGDnet），承载的业务是电力在线生产业务以及本网网管业务。

SGDnet是采用IP交换技术体制，构建在SDH专用通道上，是本文讨论的内容。

二、调度数据网变电站端接入设备现状及问题
变电站实现微机监控及系统通信光纤网络化后，变电站远动数据的采集和远程传输方式得到不断地加强和改进。

以110kV变电站为例，调度数据网厂站端的远动装置（调度数据网关机）双套配置。

每套远动装置的两个输出端口将采集数据经由在SDH之上的虚拟专用通道到达调度端前置机接收并进行数据处理，然后传送给后台机编排使用。

当主用数据异常时，由调度端前置机切换到备用通道。

（一）调度数据网接入设备的配置存在的问题
调度数据网关机单台配置时，一台装置两个端口分别向主/备双路通道发送
信息，一旦装置异常，双通道皆失效，存在可靠性低的问题，因此网关机改为双
重化配置。

当网关机实现双重化后，网关机仍采用一台装置同时向两个通道发送数据，
同一内容的信息会生成4组数据在通道中传送，其中除主用通道中的1组数据被
采用外，另外一组数据和备用通道中的2组数据被放弃。

只有当出现“通道异常”进行通道切换后，备用通道中的一组数据才能用上，另3组数据被放弃，数据臃
余量大。

由于通道是信息传输的瓶颈，传送信息过多，会造成系统负担过大，降低实
效性。

网关机双重配置仍采用“一对二”接线，可能是适得其反。

网关机运行安全可靠性远比传输通道要高，网关机对通道没有“一对二”的
必要，改为“一对一”的方式会更好。

因此，改进调度数据网接入设备的联结方
式十分必要。

（二）调度数据网接入设备被分两地组屏
目前，调度数据网接入设备组屏和变电站监控网设备组屏没有做好按功能进
行合理的划分组屏，甚至把本属于远动专业的调度数据网接入设备被分开安装，
其中一部分（二次系统安全防护纵向认证装置、通道路由器）放到通信设备室组屏，另一部分（数据网关机、交换机）留在主控室组屏。

这种将调度数据网接入
设备模块分解成两块，这种组屏方式与同组一面屏相比，不利于抗干扰，以及受
不是同一个工作电源的影响，安全可靠性降低。

1、数据网接入设备与监控网混合组屏
在数据网接入设备装置组屏上，将两套调度数据网接入设备分别组2面屏（含：2台交换机、2台纵向加密认证装置和一台路由器）；变电站监控网络设
备组一面屏（含：3（4）台调度数据网关机、2（3）台站控层交换机、1（2）台
防火墙和1台网络安全监测装置），共组3面屏。

以上组屏方式的缺陷是：调度信息能从采集数据的网关机，直到路由器输出端的2M数据连接线均在屏内互联，由于组屏不合理，出现了2M的数据线成为屏间连接线，不利于抗干扰，很有必要改进组屏方式。

2、数据网接入设备未按通道组屏
如采用双重配置，将有4台数据网关机。

目前的组屏方式多为：安全I区的2台网关机置放在一面屏；安全I区的2台网关机置放另一面屏。

如果某一面屏内工作电源消失，安全I（II）区的2台网关机停止工作，意味着双通道同时丢失数据，这种组屏方式安全可靠性降低，有必要改为按通道组屏方式。

三、调度数据网接入设备的配置优化
220~110kV变电站监控网络I区的远动数据通信网关机是对一次系统实时在线运行实时监控功能的主要装置。

调度端前置机将上传的各组数据进行字节和字处理，为了保证数据的唯一性，仅将其中（主）通道的一组处理好的数据从缓存区传送给上位机使用，其它3组数据在缓存区不上传，将等待新数据刷新。

在主通道接收数据异常后，转用备用通道数据，也只需一组数据即可。

备用通道的另一组数据，以及主通道中的备用数据基本上应用不上，还要开销数据传输通道大量的时间和空间。

可见，取消安全I区实时调度数据网关机向两个网发送数据的互联连接，改为一台网关机对映一个通道，形成从网关机到路由器直通连接，2M 的数据线不出屏外，也节省一台交换机，少一个数据交换环节，也避免了两台网关机之间的相互影响，对提高数据传送的安全可靠性有利。

四、组屏方案的改进
将某一功能下的装置和元器件组装在一起，组屏时的连接线基本上在各装置之间，尽量减少不必要的臃余环节，对屏外联接要少，最好只有输入/输出两个端口，为数据的快速传输提供安全可靠条件。

数据网线传送数据为低电压数字信号，不将数据线引出屏柜外，良好的组屏方式下，避免失去屏柜壳体的屏蔽保护作用。

另外，对于一些配件在组屏安装时要注意其布置位置，避免将干扰引入屏柜中。

如过电压保护器（防雷器）要安装
在电缆进线的入口处，不让雷电流未经保护器泄流的线缆直接上屏端子排，并与其它电缆绑扎在一起，为保证屏柜内提供一个好的电磁环境。

（一）组屏原则
1、按装置所属专业模块化组屏
2、按屏间联接线少组屏
3、按装置工作性能需要组屏
（二）组屏方案
1、调度数据网（SGDnet）接入设备组屏
采用IP交换技术体制，构建在SDH专用通道上目前，变电站远动信息采用主/主双通道传送，数据网接入设备双重配置，2套设备分别组装在2面屏中。

2电力数据通信网（SGTnet）接入设备组屏
安全区III连接的广域网为电力数据通信网（SGTnet）。

该网承载的业务主要是电力综合信息电力调度生产管理业务、电力内部语音视频及网管业务，由综合服务器管理，以及双向加密认证装置等独立组一面屏。

3、变电站监控网（internet）网络设备组屏
变电站监控网设备按网络组屏，主要设备包括：多台交换机、规约转换装置（通信管理机）、安全隔离防火墙，以及网络安全监测装置。

它们之间互联构成以一个以太网，供其他有需要参与信息交换需要的设备接入。

站控层其他装置属于各间隔和安装单元的接入设备，不属于网络设备，不与网络设备组合在一面屏中。

如果按双网（A、B）配置，可按A、B网分别组两面屏。

五、结束语
调度数据网接入设备和变电站监控网络设备均为弱电数字信号，其最大的一个问题是容易遭受电磁干扰。

按有利于抗电磁干扰的组屏方式组屏究竟能起到多
大作用和效果很难定量说清。

然而从性能上讲，按有利于抗干扰组屏方式组屏总归是有好处的。

假如在各个方面都做到按有利于抗干扰的措施实施，整个系统的抗扰裕度就会有明显提高。

[1]《35~220kV无人值班变电站设计规程》DL/T 5103-2012
[2]《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定》DL/T 5136-2001
[3]《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/14285-2006。