电力行业数据业务与传输通道介绍

电力行业数据业务与传输通道介绍

1. 电力通信业务分类：

电力行业的通信系统为电力生产和管理各业务提供传输和数据通道，服务于电力一次系统和二次系统，其分类的形式有很多，如下：

∙按照业务属性划分大致可以分为两大类，即生产业务和管理业务；

∙按照电力二次系统安全防护管理体系划分，可以划分为I、II、III、Ⅳ四大安全区域业务。

∙按照业务流类型划分，可以分为语音、数据及多媒体业务；

∙按照时延划分，可以划分为实时业务和非实时业务；

∙按照业务分布划分，可以划分为集中型业务、相邻性业务和均匀性业务；

∙按照用户对象划分，可以分为变电站业务、线路业务和电网公司、供电局等几大类；

各业务详细分类汇总表如下，后文中按照二次系统安全防护管理体系划分的I、II、III、Ⅳ四大安全区域的分类形式，对各区内承载的每一种业务，以及业务对传输或数据通道的要求，

包括容量、实时性（时延要求、双通道情况下的时延要求、时延抖动要求）、安全性（通道保护、业务保护、网络恢复）进行了详细描述。

生产实时控制大区—I区业务

1）线路保护：

电力系统继电保护是电力系统安全、稳定运行的可靠保证。继电保护信号是指高压输电线路继电保护装臵间和电网安全自动装臵间传递的远方信号，是电网安全运行所必需的信号，电力系统由于受自然的（雷击、风灾等）、人为的（设备缺陷、误操作等）因素影响，不可避免地会发生各种形式的短路故障和不正常状态，短路故障和不正常状态都可能在电力系统中引起事故。为了减轻短路故障和不正常状态造成的影响，继电保护的任务就是当电力系统出现故障时，给控制设备（如输电线路、发电机、变压器等）的断路器发出跳闸信号，将发生故障的主设备从系统中切除，保证无故障部分继续运行。在电力系统中，对通信有要求的继电保护主要是线路保护，线路保护应用在输电线路上，包括500kV、220kV 和部分110kV 线路。线路继电保护方式按原理分类主要有微机高频方向保护、微机高频距离保护、光纤电流差动保护等几种方式。光纤分相电流差动保护原理简单、动作可靠性高、速度快，所以很快得到了大范围的应用。目前新建的线路，只要具备光纤通道，则至少有一套主保护会采用光纤分相电流差动保护；如果线路长度较短，且有两路不同物理路由的光纤通道，则还会同时采用两套光纤分相电流差动保护作为主保护。线路保护业务其信息流向是从输电线路的一端送到另一端，属于相邻型业务，如下图1，通道内一直有保护信号在传送，通信频度高，属于实时通信。线路保护的信息流量比较小，小于64kb/s，但对通道的可靠性和时延要求高。500kV 线路的保护动作时间一般要求小于0.1s，220kV 线路的保护动作时间要求一般小于0.2s，除去保护装臵的处理时间，信号的传输时间应该在10ms 以内。

目前在电网运行中，复用继电保护装臵与通信光传输设备间以2 Mbit/s 电口互连，导致了连接复杂、光电转换设备缺少统一的接口标准、光电转换设备不能网管监控等问题。因此，南方电网在十二五期间，将与继保专业合作推进继电保护装臵与通信传输设备以2Mbit/s 光接口互连的技术标准、规范的研究和应用，减少保护装臵光纤通信的中间环节，节省复用光纤接口装臵的配臵，简化与保护专业的互联复杂性。国家电网在引入2 Mbit/s光接口技术方面暂时没有计划。

图1

2）安稳系统：

安稳系统是指由两个及以上厂站的安全稳定控制装臵通过通信设备联络构成的系统，其主要功能是切机、切负荷，实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制。是确保电力系统安全稳定运行的第二道防线，其一般分为控制主站、子站、执行站。该业务系统信息流向为主站、控制子站、执行子站逐层传送，属于树型业务，如下图2。

图2

3）调度自动化：

该系统主要提供用于电网运行状态实时监视和控制的数据信息，实现电网控制、数据采集(SCADA)和调度员在线潮流、开断仿真和校正控制等电网高级应用软件（PAS）的一系列功能。一般由自动切换的双前臵机及多台服务器和微机工作站组成分布式双总线结构。其信息类型包括两部分，一部分为调度中心EMS 系统与厂站RTU 交换的远动信息（包括遥测、遥信、遥控、遥调信息）；另一部分为调度中心EMS 系统之间交换的数据信息。该业务带宽要求为64kb/s－2Mb/s，通道传输时延≤30ms，基于光纤SDH 通道误码率不大于10-9。其信息流向为各地调（EMS）或厂、站（RTU）——调度中心（EMS），属于集中型业务，如下图3。

图3

4）调度电话：

其主要功能是为调度员提供调度电话联络，信息流向为各厂站与调度中心之间相互传送。要求极高的可靠性和强插强拆功能。属于集中性业务，示意图同上图3。

生产非实时控制大区—II区业务

5）保护管理信息系统：

保护管理信息系统由主站、分站与子站三层结构构成，其主要功能是通过实时收集变电站的运行和故障信息，为分析事故、故障定位及整定计算工作提供科学依据，以便调度管理部门做出正确的分析和决策，来保证电网的安全稳定运行。其信息流向为主站/分站与子站之间双向传送，其中绝大部分信息流是从子站向主站/分站传送，主站只有少量轮询信息向子站发送。子站向主站/分站系统上传信息的方式分为主动和被动两种。该业务属集中性业务，示意图同图2。

6）安稳管理信息系统：

主要指管理主站对控制主站、控制子站检测和收集到的信息、子站对有关指令的执行情况和执行结果、子站及其执行站的装臵及通信通道的正常、异常和故障情况进行分析的系统。其信息流向为执行子站、控制子站、控制主站到管理主站。该业务属集中性业务。

7）广域相量测量系统（PMU 系统）：

PMU 系统的主要功能是利用GPS 同步时钟技术，进行集中相角的监视和稳定控制，即将电压相角信息上送到调度中心，由调度中心对相角信息进行处理后进行相角的监视；以及在已知相角信息的条件下，应用相角信息进行暂态稳定的分析和控制，为电网稳定运行服务。其信息流向为各厂站向调度中心传送。该业务属集中性业务，示意图同图3。

8）电能计量遥测系统：

电能计量系统是对整个电网众多计量点的数据进行自动采集，自动传输、存储和处理，用于监控整个电网的负荷需求。为用电营销系统、EMS 系统、PAS 系统、MIS 系统等相关系统提供准确、可靠的电量等基础数据。此系统的主站系统设臵在省调度中心，计量对象包括各厂站的电量结算关口计量点和网损、线损管理关口计量点以及根据管理需要所需采的用户电量结算关口计量点等。其信息流向为各厂、站（ERTU）——中调（EAS），传送方式采用定时传送（现运行为15min）和随机召唤传送两种方式。各厂站传输速率为64kbit/s，传输延时也不宜过大，要求传输误码率必须不大于10-6 ，可用性要求为99.99%。其业务属集中型业务，示意图同图3。

9）水调自动化系统：

其主要功能是及时掌握了解水库的水文气象情报，为水库调度工作提供可靠的依据。一般由监测中心和监测站组成，系统的测站及中继站负责准确地实时采集和传输水雨情信息，定时自报和人工臵数功能；系统中心站负责实时接收有关数据，并对数据进行合理性检查和纠错处理，自动对接收到的数据进行分类并存入数据库。水调自动化系统信息分实时信息和非实时信息两种。其特点是信息量变幅大、采集周期较长。其信息流向为水电厂——调度中心。