变电站计算机监控系统技术方案及其相关问题

變電站電腦監控系統技術方案及其相關問題摘要：近年來，隨著計算機技術、網路技術及通信技術的飛速發展，變電站電腦監控系統在新建及擴建變電站中得到迅速應用。本文就變電站電腦監控系統的技術方案以及如何滿足調度控制中心對資訊的即時性要求進行了探討，並提出幾種方案供參考。

關鍵字：變電站電腦監控系統數據通信

0 引言

九十年代以前變電站大都是通過遠動終端（RTU）實現數據的集中採集、處理、傳輸並接收上級調度控制中心下發的遙調、遙控命令。這種方式均為集中組屏，通過控制電纜將現場遙測、遙信、遙調及遙控信號全部引至主控樓的遠動機房或控制機房內的遙信端子櫃和變送器櫃上，站內監視和控制通過常規儀錶盤、控制盤等設備來完成，上級調度對廠站的遙調、遙控命令通過點對點遠動通信方式直接發給RTU，RTU經過校核、處理再下發給現場執行機構以達到遠方控制要求。八十年代後期至九十年代初期以RTU兼當地功能的方式在一些廠站開始採用，但常規儀錶盤櫃仍然保留，這種方式只是為現場調度員或監視人員提供一種用電腦顯示畫面進行監視的手段，控制操作仍採用常規方式。九十年代中後期隨著電腦、網路、通信技術的發展，以及微機型繼電保護裝置的大量採用和變電站監控系統在功能和可靠性方面的逐漸完善和提高，變電站監控系統在新建和擴建的變電站建設中得到較為廣泛採用。該系統通常採用分層分佈式結構，按間隔設計，擴充性好，安裝比較方便，各種控制電纜直接到繼電保護小室，小室內I/O單元通過現場匯流排連接，並與站控層通過光纖連接，抗干擾能力強，大大地減少了控制電纜的使用和敷設數量。然而，由於生產廠家的不同，因此，所提供的系統在結構和性能方面有較大的差異，有的系統能夠滿足站內監控的要求，但是，在有些指標（如實時性）卻不能滿足上級調度控制中心的要求；有的系統雖然在指標上

能夠滿足兩者的要求，但是在系統的結構上又不盡合理。筆者將從以下幾個方面對變電站電腦監控系統技術方案及其相關問題進行探討。

1．變電站電腦監控系統技術方案

變電站電腦監控系統應採用分層分佈式結構，由站控層和間隔層組成，其抗干擾能力、可靠性和穩定性要滿足現場即時運行的要求，滿足各調度端對即時數據的要求，且應具有較好的可擴充性。系統具有遙測、遙信、遙調、遙控、SOE功能，即時資訊能以不同規約，通過專線通道或網路通道向有關調度中心傳送，並接收指定調度中心的控制指令。

由於各廠家的系統不盡相同，其建議的技術方案也不同，實施後的效果也有很大差別，有些則達不到設計要求，所以如何按照電網即時調度的要求，搞好技術方案的設計，並使數據得到快速、有效、合理的處理，這些都是系統設計和實施過程中需要解決的問題，下麵根據對變電站電腦監控系統的研究給出幾種可行方案供參考。

1．1方案1：如圖1所示

此方案的主要特點是：

（1）I/O測控單元支持網路功能，直接接入站控層的以太網上，實現採集數據直接上網，減少了中間轉換環節，數據傳輸比較快，但要求數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的資料庫；

（2）與有關調度中心的數據通信採用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式有兩種，一是通過專線利用串口實現數據傳輸，採用規約主要有DL/T634-1997，IEC870－5－101，μ4F，CDT，CDC TypeⅡ，SC1801等，二是通過路由器上網實現網路數據傳輸，底層採用TCP/IP，規約主要有DL476－92，IEC60870－6 TASE 2，IEC870－5－104等。

1．2方案2：如圖2所示

此種方案的特點是：

（1）I/O測控單元通過現場匯流排鏈接，採集的數據通過數據處理單元接入站控層的以太網上，系統增加了一個中間數據處理環節，處理後的數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的資料庫，此方案主要解決I/O測控單元不能直接上以太網的問題；另外，隨著技術的發展，現場匯流排要逐步向以太網過渡；（2）各I/O測控單元與數據處理單元通過現場匯流排組成的網路傳輸即時數據；

（3）與有關調度中心的數據通信採用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式與方案1相同。

1．3方案3：如圖3所示

此種方案的特點是：

（1）I/O測控單元採集的數據通過數據處理單元接入站控層的以太網上，系統增加了一個中間數據處理環節，處理後的數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站

獨立構建向有關調度中心傳送的資料庫，此方案主要解決I/O測控單元不能直接上以太網的問題；

（2）各I/O測控單元與數據處理單元通過串行匯流排傳輸即時數據；

（3）與有關調度中心的數據通信採用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式與方案1相同。

1．4方案4：如圖4所示

此種方案是方案2和方案3中遠傳數據方式的的一種變化型式，其特點除方案2和方案3中各自具有的特點外，主要體現在數據處理單元同時負責與有關調度中心的數據通信（遠動專線和網路）而不再設專門的遠動通信工作站，其實現方式與上述三種方案所述相同。

這種方案也可看成是以常規RTU方式兼作站控系統的數據採集部分來實現變電站監控系統功能的。

2．幾種方案的技術性能比較

第一種方案為分佈式I/O採集裝置通過內嵌網卡（口）直接上以太網，數據傳輸不經過轉接，直接送往主機和遠動工作站，因而速度最快，數據通信（專線、網路）由專用的遠動工作站完成，不足之處是網路負荷較重，這在設計中必須予以考慮，以及對數據流進行優化。

第二、三種方案中增加了中間數據處理機，負責採集數據的集中和處理，這兩種方案主要解決了I/O測控單元不能直接上以太網的問題，由於在數據的傳輸過程中增加了一個環節，因而數據傳輸的速度方面較第一、四種方案慢一些。

第四種方案中也增加了中間數據處理機，但此處理機不僅負責採集數據的集中和處理，同時也負責與遠方調度中心的數據通信，由於這種方案省掉了遠動工作站，故可降低造價，數據傳輸的速度也較快，這種方案不僅對中間數據處理機的技術性能、處理能力和處理速度要求較高，還要求該中間數據處理機具備網路傳輸功能以實現網路數據通信，一般來講該中間數據處理機要具有多CPU處理機制，能即時處理多任務、多進程，這樣才能適應多功能、高效率的要求。

上述四種方案中，遠動工作站和中間數據處理機要求採用冗餘熱備用方式，以提高系統可靠性。

通過對四種方案的分析，我們認為上述四種方案在做好優化處理後均能滿足要求，但綜合比較來看第四種和第一種方案在數據處理、傳輸的效率和速度方面更為理想，而且比第二、三種方案少配兩臺機器（中間數據處理機或遠動工作站），因而可降低一些造價。

另外，需要說明的是，上述四種方案中，均考慮了網路通信方式，在實際的工程設計和實施過程中是否採用此種方式還要根據實際通信現狀來決定。

3．數據通信方式及數據傳輸規約

目前數據通信的方式主要有兩種，一是常用的，在專線上實現的串行通信方式，採用規約主要有IEC870－5－101，DL/T634-1997，μ4F，CDT，CDC TypeⅡ，SC1801等，隨著計