新型遠動無線通道的建立

朱向立，孫長春，韓 輝，鐘 赫

(1.黃山供電公司，安徽 黃山 245000；2.山東大學電氣工程學院，山東 濟南 250061)

2011年，黃山地區電網主網架從110 kV 升級到220 kV 電壓等級。根據主網設備運行計劃方案，500 kV 徽州變電站和220 kV 芳村變電站如期投運是本次電網升級的最重要節點。根據無人值守變電站的要求，須完成包括500 kV 徽州變電站和220 kV 芳村變電站自動化“四遙”試驗在內的全部設備試驗。此時，變電站與主站之間仍沒有固定通信通道(通信光纜隨110 kV 線路開斷同時進站)，為保證線路能夠安全可靠地按計劃投入運行，繼電保護班和遠動班必須先期對設備進行試驗。

1 實現目標

目標：必須利用現有通信資源在調度主站OPEN3000 系統與廠站之間建立一條具備數據加密和調度認證功能、滿足電力系統二次安全防護要求、安全可靠的新型遠動無線通道。結合電力二次系統安全防護條件，采用點對點傳輸模式，即調度主站與廠站設備只能點對點通信。根據現場條件，決定采用無線網關通道接入模式實現通信傳輸，具體結構如圖1 所示。

這種接入模式一方面可保證數據傳輸網絡可靠穩定；另一方面，由于主站采用串口電力專用協議，可以實現與公網網絡隔離，子站與主站之間的數據傳輸通過調度數字證書認證以及傳輸加密，可以保證數據傳輸過程安全可靠。

圖1 新型遠動無線通道接入模式示意

2 實施過程

2.1 可行性研究及方案選擇

數據安全應符合電監會5 號令《電力二次系統安全防護要求》以及《電力二次系統安全防護總體方案》等相關規定的要求。通道參數應符合《地區電網調度自動化設計技術規程》（DL/T 5002—2005）和《地區電網調度自動化系統實用化驗收細則》等相關規定的要求。

目前，國內主要有3 家無線運營商：中國移動GPRS/TD-SCDMA、中國聯通CDMA/WCDMA和中國電信GPRS/CDMA-2000。根據他們提供的自身網架建設和無線業務的參數，對3 家運營商的運營現狀以及提供的服務進行了橫向與縱向比較，最終選擇中國移動的GPRS(2G)業務，并與中國移動公司簽訂了保密協議和業務租賃合同。

遠動通信安全網關采用珠海市鴻瑞信息技術有限公司生產的HRYD-3000 型遠動通信安全網關。該型網關采用串口電力專用協議實現與公網網絡隔離，將TCP/IP 網絡通訊技術、數據壓縮加密技術以及USB KEY 認證技術融合在一起，保證數據傳輸過程安全可靠。

2.2 無線網關通道設備的聯通測試

根據相關規范要求，在IPSEC 隧道模式下實現VPN(虛擬專用網功能，即：Virtual Private Network)功能，在公用無線網絡中建立連接隧道，在主站、廠站之間的2 個局域網建立起通信并使用IKE、ESP 協議對由專門CA 機構頒發的電力調度數字證書進行身份驗證、數據的加/解密及互相通訊，實現通信雙側縱向加密功能。

2011-03-10～20，在黃山公司220 kV 芳村變電站和自動化機房，分別由專業人員根據中國移動公司提供的SIM 卡參數來配置主站、廠站端HRYD-3000 遠動安全通信網關設備參數。聯通后，記錄網絡延時以及利用相關軟件進行其他試驗，監測通道參數、誤碼率等。聯通測試中，所有通信數據采用密文傳輸，保證數據的機密性、完整性和不可否認性，以滿足國家電網公司對于遠動通道建立需要進行基于數字證書身份驗證的要求。

2.3 變電站和自動化機房進行模擬測試

2011-04-20～25，在220 kV 芳 村 變 電 站 后臺機柜中配置遠動當地數據庫和遠傳數據庫，連接子站遠動通信網關與220 kV 芳村變電站遠動通信服務器，通過RS232 串口接入到遠動、遠傳數據庫，在總控上設置通信規約、通信速率等通道參數。

將主站遠動通信網關通過配線架、通道板以及終端服務器接入調度主站的OPEN3000 系統，并在調度系統中配置相應通道參數。

開通GPRS 網絡通信，從廠站發送模擬數據至調度主站，測試遠動數據的正確性(包括遙信、遙測等)，從廠站模擬遙信變位測試主站遙信變位時間，通過測試儀加入電壓、電流，測試主站遙測的正確性和刷新速度，并記錄數據。模擬測試連接確保了遠動無線通道建設安全、運行穩定，整體運行效果較好。

2.4 變電站設備現場測試并記錄相關測試報告

配合220 kV 芳村變電站調試進度，與送變電公司技術人員及北京四方繼保自動化股份有限公司技術人員完成遠動“四遙”試驗，特別是測試“遙控”的正確性，確保整個試驗流程的安全可靠。

3 技術特點

3.1 安全可靠的VPN 技術應用

VPN 技術是對企業內部網絡的擴展，通過它可以幫助遠程用戶、公司分支機構、商業伙伴及供應商同公司的內部網建立可信的安全連接，保證數據的安全傳輸。VPN 的基本功能是實現2 個或多個遠程私有網絡(局域網)的互通，最重要的功能是保證通訊的機密性和完整性，抵御來自因特網上的安全威脅。

VPN 隧道技術使VPN 網關之間好像存在一條專用隧道，局域網之間的通訊在隧道上傳輸而不會受到因特網上的任何干擾。上述這些安全技術有別于以往在配電、負控系統上利用GPRS 業務傳送數據的技術。

3.2 超強的靈活和經濟性

遠動無線通道的建立打破了以往先架設通信通道再進行調試的傳統模式，消除了由于通道建設滯后導致的調試時間緊、任務重以及相關的一系列安全弊端。這種新型遠動無線通道設備可重復使用，而且配置靈活方便、移動性強，能實現隨時隨地采用多種方式在保證信息安全前提下的遠程接入，并且無需對應用環境或軟件做任何改動。

3.3 強大的應用和拓展性

黃山地區變電站間的光纖通道目前基本采用OPGW 的方式與線路同架構，邊緣變電站、縣級公司變電站都尚未能實現通道雙回環路。黃山地區多山地丘陵，降水量豐富，在雨季常出現長時間大降水量的情況。許多線路桿塔由于地形不得不架設在山地上，由于發生山體滑坡等人力不可抗拒自然災害概率較高，容易出現桿塔傾倒的情況。一旦出現這種情況，搶修難度高，耗時也相對較長，造成主站無法實現對變電站的正常監控和調度。本次建立的遠動無線通道除了可以作為新建變電站自動化調試外，還可以作為遠動應急通道進行使用。