光纖全斷下無線遠(yuǎn)動通道應(yīng)用探討

摘 要：變電站與電力調(diào)度主站的通訊，通過光纖設(shè)備得以實現(xiàn)。可是光纖設(shè)備龐大復(fù)雜，如果其中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)損壞，就有可能導(dǎo)致變電站和電力調(diào)度主站通訊中斷，從而給變電站運(yùn)行帶來極大的安全威脅。基于串口服務(wù)器技術(shù)、DDNS技術(shù)和4G無線技術(shù)的無線遠(yuǎn)動通道，能夠有效實現(xiàn)變電站和電力調(diào)度主站的101規(guī)約通訊，結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，具備一定的推廣價值。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)動通道；串口服務(wù)器；DDNS；4G

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0106-01

電力調(diào)度主站通過遠(yuǎn)動通道監(jiān)控變電站運(yùn)行，遠(yuǎn)動通道的主要組成部分，就是光纖設(shè)備。如光纖設(shè)備通訊中斷，變電站便失去監(jiān)控，處于危險狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益興盛，4G技術(shù)取代3G技術(shù)已迫在眉睫。如果可以合理使用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，便有可能解決光纖全斷下的遠(yuǎn)動通訊問題。

1 變電站通訊結(jié)構(gòu)

變電站通訊結(jié)構(gòu)可分為間隔層、網(wǎng)絡(luò)層和站控層，三個層次有機(jī)結(jié)合，并通過光纖通訊系統(tǒng)，完成站內(nèi)通訊、以及變電站與電力調(diào)度主站的通訊。

間隔層包含的各類變電站二次設(shè)備，如測控裝置、保護(hù)裝置、故障錄播裝置、直流系統(tǒng)、交流系統(tǒng)、電度表等。間隔層設(shè)備收集變電站一次設(shè)備相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并管理或監(jiān)控一個或若干個一次設(shè)備的運(yùn)行。

間隔層接受站控層的監(jiān)控，把變電站一次設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)及自身的運(yùn)行狀況上送至站控層，并執(zhí)行由站控層發(fā)出的控制命令。間隔層和站控層之間的連接，通過網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)層包含一系列的以太網(wǎng)絡(luò)、串口網(wǎng)絡(luò)以及規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，有效實現(xiàn)間隔層和站控層之間的連接。

站控層負(fù)責(zé)監(jiān)控變電站的運(yùn)行，其設(shè)備包括GPS對時裝置、后臺監(jiān)控主機(jī)、后臺監(jiān)控備機(jī)、五防主機(jī)、遠(yuǎn)動設(shè)備、以及調(diào)度光纖設(shè)備。

站控層里的遠(yuǎn)動設(shè)備，通過遠(yuǎn)動通道，與電力調(diào)度主站形成通訊。

目前，遠(yuǎn)動通道的主要結(jié)構(gòu)為光纖通訊系統(tǒng)。光纖通訊系統(tǒng)能夠把變電站、電力調(diào)度主站的信息轉(zhuǎn)換為光信號，通過光纖，實現(xiàn)電力調(diào)度主站對變電站的監(jiān)控。

2 遠(yuǎn)動通道中斷隱患及應(yīng)對方法

在最不理想的情況下，變電站與外界的光纖通訊全斷，變電站會與電力調(diào)度主站完全失去通訊，造成變電站脫離安全監(jiān)控。

本文提出使用無線通道代替光纖通訊設(shè)備，在變電站光纖通訊完全中斷下，維持遠(yuǎn)動通訊。變電站所在區(qū)域，基本都能被電信無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。根據(jù)變電站具體位置無線信號覆蓋的情況，選擇強(qiáng)度較高的電信通道進(jìn)行遠(yuǎn)動通訊，保持遠(yuǎn)動通道的持續(xù)運(yùn)作。

3 無線遠(yuǎn)動通道實現(xiàn)方式

本文以101規(guī)約遠(yuǎn)動通道為例，提出無線遠(yuǎn)動通道的實現(xiàn)方式。從遠(yuǎn)動通訊模型進(jìn)行分析，可以用遠(yuǎn)動機(jī)表示變電站，用調(diào)度主站服務(wù)器表示電力調(diào)度中心。在傳統(tǒng)遠(yuǎn)動通訊配置下，遠(yuǎn)動機(jī)和調(diào)度主站服務(wù)器之間，通過光纖通訊系統(tǒng)進(jìn)行通訊。在光纖通訊系統(tǒng)中斷運(yùn)作的情況下，可用無線通道進(jìn)行替代。無線遠(yuǎn)動通道原理圖，如圖1所示，遠(yuǎn)動機(jī)通過無線4G網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，電力調(diào)度主站通過有線或無線方式接入互聯(lián)網(wǎng)。無線通道的關(guān)鍵設(shè)備包括串口服務(wù)器、DDNS服務(wù)器、4G無線路由器，各部分都為遠(yuǎn)動無線通道的實現(xiàn)發(fā)揮重要作用。

串口服務(wù)器在互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，是遠(yuǎn)動無線通道的基礎(chǔ)部分，能夠把遠(yuǎn)動機(jī)輸出的串口數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為TCP以太網(wǎng)通信數(shù)據(jù)，從而讓RS-232/422/485串口設(shè)備能夠進(jìn)行以太網(wǎng)互聯(lián)。由于串口服務(wù)器支持DNS，所以在本文的研究中，兩臺串口服務(wù)器采用client/server方式互聯(lián)，通過TCP通信，其中，遠(yuǎn)動機(jī)端設(shè)置為服務(wù)器，調(diào)度主站服務(wù)器端設(shè)置為客戶，訪問遠(yuǎn)動機(jī)端域名，設(shè)置雙方經(jīng)同一端口通信。

DDNS是遠(yuǎn)動無線通道的核心，它的關(guān)鍵功能是把遠(yuǎn)動機(jī)映射為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。DDNS的優(yōu)勢在于它處理的域名和域名對應(yīng)的IP地址可以隨時動態(tài)變化，可以實現(xiàn)IP地址改動時的同步，對側(cè)IP地址變化時，本地地址可以立刻同步。

經(jīng)過串口服務(wù)器和DDNS軟件的處理，遠(yuǎn)動機(jī)和調(diào)度主站服務(wù)器的數(shù)據(jù)便可以通過無線4G路由器進(jìn)行通訊。無線4G路由器購買方便，價格簡單，并且可以兼容3G網(wǎng)絡(luò)，讓無線遠(yuǎn)動通道得心應(yīng)手。

4 無線遠(yuǎn)動通道的使用規(guī)范

傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動通道，實現(xiàn)電力調(diào)度主站對變電站的監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容具體包括遙信、遙測、遙控。遙信和遙測，只屬于數(shù)據(jù)的監(jiān)視。而遙控，則涉及控制變電站的具體運(yùn)行方式。如使用無線運(yùn)動通道，監(jiān)控數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上流通，難以避免數(shù)據(jù)的絕對安全。遙信和遙測的數(shù)據(jù)不會影響變電站的正常運(yùn)行。可是，如果遙控數(shù)據(jù)被竊取、修改或進(jìn)一步利用，便有可能影響變電站運(yùn)行。因此，有必要為無線遠(yuǎn)動通道建立使用規(guī)范，具體如下：

①在無線遠(yuǎn)動通道使用過程中，變電站內(nèi)所有“遠(yuǎn)方/就地”把手，一律固定在“就地”位置。一旦\"遠(yuǎn)方/就地\"把手被固定在“就地”位置，遠(yuǎn)動通道就失去了控制變電站運(yùn)行方式的物理通道，從而失去外界控制變電站運(yùn)行方式的可能性。

②在無線遠(yuǎn)動通道使用過程中，需安排人員在變電站值守，值守人員負(fù)責(zé)控制變電站運(yùn)行方式。在“遠(yuǎn)方/就地”把手被固定在“就地”位置之后，“遙控”便失去監(jiān)控變電站的作用，為了讓變電站實現(xiàn)實時有效地運(yùn)作，必須安排人員駐站，管理變電站運(yùn)行。

5 無線遠(yuǎn)動通道模擬測試

本研究對無線遠(yuǎn)動通道進(jìn)行模擬測試，搭建通訊模型。選用北京四方的CSM-320EW遠(yuǎn)動機(jī)，此遠(yuǎn)動機(jī)具備模擬站內(nèi)數(shù)據(jù)上送、接收的功能。使用模擬主站軟件模擬電力調(diào)度主站。變電站端使用聯(lián)通4G網(wǎng)絡(luò)，電力調(diào)度主站使用電信4G網(wǎng)絡(luò)，波特率分別設(shè)置為1 200 bps和9 600 bps。測試界面如圖2所示：在測試的4 h內(nèi)，沒有發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，并且信號上送到電力調(diào)度主站不大于1 s，滿足遠(yuǎn)動通道的使用要求。

6 結(jié) 語

本文提出了在光纖全斷情況下，用無線遠(yuǎn)動通道解決遠(yuǎn)動通訊的方法，無線遠(yuǎn)動通道基于串口服務(wù)器技術(shù)、DDNS技術(shù)和4G無線技術(shù)，并輔以無線遠(yuǎn)動通道的使用規(guī)范，從而讓無線遠(yuǎn)動通道更為實用。并且在模擬測試中，證明無線遠(yuǎn)動通道的可行性。

本文的無線遠(yuǎn)動通道用于101規(guī)約通訊，在日后的研究中，可以把遠(yuǎn)動通道推廣至104規(guī)約通訊。另外，無線遠(yuǎn)動通道暫時未在變電站和電力調(diào)度主站之間進(jìn)行調(diào)試，通過變電站基建工程，在變電站和電力調(diào)度主站之間進(jìn)行無線遠(yuǎn)動通道調(diào)試，是下一步研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張淑娥，孔英會，高強(qiáng).電力系統(tǒng)通信技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 都海坤.一起101 雙通道交叉連接故障的解析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控 制，2010，（2）.

[3] 王首頂.IEC60870-5系列協(xié)議應(yīng)用指南[M].北京：中國電力出版社，2008.