變電站自動化網絡雙平面傳輸改造技術探討

摘要：文章探討了網絡雙平面傳輸改造技術，并在實際改造經驗基礎上對各種改造技術方案加以比較和總結，為有類似雙平面傳輸改造者以及不久后即將開始的低電壓等級（35kV）變電站自動化系統網絡雙平面傳輸改造提供借鑒。

關鍵詞：變電站；自動化網絡；雙平面網絡傳輸；規約轉換；通訊集中管理；通訊改造 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM73 文章編號：1009-2374（2016）13-0036-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.018

1 變電站內傳輸現狀

目前，變電站綜自系統具備雙通信機，雙機采用主備冗余備用方式運行。主備機上都僅具備一個對外通信的網絡接口，配置原接入網（以下簡稱A接入網）的IP地址，通過A接入網實現與調度主站系統的IEC104規約通訊。

與變電站自動化系統進行通信的調度主站系統一般都有多套：（1）省主站系統至少兩套：省主站系統、省備調系統；（2）地調主站系統兩套：市主站系統、市備調系統。

2 改造目標

實現變電站自動化系統通信機雙機“雙主模式”，通過調度數據網雙平面同時與調度主站系統進行IEC104規約通訊。

由于各種原因，這三個變電站綜自系統無法做出雙主通信模式，或者通過換主板、加板卡等方式改造的成本太大，常規方法無法達到改造目標。

通過調研，綜觀國內自動化設備技術情況，提出了新的技術改造思路：在變電站內增加通信網關機（規約轉換器），來實現綜自系統通過雙平面與調度主站系統進行IEC104規約通訊的目的。

3 具體實現方式

3.1 方式一

增加一臺通信網關機，與綜自系統通過直連方式，采用IEC104規約通訊。通信網關機接入A網和新接入網（以下簡稱B接入網），與調度主站進行IEC104規約通訊，其方案描述如下：（1）現場綜自系統直接連入通信網關機，通信網關首先與綜自A機嘗試規約通訊，若與綜自A機通訊失敗，則嘗試與綜自B機規約通訊，但同

一時間只能與一臺綜自主機進行規約通訊；（2）綜自主機將主站地址改為通信網關機地址，通過兩條IEC104規約鏈路分別向通信網關機發送省調點表數據和地調點表數據；（3）通信網關機通過A接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊；（4）通信網關機同時通過B接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊；（5）通信網關機采集變電站綜自系統的SCADA數據并轉發給調度主站系統，同時接收各個調度主站系統的遙控命令并下發給變電站綜自系統。

改造后網絡拓撲圖如圖3所示。

該方式的優點：（1）綜自系統只與通信網關機通訊；（2）調度主站只與通信網關機通訊。

該方式的缺點：（1）綜自系統自身需要重新設置地址（與通信網關機設置同一網段的私網地址）；（2）綜自系統需將通信網關機的私網地址設置為主站地址；（3）綜自系統都通過一個主站地址同時送兩路（省調和地調）點表信息，綜自主機設置復雜；（4）通信網關機存在單點故障，而一旦發生故障，因綜自系統主站地址已改變，無法直接將站內自動化系統接在網絡交換機上運行。

3.2 方式二

針對方式一的缺點，本方案中配置2臺通信網關機，分別與綜自A機和綜自B機通過私網進行IEC104規約通訊，并通過A接入網和B接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊。2臺通信網關機采用“雙主模式運行”，其方案描述如下：（1）通信網關機通過私網與綜自系統進行IEC104規約通訊，通信網關機先與綜自A機嘗試規約通訊，若與綜自A機通訊失敗，則嘗試與綜自B機規約通訊，但同一時間只與一臺綜自主機進行規約通訊；（2）綜自主機將兩臺通信網關機的私網地址設置成主站地址，建立兩條IEC104規約通訊鏈路，其中一條用于發送省調點表信息數據，另一條用于發送地調點表信息數據；（3）通信網關機通過A接入網和B接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊；（4）通信網關機采集綜自系統的SCADA數據并轉發給調度主站系統，同時接收各個調度主站系統的遙控命令并下發給變電站綜自系統。

改造后網絡拓撲圖如圖5所示。

該方式的優點：（1）綜自系統只與通信網關機通訊；（2）調度主站只與通信網關機通訊；（3）兩臺通信網關機互備解決了通信網關機故障引起的問題。

該方式的缺點：（1）綜自系統自身需要重新設置私網地址；（2）綜自系統需重新設置主站地址；（3）通過一個主站地址同時送兩路點表信息，綜自主機設置復雜；（4）需要購置2臺通信網關機，成本較高。

3.3 方式三

增加一臺通信網關機，通過A接入網交換機與綜自系統采用IEC104規約通訊，通過B接入網與調度主站進行IEC104規約通訊。

其方案描述如下：（1）通信網關機通過A接入網交換機與綜自系統進行IEC104規約通訊，通信網關先與綜自A機嘗試規約通訊，若與綜自A機通訊失敗，則嘗試與綜自B機規約通訊，但同一時間只與一個綜自主機進行規約通訊；（2）綜自主機通過兩條IEC104規約鏈路分別向通信網關機發送省調點表數據和地調點表數據；（3）通信網關機通過B接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊；（4）通信網關機采集變電站綜自系統的SCADA數據并轉發給調度主站系統，同時接收各個調度主站系統的遙控命令并下發給變電站綜自系統；（5）綜自主機保持A接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊不變。

改造后網絡拓撲圖如圖7所示。

該方式的優點：（1）調度主站通過A接入網與綜自主機直接通訊，通過B接入網與通信網關機通訊；（2）由于該方式中沒有改變綜自主機以及調度主站原有的通信方式，所以即使通信網關故障也不影響原有的通信鏈路的通訊。

該方式的缺點：（1）需要在綜自主機中增加設置一個主站地址；（2）通過一個主站地址同時送兩路點表信息，綜自主機設置復雜；（3）當A接入網交換機故障時，所有數據通訊全部中斷。

3.4 方式四

針對方式三的缺點，改變通信網關機與綜自系統的通信方式。通信網關機通過串口（借用現有的與地調通訊的串口）與綜自系統進行IEC101規約通訊。通過這個串口，接收地調點表信息。

其方案描述如下：（1）通信網關機串口與綜自系統連接，通信網關首先與綜自A機嘗試IEC101規約通訊，若與綜自A機通訊失敗，則嘗試與綜自B機規約通訊，但同一時間只與一臺綜自主機進行規約通訊；（2）綜自系統通過IEC101規約鏈路向通信網關機發送地調點表數據；（3）通信網關機從地調點表中挑選出省調所需信息組成省調點表數據；（4）通信網關機通過B接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊；（5）通信網關機采集變電站綜自系統的SCADA數據并轉發給調度主站系統，同時接收各個調度主站系統的遙控命令并下發給變電站綜自系統；（6）綜自系統保持A接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊不變。

改造后網絡拓撲圖如圖9所示：

該方式的優點：（1）調度主站通過A接入網與綜自主機直接通訊，通過B接入網與通信網關機通訊；（2）由于該方式中，沒有改變綜自主機以及調度主站原有的通信方式，所以即使通信網關機故障，也不影響原有的通信鏈路的通訊。

該方式的缺點：省調點表數據需要通信網關機在地調點表數據中抽取，通信網關機功能要求復雜，需要通信網關機廠家開發新功能。

3.5 方式五

其方案描述如下：（1）綜自系統通過原與地調通信的串口以IEC101規約向通信網關機發送地調點表數據，綜自系統通過新增串口以IEC101規約向通信網關機發送省調點表數據；（2）通信網關機首先與綜自A機嘗試串口IEC101規約通訊，若與綜自A機通訊失敗，則嘗試與綜自B機通訊，但同一時間只與一臺綜自主機進行串口IEC101規約通訊；（3）通信網關機通過B接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊；（4）綜自系統通過A接入網與調度主站系統進行IEC104規約通訊，即保持原來的通訊方式不變。

改造后網絡拓撲圖如圖11所示。

其邏輯連接關系如圖12所示。

該方式的優點：主站通過A接入網與綜自系統直接通訊，通過B接入網與通信網關機通訊，兩路通訊互備，真正達到“雙主模式”的要求。

該方式的缺點：需在綜自系統上增加一路串口傳輸設置，不過幾乎所有綜自系統通信機上都具備至少2路以上串口傳輸能力，因此僅需軟件設置，不需要做硬件擴充。

4 結語

本文結合工程實際和現實技術手段，探討網絡雙平面傳輸改造技術，并在實際改造經驗基礎上對各種改造技術方案加以比較和總結，從安全經濟的角度出發，研究比較了5種基于規約轉換方式的實現變電站自動化系統通信機雙機“雙主模式”，通過調度數據網雙平面同時與調度主站系統進行IEC104規約通訊。綜合比較5種方式的優劣，方式五是一個最簡單易行且比較經濟的技術方法。本文為有類似雙平面傳輸改造者以及不久后即將開始的低電壓等級（35kV）變電站自動化系統網絡雙平面傳輸改造提供技術借鑒。

作者簡介：高夏生（1963-），男，安徽省電力公司高級工程師，研究方向：電網調度自動化。

（責任編輯：蔣建華）