電力通信電源遠程監控系統分析

侯 捷

(廣西電網電力調度控制中心，廣西 南寧 530023)

0 引 言

通信電源遠程監控系統可以實現對通信電源系統工作狀態的實時監控，完成對電源故障的及時定位和消缺，從而保證通信設備的正常運行。目前，通信電源遠程監控系統可以獨立建設相應的系統來實現，也可以借助電網調度自動化系統的SCADA功能來實現。但是，目前電源監控系統通信規約類型整體呈現出“五花八門”“百家爭鳴”的尷尬局面[1]，給電源監控系統的統一管理帶來了較大麻煩。隨著IEC 61850規約的制定完成，它將為未來變電站電源監控系統提供標準化的遠程通信體系。因此，結合電力通信電源遠程監控系統的基本情況，分析目前通信電源遠程監控系統的結構和應用情況，并對未來IEC 61850規約下電力通信電源遠程監控系統的建設提出建議。

1 通信電源監控系統結構分析

1.1 通信電源監控模塊

現代通信電源均配置有監控模塊。該模塊一般具備輸入鍵盤和顯示屏幕，同時可提供聲光告警等。通信電源監控模塊監視的信息應包括輸入三相交流電壓和電流、輸出端的直流電壓和電流、蓄電池組在線電壓等。此外，該模塊除本地監測功能外，還應具備遠程監測和遙控功能，通過模塊內設有的多種通信接口(如RS232、RS485、TCP/IP等)，實現與上一級通信監控系統的通信。

1.2 通信規約

通信規約是為了保障通信雙方能正確、有效、可靠地進行數據傳輸，在通信的發送和接收過程中制定一系列規定，以約束通信雙方的工作。在變電站綜合自動化實現過程中，為保證上一級控制中心和遠動裝置RTU之間完成“四遙”(遙控、遙測、遙信、遙調)，必須有完善準確的通信通道作為數據傳輸載體。通信規約規定了該載體的結構，是整個變電站自動化系統通信部分的核心。目前，用于電力系統的通信規約種類很多，常用的有CDT循環通信協議、DNP3.0通信協議和MODBUS通信協議等。

1.3 IEC 61850標準

IEC 61850規約由國際電工委員會制定關于變電站和智能電網的唯一國際通信技術標準。該規約的建立實現了對不同廠家智能電子設備(Intelligent Electronic Device，IED)的統一管理，在不同的IED之間通過統一協議實現信息無縫銜接，具有很大的開放性和兼容性。

IEC 61850規約是一個龐大、復雜的結構體系。該體系底層采用了以太網通信標準，應用層采用了制造報文規范[2](Manufacturing Message Specif i cation，MMS)和變電站控制系統通信。以太網通信標準和MMS的結合，加之IEC 61850的應用描述，使得變電站自動化系統變成開放系統成為可能。

1.4 通信電源遠程監控系統結構

變電站通信電源監控系統在結構上是一個多級的分布式計算機監控網絡，一般由監控中心(供電局調度控制中心)、通信通道和遠端站點(變電站)組成。

調度自動化主站系統(如OPEN 3000系統)是各級電力調度控制中心自動化系統的核心業務平臺，包括SCADA等諸多功能子系統，是關系電網安全穩定運行的關鍵系統。

變電站各類設備的運行數據要通過通信通道進行傳輸。目前，按照信號類型，它可以分為模擬和數字兩類信號。其中，模擬信號主要通過101規約方式(PCM通道)傳遞，數字信號主要通過104規約方式(調度數據網通道和專線通道)傳遞[3]。

2 電力通信電源遠程監控系統

電力通信電源系統是為電力通信設備供電的裝置，包括通信交流供電系統、通信直流供電系統和太陽能電池組等。其中，交流供電系統主要由交流配電屏、不間斷電源設備和逆變器等組成，為通信設備提供交流電源。通信直流供電系統主要由高頻開關電源、蓄電池組和直流配電屏等設備組成，為通信設備提供-48 V直流電源。

目前，電力通信電源設備廠商眾多，如何對通信電源運行狀態實現有效監控，是非常棘手的問題。它存在兩種主要的電源遠程監控方式。

第一種，通過通信電源監控模塊和協議轉換器等裝置，將通信電源系統數據接入變電站綜合自動化系統。通信電源出現故障或其他運行問題時，由自動化專業運維人員通知通信專業運維人員進行檢查。該種遠程監控方式的整體結構如圖1所示。

圖1 接入自動化系統的通信電源遠程監控系統

采用該種遠程監控方式，對通信電源的監控告警往往依賴于自動化專業人員。監控情況出現異常狀態時，需要自動化和通信專業人員共同進行故障排查，因此存在諸多不便。

第二種，建設獨立的通信電源監控系統，將通信電源運行數據通過目前已經建成的傳輸網、調度數據網或綜合數據網，直接傳遞至調度機構的通信專業機房，由通信專業運維人員直接開展巡視檢查工作，系統結構圖如圖2所示。

圖2 獨立建設的通信電源遠程監控系統

采用該種監控方式，通信專業人員的自主能動性將得到極大提升，但是因電源設備通信規約無統一標準，在后期擴容或改造升級期間容易受制于設備廠商。

3 基于IEC 61850協議的通信電源監控系統

通過對常見電力通信電源監控系統的總結分析可知，目前已投入使用的電源監控系統，無論采用接入自動化系統的方式，還是建設獨立監控系統的方式，均存在信息采集通信模式多樣化(RS232、RS485、E1和2M等)、通信電源廠家眾多、監控系統廠商繁雜的特點同時，電源監控系統的架構為3層結構，從前端設備到設備采集器再到監控系統平臺，每個地區的監控平臺均只對所轄的電源進行管理。系統結構如圖3所示。

圖3 傳統電源監控系統

在傳統的電源監控系統中，服務器和采集器等設備均為同一廠家品牌，采集器所用的通信協議為廠家私有協議。同時，采集的通信電源運行信息僅能傳至本地系統平臺，無法再向上一級系統傳送。

隨著IEC 61850協議的制定完成，為實現對通信電源的統一監控提供了可能。在該規范約束下，可以對原各供電局獨立部署的、不同廠家的動環系統進行網絡重構，將原來不同廠家的動環系統、前端采集參數進行標準化約束，徹底解決原來監控系統存在設備參數不一致、通信方式雜亂、設備維護不便的現象。

根據目前的電源監控系統現狀，在已有的通信電源設備監控接口增加協議轉換器，按照IEC 61850標準將輸出接入省級電源監控平臺。后期隨著站點監控設備的增加，可以采用采集器FSU的方式進行信息采集收斂，將采集信息轉換為IEC 61850標準輸送至省級電源監控平臺，整體上形成如圖4所示的統一通信電源監控系統平臺。

4 結 論

通信電源監控系統對通信系統“心臟”進行監控，只有電源輸出穩定，才能讓通信系統正常運行。隨著IEC 61850協議的制定完成和實際應用，使得對通信電源運行狀態的統一監控和管理成為可能，從而提升了電源設備運維效率，降低了維護成本。

圖4 基于IEC 61850的統一通信電源監控平臺