對(duì)變電站綜自通道選擇的探討

1、對(duì)變電站綜自通道選擇的探討摘要:變電站綜合自動(dòng)化業(yè)務(wù)通道是SCADA系統(tǒng)和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的連接橋梁，直接影響調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)無(wú)人值守變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如何選用合適的數(shù)據(jù)傳輸方式提高自動(dòng)化業(yè)務(wù)通道的穩(wěn)定性是我們一直需要不斷思考的問(wèn)題。本文從我局目前的自動(dòng)化業(yè)務(wù)通道配置現(xiàn)狀開(kāi)始分析，淺析了使用模擬通道傳輸數(shù)字信號(hào)的弊端，探討根據(jù)目前不同遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約要求以及不同通信網(wǎng)絡(luò)配置的前提下的各種傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的數(shù)字通道選擇。關(guān)鍵詞:綜自通道模擬通道數(shù)字通道子速率電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化的重要組成部分,無(wú)論是對(duì)各無(wú)人值守變電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集分析還是調(diào)度遙控命令的準(zhǔn)確下達(dá)，都必須依

2、賴通過(guò)電力通信的數(shù)據(jù)通信技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行透明傳輸。對(duì)我局通信業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，變電站綜合自動(dòng)化業(yè)務(wù)通道(以下簡(jiǎn)稱綜自通道”是最重要的業(yè)務(wù)通道之一，綜自通道的安全可靠運(yùn)行是電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化的重要保障。1模擬通道傳輸數(shù)字信號(hào)的弊端與優(yōu)勢(shì)在電力通信網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展的今天，通信光纜已經(jīng)覆蓋我局地區(qū)轄下的所有站點(diǎn)，以華為OPTIX系列SDH光傳輸設(shè)備構(gòu)建的光傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)取代傳統(tǒng)的電力線載波通信成為綜合業(yè)務(wù)主用傳輸方式；華為FA16的接入網(wǎng)設(shè)備提供模擬用戶、V.24、同向64K等多種業(yè)務(wù)接口,已經(jīng)具備數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)的構(gòu)成條件。部分站點(diǎn)已經(jīng)具備雙SDH光傳輸設(shè)備，雙接入網(wǎng)設(shè)備以及雙光纜路由，雙光纖網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)可以淘汰

3、作為備用通道傳統(tǒng)的電力線載波通信方式。我局轄下的站點(diǎn)的綜自通道主要采用雙光纖通道或者光纖主用、載波備用的冗余1+1備份的配置方式,通道可靠性得到保證。但所有主用光纖、備用載波綜自通道卻依然使用傳統(tǒng)的4線模擬通道來(lái)傳輸遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。圖1為我局龍甫變電站光纖綜自通道的結(jié)構(gòu)圖。圖1中可見(jiàn)，遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)FSK調(diào)制解調(diào)器調(diào)制成模擬信號(hào)，連接到接入網(wǎng)FA-16的ATI板的4線E&M接口，再?gòu)?fù)用到FA-16的2M再經(jīng)過(guò)SDH的映射、定位、復(fù)用進(jìn)STM-1的幀中，通過(guò)光纜傳輸至局中心機(jī)房的SDH設(shè)備分/插出相應(yīng)的2M,再通過(guò)相應(yīng)的4線通道將模擬信號(hào)傳送到調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通道板進(jìn)行解調(diào)，供前置機(jī)分析，完成遠(yuǎn)動(dòng)

4、信號(hào)的傳輸。這種傳統(tǒng)的通過(guò)模擬通道進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)哪Ｊ綄?duì)我們維護(hù)人員來(lái)說(shuō)有著不少的局限性。數(shù)字信號(hào)不適宜在模擬信道進(jìn)行傳輸。模擬信道是為傳輸語(yǔ)音信號(hào)而設(shè)計(jì)的，眾所周知遠(yuǎn)動(dòng)裝置要傳送的是數(shù)據(jù)報(bào)文而非語(yǔ)音信號(hào),要在模擬信道中傳輸，必須經(jīng)過(guò)發(fā)端收端的基于FSK移頻鍵控技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行D/A、A/D轉(zhuǎn)換，傳輸過(guò)程產(chǎn)生噪聲的積累，容易對(duì)信號(hào)帶來(lái)額外的失真甚至誤碼。收發(fā)端必須使用調(diào)制解調(diào)設(shè)備，增加通道組成的復(fù)雜性。調(diào)制解調(diào)設(shè)備是綜自通道穩(wěn)定性的薄弱環(huán)節(jié)，變電站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置的調(diào)制解調(diào)器出現(xiàn)電源模塊燒壞導(dǎo)致該站縣調(diào)、地調(diào)綜自通道全斷的故障在2008年發(fā)生兩起，主站的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的通道板故障導(dǎo)致通道出

5、現(xiàn)誤碼的事件時(shí)有發(fā)生。受到模擬話帶信道帶寬限制，數(shù)據(jù)傳輸速率低，無(wú)法滿足高速數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展的需求?？h調(diào)綜自通道現(xiàn)行的傳輸速率為600Bd,目前所用的FSK調(diào)制解調(diào)器最高速率只能達(dá)到1200Bd,無(wú)法滿足對(duì)傳輸速率要求更高的101、104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的要求。模擬信道故障檢測(cè)手段復(fù)雜，不便于維護(hù)。對(duì)模擬信道進(jìn)行檢測(cè)需要用示波器、選頻表等復(fù)雜儀器檢查波形，或者使用提供音頻通道檢測(cè)的數(shù)據(jù)分析儀器，一般的2M誤碼儀沒(méi)有提供4線模擬通道的檢測(cè)。華為FA-16每路4線E&M模擬通道占用一個(gè)64K的數(shù)字話路時(shí)隙，傳輸速率僅為300Bd1200Bd,頻帶利用率低。以上使用模擬通道進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)的傳輸?shù)娜秉c(diǎn)分析，選用

6、基于光傳輸網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字通道進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸才是最佳的選擇。選擇光纖數(shù)字通道相對(duì)于現(xiàn)在沿用的4線模擬通道有著明顯的優(yōu)勢(shì)。(1)在傳輸質(zhì)量上，數(shù)字通道無(wú)噪聲積累，傳輸信號(hào)可以再生，無(wú)需進(jìn)行額外的D/A、A/D轉(zhuǎn)換,使傳輸質(zhì)量大大提高。省去收發(fā)端調(diào)制解調(diào)設(shè)備，減少綜自通道的構(gòu)成環(huán)節(jié)，降低通道故障風(fēng)險(xiǎn)。(2)數(shù)字通道的數(shù)據(jù)傳輸速率大大提高，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。?shù)字通道的子速率能達(dá)到9.6kbit/s,0次群是64kbit/s,1次群達(dá)到2.048Mbit/s，傳輸速率大大提高。采用靈活的多路復(fù)用技術(shù)提高傳輸效率，F(xiàn)A-16的SRX子速率板復(fù)用5路同步9.6kbit/s的子速率只占用一個(gè)64kbit/

7、s數(shù)字通道頻帶利用率高。(4)提供接口類型豐富，滿足不同數(shù)據(jù)終端需求，數(shù)字接口維護(hù)檢測(cè)手段簡(jiǎn)便，直接用2M誤碼儀就能檢測(cè)2M通道、同向64k通道或RS232串口,便于日常維護(hù)及故障排查。2傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的數(shù)字通道選擇變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸通道的選用應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有通信網(wǎng)方式和遠(yuǎn)動(dòng)傳輸規(guī)約模式?jīng)Q定，基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約對(duì)傳輸速率要求最高，需要提供10/100M以太網(wǎng)通道;基于串口通信協(xié)議的101規(guī)約和部頒CDT規(guī)約對(duì)速率要求比較低，適用于9.6Kbit/S及以下的子速率，不同的遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約對(duì)通信通道提出不同的要求。對(duì)于新建變電站或者已經(jīng)具備雙光纖網(wǎng)絡(luò)條件的變電站，可以優(yōu)先考慮選用遠(yuǎn)動(dòng)傳輸?shù)?04規(guī)

8、約，首先選用10/100M以太網(wǎng)通道為主通道,畢竟隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展和在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的逐步推廣，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信息將會(huì)成為主流。根據(jù)電力系統(tǒng)二次安全防護(hù)對(duì)調(diào)度實(shí)時(shí)控制信息的傳輸安全性的要求，可以考慮使用獨(dú)立的2M通道。遠(yuǎn)動(dòng)裝置通過(guò)E1-10/100M協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)與SDH光傳輸設(shè)備支路板2M端口的連接，經(jīng)SDH的光路傳輸?shù)秸{(diào)度端再通過(guò)E1-10/100M協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號(hào)供調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集。備用通道則可選擇用子速率數(shù)字通道通過(guò)RS232串口與遠(yuǎn)動(dòng)裝置連接，遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約可以選用101或者CDT。網(wǎng)絡(luò)方式傳輸遠(yuǎn)動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)方式如圖2所示。對(duì)于運(yùn)行中的變電站技術(shù)改造或者仍然是光纖網(wǎng)絡(luò)主

9、用加載波通道備用的站點(diǎn)，推薦使用子速率數(shù)字通道傳輸101遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約作為綜自主用通道。子速率通道是由華為FA-16接入網(wǎng)設(shè)備的SRX板提供多路低速率的同步/異步RS232物理層通道，其速率從2.4kbit/s、4.8kbit/s、9.6kbit/s可變，整塊子速率板只占用一個(gè)64kbit/s數(shù)字通道，具有較高的帶寬利用率。遠(yuǎn)動(dòng)裝置與FA-16的SRX板直接通過(guò)RS232串口進(jìn)行連接，遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)通過(guò)2.4kbit/s子速率通道首先復(fù)用到64kbit/s數(shù)字通道，再?gòu)?fù)用到2M通道中經(jīng)過(guò)SDH設(shè)備進(jìn)行傳輸，相應(yīng)地在調(diào)度端的FA-16的SRX板中分/插出相應(yīng)的子速率信號(hào)，連接到調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。這里值得提出的

10、問(wèn)題是，由于RS232串口的抗干擾能力不強(qiáng)，傳輸距離只能約為15m左右，如果遠(yuǎn)動(dòng)裝置離PCM設(shè)備較遠(yuǎn)，應(yīng)在遠(yuǎn)動(dòng)裝置和傳輸設(shè)備側(cè)加裝對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)設(shè)備。信號(hào)電纜要求使用屏蔽電纜，屏蔽層兩端要接地，敷設(shè)時(shí)避開(kāi)強(qiáng)電，電纜盡可能短。另外因?yàn)橛啥嗦纷铀俾蕪?fù)用的64kbit/s是作為一個(gè)整體在數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸和交換的，如果需要將同一個(gè)64kbit/s當(dāng)中的子速率通道連接向不同的64kbit/s的通道中，需要增加SCS提供子速率集中交叉功能。圖3為利用子速率通道傳輸遠(yuǎn)動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)方式。在不具備雙光纖網(wǎng)絡(luò)條件的站點(diǎn)，選擇電力線載波4線模擬通道傳輸101或CDT規(guī)約作為備用通道始終是實(shí)用性和節(jié)省投資的的好選擇,傳統(tǒng)的電力線載波通信就是利用模擬通道進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊粋€(gè)很典型的例子。值得一提的是近年來(lái)數(shù)字化載波機(jī)技術(shù)也在不斷地改進(jìn)，如許繼集團(tuán)與ESB900載波機(jī)配套使用的M220數(shù)字化語(yǔ)音、數(shù)據(jù)復(fù)接器，在一個(gè)全雙工的數(shù)字復(fù)合信道上完成語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的復(fù)接，在300Hz3400Hz語(yǔ)音信道帶寬通道上傳輸兩路語(yǔ)音和兩路低速數(shù)據(jù)，提供RS232的數(shù)據(jù)接口，而且數(shù)據(jù)傳輸速率提高到最高19.2kbit/s,使電力線載波的性能和應(yīng)用能力進(jìn)一步提高。3結(jié)語(yǔ)經(jīng)過(guò)前文的分析和初步探討，變電站綜自通道傳輸?shù)倪h(yuǎn)動(dòng)信號(hào)是對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，應(yīng)該選擇合適的數(shù)字信道