智能通信管理機在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應用分析

安科瑞 耿敏花

摘要：通信管理機以其高速有效的多途徑溝通模式，為變電站科學化管理提供了良好的平臺。

關鍵詞：通信管理機；變電站；電力企業(yè)；應用

通信管理機在我國歷經多年的發(fā)展，隨著技術的不斷創(chuàng)新和完善，越來越多的變電站認可和接受并且正在使用著通信管理機。

1通信管理機的功能特點

通訊管理機一般運用于變電所、調度站，通訊管理機通過控制平臺控制下行的RRtu設備，實現遙信、遙測、遙控等信息的采集，將消息反饋回調度中心，然后，控制中心管理員通過消息的處理分析，選擇將執(zhí)行的命令，達到遠動輸出調度命令的目標。

通信管理機系統(tǒng)功能包括站內監(jiān)控：包括站內數據采集與處理、運行監(jiān)視及報警記錄、人機交互聯系及系統(tǒng)維護管理、計算統(tǒng)計、歷史數據記錄、事件順序記錄(SOE)、遠方通信等常用SCADA功能。具有控制和調節(jié)功能：通過鍵盤在屏幕所顯示的畫面上對各可控設備進行開／合、投／退等控制操作，對各可調設備進行升／降、定值設定等調節(jié)控制。站內無功控制功能不作要求，但應做到遠方調整電壓無功。具有對時系統(tǒng)，對時要求是變電站自動化系統(tǒng)的基本要求，即要求對變電站層設備和間隔層IED設備(包括智能電度表等)均實現GPS對時，并具有時鐘同步網絡傳輸校正措施。通信管理機中有故障錄波：35kV變電站和一般的1lOkV終端站可以不要求安裝故障錄波，一些分析信息可從保護裝置的簡短記錄和SOE中提取。通信管理機具有五防閉鎖，加強了自動安全性。

在采用分散式結構形式的變電站自動化系統(tǒng)中采用現場總線通信網絡。分為變電站層、間隔層和過程層。變電站層是通過間隔層設備實現變電站實時控制以及站內信息的收集、分析等工作，并與遠方調度中心通信，完成遠方監(jiān)控與調度。遠動、監(jiān)控、錄波、計量等主控系統(tǒng)共享現場總線的信息，信息的傳遞既快速便捷又不會相互影響，避免了重復投資。間隔層的保護裝置、測控裝置、自動裝置等具備以太網接口的設備直接接入間隔層以太網，其它分散布置的智能設備通過規(guī)約轉換器、測控裝置或低壓保護裝置轉接入間隔層以太網。站點較多的變電站選用交換型集線器，將間隔層分成若干子網，限制每個沖突域的站點數量不致過多以確保系統(tǒng)響應率。絕大多數數據傳輸發(fā)生在間隔層設備和變電站設備間，而變電站設備數量遠小于間隔層設備，由于變電站層使用100M以太網，因而不會成為通信瓶頸。

2通信管理機在變電站中的應用

通信管理機是利用變電站平臺建立電力企業(yè)網絡的辦公環(huán)境。變電站可以利用通信管理機對相關的工作進行管理，對變電站的各部門進行協調和指揮，利用通信管理機進行變電站的數據信息的傳送、分享、節(jié)省了人力物力，提高了工作的效率。可以在各個不同的部門之間開展工作，為電力企業(yè)的發(fā)展提供了便利條件。

通過通信管理機對變電站的設施進行直接掌控，加大了電站設施的透明化，保證信息的存儲，隨時了解變電站任務計劃的進行情況，確保了變電站任務的順利完成。

變電站使用通信管理機對系統(tǒng)進行實時透明的管理，提高了變電站的任務執(zhí)行能力，減少了變電站進行項目工作的運營成本，通信管理機保證了變電站制度執(zhí)行的完整性，提高了任務的完成能力。

變電站擔負著電能傳輸配送的重要任務。利用通信管理機將變電站的二次設備利用電子信號處理技術，實現對變電站設備的自動監(jiān)測等功能，確保變電站功能的安全運行，并為變電站設備的維修提供數據信息，通信管理機的發(fā)展隨著結構形態(tài)、通信技術和系統(tǒng)功能的調整：主要有集中式、分散與集中相結合和全分散式等模式；通信管理機的技術由集中配屏裝置為核心的方式向分散下放到開關柜以系統(tǒng)為核心的方式發(fā)展時期，由單一功能、相互獨立向多功能、一體化過渡時期，再到由傳統(tǒng)的一、二次設備相對分立向相互融合方向發(fā)展時期，通信管理機實現變電站由串行通信、現場總線通信技術到以太網，自動化網絡的設施推動了變電站的高速運行。

通信管理機可以對變電站設備正常運行時進行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和操控：發(fā)現變電事故狀況，可以快速切除故障，在較短的時間內恢復設備的正常運轉。可以對設備正常運行轉時電氣量的采集和電氣設備進行實時狀態(tài)的監(jiān)控、調整，還可以對已經發(fā)生的狀況，由繼電保護、故障錄波等完成瞬態(tài)電氣量數據的收集、監(jiān)控并向調度中心等部門傳送相關數據，成為電氣設備的監(jiān)視和為制定維修計劃而收集原始數據提供手段。

通信管理機將信息采集、傳輸、處理、輸出過程數字化狀態(tài)。全站使用統(tǒng)一的通訊規(guī)格建立變電站通信網絡，通過保護、測控、計量、監(jiān)控、遠動、VQC等系統(tǒng)都使用同一網絡接收電流、電壓和狀態(tài)信息，確保變電站的系統(tǒng)可以信息共享。

變電站采用一次設備采集模擬量，通過電纜將模擬信號傳輸到測控保護裝置，裝置進行模數轉換后處理數據，然后通過網線上將數字化信息傳送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)。同時監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護裝置對一次設備的控制通過電纜傳輸模擬信號實現其功能。

變電站中通信管理機采用低功率、數字化的光電互感器代替常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變換為數字信號。變電站內設備之間通過高速網絡進行信息交互，二次設備不再出現功能重復的I／O接口，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊，利用通信管理機實現了數據及資源共享。組網技術、網絡冗余技術、數據流建模、網絡性能、可靠性分析、變電站過程層新型同步方法、變電站信息安全等成為構建整個系統(tǒng)信號通路的關鍵技術。

通訊管理機不僅支持快速存儲轉發(fā)方式和QOS服務質量，以保證網絡中重要的GOOSE數據包得到實時傳輸；而且在電磁兼容方面：通過靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度等電磁干擾實驗和電擊、雷擊等多項測試，通過專門的強振動、大沖擊的承受度測試；具備了防塵、防潮、以及較好的散熱條件，保證變電站數據的安全和快速運行。

在變電站利用通信管理機用低功率、數字化的光電互感器原變電站內常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變換為數字信號。通過通信管理機實現設備之間通過高速網絡進行信息交互，組網技術、網絡冗余技術、數據流建模、網絡性能、可靠性分析、變電站過程層新型同步方法、變電站信息安全等成為構建變電站系統(tǒng)信號通路的關鍵技術。

3 安科瑞網關介紹

3.1通信管理機

3.1.1概述

本系列智能通信管理機是一款采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，用于將一個目標區(qū)域內所有的智能監(jiān)控/保護裝置的通信數據整理匯總后，實時上傳主站系統(tǒng)，完成遙信、遙測等能源數據采集功能。

同時，本系列智能通信管理機支持接收上級主站系統(tǒng)下達的命令，并轉發(fā)給目標區(qū)域內的智能系列單元，完成對廠站內各開關設備的分、合閘遠方控制或裝置的參數整定，實現遙控和遙調功能，以達到遠動輸出調度命令的目標。

3.1.2產品介紹

3.2數據轉換模塊

3.2.1概述

AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠程無線數據采集設條，采用嵌入式設計。內嵌TCP/IP協議棧，同時采用了功能強大的微處理芯片，配合內置看門狗，性能可靠穩(wěn)定。

本產品提供標準RS485數據接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機等設備，僅需一次性完成初始化配置。就可以完成對MODBUS設備的數據采集，并且與安科瑞服務器進行通訊。

3.2.2產品介紹

3.3無線通訊終端

3.3.1概述

AWT100數據轉換模塊是安科瑞電氣推出的新型數據轉換DTU，通訊數據轉換包括 2G、4G、NB、LoRa、LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP 等通訊方式，下行接口提供了標準RS485數據接口，可以方便的連接電力儀表、RTU、PLC、工控機等設備，僅需一次性完成初始化配置，就可以完成對MODBUS設備的數據采集；同時AWT100系列無線通訊終端采用了功能強大的微處理芯片，配合內置看門狗技術，性能可靠穩(wěn)定。

AWT200數據通訊網關應用于各種終端設備的數據采集與數據分析。實現設備的監(jiān)測、控制、計算，為系統(tǒng)與設備之間建立通訊紐帶，實現雙向的數據通訊。實時監(jiān)測并及時發(fā)現異常數據，同時自身根據用戶規(guī)則進行邏輯判斷，大大的節(jié)省了人力和通訊成本。

3.3.2產品介紹

4結語．

在變電站中運用通信管理機，可以有效地調節(jié)變電站內部結構機制，促進電力企業(yè)系統(tǒng)溝通渠道的發(fā)展，加快多流程的快速轉化，提高變電站整體的運作效率，減少了成本支出。我國的通信管理機運營模式已經日漸成熟，發(fā)展的前景越來越平穩(wěn)、廣闊。通信管理機是電力企業(yè)自身發(fā)展的需求，推動了變電站現代化管理制度的變革，促進了變電站規(guī)范化管理運轉和發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙華．淺談變電站自動化技術的現狀與發(fā)展[J]．清華出版社．2006．

[2]陳建平電力企業(yè)管理與發(fā)展[J]．科技出版社．2006．

[3]智能電網用戶端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產品報價手冊）.2023.07版

[4]企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.