周 浩

(西安市供電公司，陜西 西安 710032)

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基于以太網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)

周 浩

(西安市供電公司，陜西 西安 710032)

針對(duì)以往維護(hù)人員對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)必須長(zhǎng)途跋涉到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，不僅增加了額外的交通成本，也降低了維護(hù)工作效率的問題，文中開發(fā)與設(shè)計(jì)了一種基于以太網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過以太網(wǎng)在監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)之間建立了一個(gè)通信通道，使維護(hù)人員能夠遠(yuǎn)程對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過離線或在線方式進(jìn)行維護(hù)，這不僅降低了維護(hù)成本，且提高了維護(hù)人員的工作效率。

以太網(wǎng)；遠(yuǎn)程維護(hù)；變電站監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)階段，220 kV及以下的變電站普遍采用了站內(nèi)無人值班方式，由控制中心的管理人員通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)變電站進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)管與控制，故監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性成為決定變電站是否能夠安全運(yùn)作的關(guān)鍵因素[1]。

變電站控制中心管理人員主要通過監(jiān)控軟件來判斷變電站是否出現(xiàn)異常狀況，故監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)工作中90%以上是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件進(jìn)行維護(hù)[2-4]。然而監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)工作一般是在距離較遠(yuǎn)的站段進(jìn)行，維護(hù)人員必須經(jīng)過長(zhǎng)途跋涉到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，不僅增加了額外的交通成本，也降低了維護(hù)工作的效率。為了使維護(hù)工作能像遠(yuǎn)程監(jiān)控一樣進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，本文開發(fā)與設(shè)計(jì)了一種基于以太網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其使維護(hù)人員可遠(yuǎn)程對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，降低了維護(hù)成本并提高了維護(hù)人員的工作效率。

1 遠(yuǎn)程維護(hù)工作

一般而言，根據(jù)工作性質(zhì)劃分，變電站監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)工作可分為硬件維護(hù)和軟件維護(hù)。硬件維護(hù)主要是安裝以及調(diào)試新投入使用的設(shè)備，以及在設(shè)備損壞后根據(jù)其損壞程度進(jìn)行維修或更替新的設(shè)備。軟件方面的維護(hù)指的是監(jiān)控系統(tǒng)的軟件維護(hù)，包括監(jiān)控后臺(tái)參數(shù)的修改，站內(nèi)間隔名稱及性質(zhì)的修改，系統(tǒng)備份以及解決因系統(tǒng)崩潰、軟件無相應(yīng)等所造成的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行異常，判斷通信是否處于正常狀態(tài)[5-6]。

硬件維護(hù)需要維護(hù)人員到達(dá)變電站現(xiàn)場(chǎng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備進(jìn)行故障診斷，才能進(jìn)一步確定監(jiān)控系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的硬件設(shè)備，并進(jìn)行設(shè)備維修及設(shè)備更換等操作，其不具備遠(yuǎn)程維護(hù)的可能性。而軟件維護(hù)則主要是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件進(jìn)行維護(hù)，其在技術(shù)上具備了遠(yuǎn)程維護(hù)的可能性。

維護(hù)人員通過遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)可對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行異地在線調(diào)試，修改后臺(tái)參數(shù)以及對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)等操作，使監(jiān)控系統(tǒng)能正常穩(wěn)定的運(yùn)行，并進(jìn)一步使控制中心管理人員更好地通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)查變電站的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)修復(fù)變電站出現(xiàn)的故障，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2 遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的組成

如圖1所示，遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程維護(hù)平臺(tái)，維護(hù)專用網(wǎng)絡(luò)通道以及若干子站控層網(wǎng)絡(luò)組成。維護(hù)人員由遠(yuǎn)程維護(hù)平臺(tái)，通過維護(hù)專用網(wǎng)絡(luò)通道連接到子站的控層網(wǎng)絡(luò)上，再對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。

圖1 遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)平臺(tái)配置

目前變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的操作平臺(tái)系統(tǒng)主要為Windows和UNIX/Linux，為了使遠(yuǎn)程維護(hù)操作系統(tǒng)與變電站監(jiān)控操作系統(tǒng)相兼容，遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)也應(yīng)配置Windows和UNIX/Linux兩種操作平臺(tái)，同時(shí)對(duì)所有相應(yīng)子站的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通道

現(xiàn)階段光纖通信發(fā)展迅速，其已在不同領(lǐng)域上得到了廣泛應(yīng)用。目前，各子站之間的光纖通信網(wǎng)絡(luò)已建設(shè)完成，其傳輸速率達(dá)2.5 Gbit·s-1，可為遠(yuǎn)程訪問提供足夠帶寬，故可用各子站之間的光纖通信網(wǎng)絡(luò)為遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)提供維護(hù)專用網(wǎng)絡(luò)通道，具體做法為：(1)遠(yuǎn)程維護(hù)終端連接上維護(hù)主站路由器，再通過維護(hù)主站協(xié)議轉(zhuǎn)換器完成網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)維護(hù)主站數(shù)字配線架連接上同步數(shù)字體系(SDH)通信網(wǎng)絡(luò)；(2)子站站控層網(wǎng)絡(luò)連接維護(hù)子站路由器，再通過維護(hù)子站協(xié)議轉(zhuǎn)換器完成網(wǎng)絡(luò)地址的轉(zhuǎn)換，經(jīng)維護(hù)子站數(shù)字配線架連接上同步數(shù)字體系(SDH)通信網(wǎng)絡(luò)，從而形成從遠(yuǎn)程維護(hù)終端到子站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的連接網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而構(gòu)建了維護(hù)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間穩(wěn)定的通信通道，其網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 使用維護(hù)終端的遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)

3 基于以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)

3.1 遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖3所示，基于以太網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)主要由維護(hù)工作站，同步數(shù)字體系通信網(wǎng)以及地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心遠(yuǎn)程維護(hù)工作站組成。維護(hù)工作站通過三層交換機(jī)相連，并通過以太網(wǎng)連接到同步數(shù)字體系通信網(wǎng)，同步數(shù)字體系通信網(wǎng)再通過以太網(wǎng)與地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心遠(yuǎn)程維護(hù)工作站相連，從而形成一個(gè)通信通道。地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心遠(yuǎn)程維護(hù)工作站負(fù)責(zé)調(diào)度維護(hù)工作中對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。

圖3 以太網(wǎng)模式遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程維護(hù)接口

3.2.1 站內(nèi)全以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)

以太網(wǎng)是局域網(wǎng)采用最廣泛的一種通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。其具有通信速率高、支持多種編程語言開發(fā)的應(yīng)用、資源共享能力強(qiáng)、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮忍攸c(diǎn)，在不同領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

變電站站內(nèi)通信普遍使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其站內(nèi)所有設(shè)備裝置，后臺(tái)服務(wù)器、管理人員、操作人員的工作平臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等均連接在同一網(wǎng)絡(luò)上，且處于相同的網(wǎng)段，只要將連接遠(yuǎn)程系統(tǒng)的路由器連接到監(jiān)控系統(tǒng)站的控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，即可連接并訪問監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)站內(nèi)任何子站的后臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)。

3.2.2 站內(nèi)前置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

前置系統(tǒng)是變電站監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，其功能是收集變電站內(nèi)全部設(shè)備的數(shù)據(jù)，并整合傳送到后臺(tái)。前置系統(tǒng)的組態(tài)工具主要安裝在后臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)上，當(dāng)組態(tài)設(shè)置完成后，只需將其安裝到前置系統(tǒng)主機(jī)中即可。因此，若想對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，只要掌握后臺(tái)系統(tǒng)的控制權(quán)限即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)工作。

若變電站的前置系統(tǒng)主機(jī)與后臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)是通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信的，則只需要將遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)路由器的站內(nèi)端口連接到監(jiān)控系統(tǒng)的站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)就可以訪問監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)，并通過監(jiān)控系統(tǒng)后后臺(tái)連接到前臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)，再通過組態(tài)工具進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)工作。若變電站的前置系統(tǒng)主機(jī)與后臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)是串口或現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信的，則監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)需要通過網(wǎng)卡與遠(yuǎn)程維護(hù)終端相連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)工作。

3.3 遠(yuǎn)程維護(hù)工作

為確保遠(yuǎn)程維護(hù)工作順利進(jìn)行，需要確保在遠(yuǎn)程維護(hù)過程中監(jiān)控系統(tǒng)能正常運(yùn)行，這主要通過對(duì)系統(tǒng)配備雙套工作系統(tǒng)來解決，即對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)配備雙后臺(tái)及雙遠(yuǎn)東系統(tǒng)，當(dāng)其中一套工作系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能啟動(dòng)另一套工作系統(tǒng)，并對(duì)異常系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。當(dāng)維護(hù)工作完成后，記錄本次遠(yuǎn)程維護(hù)日志，為日后提供相關(guān)維護(hù)記錄查詢。

3.3.1 離線維護(hù)

離線維護(hù)是指遠(yuǎn)程維護(hù)平臺(tái)通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)異常工作系統(tǒng)備份文件的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，然后將修改后的文件遠(yuǎn)程下載到異常子站上，子站通過更新數(shù)據(jù)即可完成監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)。通過離線維護(hù)方法，可較好地修改監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫文件數(shù)據(jù)、光字信號(hào)和報(bào)表等。

3.3.2 在線維護(hù)

遠(yuǎn)程維護(hù)是系統(tǒng)主機(jī)通過遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信通道連接到變電站子站相應(yīng)維護(hù)節(jié)點(diǎn)上，并利用遠(yuǎn)程電腦控制軟件控制監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)，再對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的修改，并下載到前置系統(tǒng)主機(jī)上，完成整個(gè)遠(yuǎn)程維護(hù)工作[7-8]。

4 結(jié)束語

變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)維持電網(wǎng)正常運(yùn)行具有重要意義，其傳統(tǒng)的維護(hù)方式是維護(hù)人員經(jīng)過長(zhǎng)途跋涉到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)，不僅增加了額外的交通成本，也降低了維護(hù)工作的效率。本文開發(fā)與設(shè)計(jì)了一種基于以太網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其通過以太網(wǎng)在監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)之間建立了一個(gè)通信通道，使維護(hù)人員能夠遠(yuǎn)程對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過離線或在線方式進(jìn)行維護(hù)，降低了維護(hù)成本，提高了工作效率。

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The Design and Development of Substation Remote MaintenanceSystem Based on Ethernet

ZHOU Hao

(Xi’an Power Supply Company, Xi’an 710032, China)

As the problem that in the past the maintenance personnel must go through the long distances to the substation site as to maintenance the monitor system，which not only added additional transport costs, but also reduced the efficiency of the maintenance work，this paper designed and developed a substation remote maintenance system based on Ethernet. It establish a communication channel between the monitoring system and remote maintenance system via Ethernet to that allows maintenance personnel to maintenance the substation monitoring system remotely by online or offline mode, which not only reduces maintenance costs, but also improve the work of maintenance personnel effectiveness.

ethernet; remote maintenance; substation remote maintenance system

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2016.12.040

2016- 04- 01

周 浩(1981-),男，碩士，工程師。研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。

TP393.11

A

1007-7820(2016)12-145-03