潘愛峰，張俊偉，石 勇，鄒 翔

(南瑞集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210061)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域。電力系統(tǒng)也已經(jīng)全面進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站自動化系統(tǒng)以其簡單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用，并在許多大型變電站監(jiān)控項(xiàng)目中獲得成功應(yīng)用。目前國家在“十三五”規(guī)劃綱要中提到，適應(yīng)大規(guī)?？鐓^(qū)輸電和新能源發(fā)電并網(wǎng)的要求，加快現(xiàn)代電網(wǎng)體系建設(shè)，依托信息、控制和儲能等先進(jìn)技術(shù)，推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)[1]。變電站自動化系統(tǒng)成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

在變電站自動化系統(tǒng)的推廣過程中，變電站監(jiān)控系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)中均會配備一定數(shù)量的服務(wù)器、工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。隨著變電站數(shù)量的快速增長，傳統(tǒng)的現(xiàn)場維護(hù)手段無法滿足變電站運(yùn)維業(yè)務(wù)日益增長的需要。迫切需要一個(gè)新的運(yùn)維系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程完成此前需要運(yùn)維人員現(xiàn)場操作的工作，極大減少現(xiàn)場運(yùn)維工作，集中監(jiān)視、控制變電站后臺監(jiān)控設(shè)備，保護(hù)信息子站等服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

廠站端站控層系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維可以實(shí)現(xiàn)變電站自動化監(jiān)控，保護(hù)信息子站、故障錄波器設(shè)備，告警直傳圖形瀏覽等基于計(jì)算機(jī)的集中監(jiān)視與操作的優(yōu)勢[2]，提高服務(wù)器運(yùn)維效率，更具成本效益。同時(shí)，為降低電力廠站端站控層系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)作質(zhì)量，保護(hù)電力二次系統(tǒng)信息資產(chǎn)安全，電力廠站端站控層系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維及安全管理系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)從技術(shù)層面上全面支持電力電網(wǎng)二次系統(tǒng)的運(yùn)維及安全管理，同時(shí)從管理層面上提高管理的有效性、決斷性、準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對電力二次系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、告警、故障分析、安全事件、安全審計(jì)等的一體化管理，為運(yùn)維人員和決策人員保障電力二次系統(tǒng)安全運(yùn)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，從而提高電力二次系統(tǒng)運(yùn)維及安全管理水平，保障電網(wǎng)電力二次系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

1 當(dāng)前站端運(yùn)行維護(hù)現(xiàn)狀

1.1 海量數(shù)據(jù)

當(dāng)前，在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳調(diào)度采用的典型配置是通過遠(yuǎn)動裝置基于101或104等遠(yuǎn)動規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸[3]，調(diào)度端再進(jìn)行相應(yīng)規(guī)約解析，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)。這種模式要求變電站端和主站端所做的工作都比較繁瑣，主站端需要將遙信、遙測、遙控以及遙調(diào)信息錄入數(shù)據(jù)庫，并制作圖表，特別是對主站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量比較多的變電站[4]，這種工作量更大。而且主站端和變電站端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新不一致，調(diào)試工作就必須詳細(xì)而全面，增加了人力和資金成本的投入。同時(shí)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳調(diào)度的容量也受到了規(guī)約和通道等多種因素的限制。

1.2 廠站端設(shè)備復(fù)雜多樣

站端分布著綜合自動化系統(tǒng)、遠(yuǎn)動設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、正反向隔離裝置、路由器、防火墻、保護(hù)信息子站、錄波器等諸多運(yùn)行信息復(fù)雜多樣的子系統(tǒng)或設(shè)備。這樣很難有運(yùn)行人員能夠全面掌握這些設(shè)備。

2 客戶需求

a.變電站無人值班，電網(wǎng)集中監(jiān)控，集約化運(yùn)行維護(hù)管理需要。隨著電網(wǎng)管理體制改革和變電站無人值班的推廣，運(yùn)維人員管轄的變電站數(shù)量增加，責(zé)任更大，如果沒有統(tǒng)一的遠(yuǎn)程維護(hù)管理系統(tǒng)作為有力工具，一旦二次設(shè)備出現(xiàn)問題，運(yùn)維人員只能到現(xiàn)場處理，耗費(fèi)人力、物力，而且同一時(shí)間段內(nèi)只能處理一個(gè)變電站現(xiàn)場，降低了運(yùn)維效率。

b.電網(wǎng)事故快速處理需要。電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，調(diào)度中心和集控中心需要及時(shí)掌握變電站開關(guān)變位，保護(hù)動作信息?，F(xiàn)有手段難以滿足集中監(jiān)視保護(hù)動作，故障錄波，保護(hù)信息子站等設(shè)備的需要，需要采用新的技術(shù)支持手段來滿足這些需求。智能電網(wǎng)建設(shè)需要。“十三五”電網(wǎng)將全面進(jìn)入堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)階段，伴隨著智能變電站的推廣，大量的智能二次設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理將給運(yùn)行單位帶來更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

3 解決方案

如圖1所示，本方案通過在各變電站分別部署數(shù)字化多路控制器、串口管理設(shè)備、遠(yuǎn)程電源管理等設(shè)備[5]，以及在主站機(jī)房部署變電站運(yùn)維平臺，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維人員對遠(yuǎn)程變電站“本地集中化”的管理模式。運(yùn)維人員擺脫了各個(gè)變電站之間異地奔波，可以在主站端對各變電站進(jìn)行全面運(yùn)維管理；以此提高對突發(fā)故障的響應(yīng)效率，節(jié)省了大量的時(shí)間、人力與資金成本。

3.1 主站端部署

3.1.1 主站拓?fù)鋱D(圖2)

圖1 運(yùn)維系統(tǒng)示意圖

圖2 主站端設(shè)備構(gòu)建示意圖

3.1.2 主站端配置及拓?fù)涿枋?/p>

主站配置商用PC機(jī)、交換機(jī)、PDU設(shè)備，激光打印機(jī)、2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器，長線延長器等設(shè)備以及相應(yīng)配套軟件。

主站端與站端之間通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器連通網(wǎng)絡(luò)，主站與子站之間通過通信專線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主站端機(jī)柜中安裝服務(wù)器、交換機(jī)、商用PC機(jī)等設(shè)備。主站端機(jī)柜中的交換機(jī)負(fù)責(zé)承載總站系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通信。連通設(shè)備包括：多個(gè)2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器機(jī)框，2臺商用PC機(jī)，2臺數(shù)字PDU，2套長線驅(qū)動器，1臺激光打印機(jī)。主站機(jī)柜中的PDU負(fù)責(zé)向機(jī)柜中的其他設(shè)備供電。主站機(jī)柜中的2臺商用PC機(jī)，由2套長線驅(qū)動發(fā)送器，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與運(yùn)維工位上的2套長線驅(qū)動接收器相通。運(yùn)維工位上的2套長線驅(qū)動接收器分別連接一套鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器供工作人員操作。激光打印機(jī)通過網(wǎng)線連入交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)，供商用PC機(jī)共享打印。

3.2 變電站端部署

3.2.1 變電站端拓?fù)鋱D(圖3)

圖3 變電站端設(shè)備構(gòu)建示意圖

3.2.2 變電站端配置及拓?fù)涿枋?/p>

子站端配置多路控制器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)智能接口、遠(yuǎn)程電源控制器、串口控制器、適配器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、信號分割器等設(shè)備。

協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過2M專線構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)智能接口與信號分割器配合將基于PC設(shè)備的視頻以及USB信號轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號送至多路控制器，由多路控制器負(fù)責(zé)傳送至主站端，達(dá)到管理本站的后臺機(jī)、保護(hù)信息子站、故障錄波器等設(shè)備；串口控制器與適配器配合，管理本站的交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；遠(yuǎn)程電源控制器負(fù)責(zé)控制本站服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源通斷；網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)負(fù)責(zé)承載主站系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通信，連通設(shè)備包括2M協(xié)議轉(zhuǎn)換、多路控制單元、串口控制器、遠(yuǎn)程電源控制器。

4 方案優(yōu)勢與客戶價(jià)值

4.1 變電站綜自設(shè)備的集中資產(chǎn)管理

集中管理設(shè)備包括變電站自動化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在線監(jiān)測管理、變電站設(shè)備的完全覆蓋、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、變電站綜自系統(tǒng)、保護(hù)信息子站、故障錄波、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、路由器、交換機(jī)。

4.2 變電站綜自設(shè)備的集中遠(yuǎn)程運(yùn)維管理

站端設(shè)備遠(yuǎn)程操作的實(shí)現(xiàn)，以廠站監(jiān)控系統(tǒng)為例可以實(shí)現(xiàn)信息在線瀏覽，包括保護(hù)子站信息在線瀏覽、故障錄播器信息瀏覽、監(jiān)控后臺計(jì)算機(jī)信息瀏覽；文件傳輸以及存檔包括保護(hù)動作信息文件遠(yuǎn)程下載、存檔，故障錄波文件遠(yuǎn)程下載、存檔、監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫文件下載、存檔；參數(shù)配置遠(yuǎn)程在線修改、包括綜自系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫、畫面遠(yuǎn)程在線修改、保護(hù)信息子站數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程在線修改、故障錄波器參數(shù)遠(yuǎn)程在線設(shè)定修改、通過信息保護(hù)子站實(shí)現(xiàn)保護(hù)定值修改。通過專用線路實(shí)現(xiàn)到目標(biāo)設(shè)備的獨(dú)立連接，具備靈活的帶寬選擇、多級圖像參數(shù)調(diào)整、便捷的操作界面、實(shí)用的多人遠(yuǎn)程會診功能。變電站遠(yuǎn)程維護(hù)的需求包括變電站計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備死機(jī)的解決辦法、應(yīng)用系統(tǒng)自啟動功能失效的解決辦法。

4.3 操作審計(jì)的第一手運(yùn)維資料

包括當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控、保護(hù)信息子站、故障錄波器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作的完全記錄。支持對變電站計(jì)算機(jī)設(shè)備的操作審核，支持對變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作審核，細(xì)粒度的審計(jì)精度。

4.4 變電站無人值班、遠(yuǎn)程運(yùn)維的實(shí)現(xiàn)

變電站自動化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的需要運(yùn)維人員親赴現(xiàn)場維護(hù)處理工作模式，考慮到無人值守變電站在地理位置上的偏僻性與離散性，提高了運(yùn)維人員處理故障的效率，節(jié)省了人力、物力與資金成本。

5 結(jié)束語

通過廠站端站控層系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維管理系統(tǒng)，可以對智能變電站保護(hù)裝置、自動裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、合并單元、智能單元、監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，獲取詳細(xì)的設(shè)備狀態(tài)信息而不影響設(shè)備的正常運(yùn)行。從而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，為實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備狀態(tài)檢修提供有力的技術(shù)支撐。同時(shí)，隨著第三代智能變電站和就地化繼電保護(hù)的發(fā)展[6]，該方案提出的變電站設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維管理以及深化遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)高級應(yīng)用，可以進(jìn)一步減少恢復(fù)時(shí)間，縮短停工期，增強(qiáng)安全性，提高效率。