電力系統(tǒng)中微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)方面問題的思考

鐘守坤

【摘要】討論了電力系統(tǒng)發(fā)展的各個(gè)階段及其調(diào)度自動(dòng)化對遠(yuǎn)動(dòng)功能的需求，探討了電力系統(tǒng)自動(dòng)化對微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)功能的基本要求。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化；遠(yuǎn)動(dòng)；規(guī)約；四遙；微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號： F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

電力系統(tǒng)自動(dòng)化主要包括生產(chǎn)過程中的自動(dòng)檢測、自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制功能，另外系統(tǒng)和元件中的自動(dòng)安全保護(hù)功能與網(wǎng)絡(luò)信息中的自動(dòng)傳輸也是其重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)真正的自動(dòng)化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)必不可少，通過遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此，遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在加快電力系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)程中起著至關(guān)重要的作用。

1電力是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的動(dòng)力心臟，供電的可靠性和電能質(zhì)量直接關(guān)系到電力客戶的切身利益。為了提高供電可靠性和電能質(zhì)量，現(xiàn)在電力系統(tǒng)中普遍采用了遠(yuǎn)動(dòng)裝置，用于集中監(jiān)視和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。運(yùn)動(dòng)裝置的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)不同階段。

早期，電力調(diào)度控制中心沒有辦法及時(shí)地了解和監(jiān)視各廠站設(shè)備的運(yùn)行情況，更談不上對各廠站的設(shè)備進(jìn)行直接控制。各站供電系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行情況，各條線路的電流、電壓、功率等情況調(diào)度中心都不能及時(shí)掌握，調(diào)度員和各個(gè)變電站的聯(lián)系主要是電話，每天由各變電站值班人員定時(shí)用電話向調(diào)度員報(bào)告本站的電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)，調(diào)度員需要根據(jù)情況匯總、分析，花費(fèi)很長時(shí)間才能掌握全廠供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的有限信息。由于電力系統(tǒng)是實(shí)時(shí)變化的，就這些信息來說已經(jīng)屬于“歷史”的了。調(diào)度員只能根據(jù)事前通過大量人工計(jì)算得到的各種系統(tǒng)運(yùn)行方式，結(jié)合這些有限的“歷史”性信息，加上個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，選擇某種運(yùn)行方式，再用電話通知各個(gè)變電站值班人員進(jìn)行調(diào)整控制。一旦發(fā)生事故，也不能及時(shí)了解事故現(xiàn)場情況，及時(shí)進(jìn)行事故處理，需要較長的時(shí)間，才能恢復(fù)正常運(yùn)行。顯然，這種落后的“遠(yuǎn)動(dòng)”方式直接影響供電企業(yè)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

第二個(gè)發(fā)展階段是遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)采用。安裝于各個(gè)變電站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，采集各車間的負(fù)荷情況，各線路電流，電壓，功率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及各開關(guān)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，然后通過控制電纜傳給調(diào)度中心并直接顯示在調(diào)度臺(tái)的儀表和模擬屏上。調(diào)度員可以隨時(shí)看到這些運(yùn)行參數(shù)和全系統(tǒng)運(yùn)行方式，還可以立刻“看到”開關(guān)等設(shè)備的事故跳閘（模擬屏上相應(yīng)的圖形閃光）。調(diào)度中心可以有效地對全廠供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。調(diào)度員還可以在調(diào)度中心直接對某些開關(guān)進(jìn)行投入和切除的操作。這種布線邏輯式的遠(yuǎn)動(dòng)裝置的采用，使電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最基本的遙測、遙信、遙控的功能。

第三個(gè)發(fā)展階段是電子計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，對電能質(zhì)量及供電可靠性的要求越來越高，人們對系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也越來越重視。全面解決這些問題，就需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的分析和計(jì)算。監(jiān)控系統(tǒng)需要裝備類似人的“大腦”的設(shè)備，這就是電子計(jì)算機(jī)。

2電力系統(tǒng)對“四遙”的要求

要實(shí)現(xiàn)變電站的無人值班少人值守，我們必須能及時(shí)準(zhǔn)確地把變電站內(nèi)各條線路的電壓、電流、有功、無功、電度、各個(gè)斷路器及隔離開關(guān)的狀態(tài)及各種繼電保護(hù)動(dòng)作信息傳至調(diào)度中心，同時(shí)能接收調(diào)度中心下發(fā)的對時(shí)和遙控遙調(diào)命令，并能對系統(tǒng)對時(shí)、控制斷路器的合分操作、調(diào)節(jié)變壓器檔位，所以必須滿足下列要求：

實(shí)時(shí)性：電力系統(tǒng)的運(yùn)行瞬息萬變，每一個(gè)小的故障和誤操作都可能造成嚴(yán)重后果，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來不可估量的損失，輕則損壞設(shè)備，重則危及人的生命，這就要求變電站的信息能以最快的速度傳到調(diào)度中心。

可靠性：可靠性主要是針對遙控、遙調(diào)功能而言，由于變電站已撤走值班人員，這就需要由調(diào)度中心對相應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行合、分操作來完成送電和停電任務(wù)，如果不能可靠地控制相應(yīng)開關(guān)，就可能造成對重要用戶的停電，造成經(jīng)濟(jì)損失。

多任務(wù)：變電站的運(yùn)動(dòng)中遙測、遙信是要由變電站發(fā)往調(diào)度中心的，我們稱其為上行信息，遙控、遙調(diào)是由調(diào)度中心發(fā)往變電站的，我們稱其為下行信息。“四遙”的實(shí)時(shí)性和可靠性就要求這兩種信息同步傳送，相互獨(dú)立，不能因?yàn)橄滦行畔⒂绊戇b測、遙信的實(shí)時(shí)性，更不能因下行信息影響遙控、遙調(diào)的可靠性。

3電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人值班的條件

電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)無人值班必須具備以下兩個(gè)條件：

高速可靠的傳輸信道：電力系統(tǒng)傳送的信息量非常大（包括遙測、遙信、電度、保護(hù)動(dòng)作信息等）。要滿足其傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求，就必須保證信息傳送的速度，要保證遙控、遙調(diào)的可靠性就必須保證要有可靠的傳輸信道，傳輸信道主要有音頻線路、載波信道、光纖信道、無線信道等。我國目前以電力線載波信道為主，但在載波信道中傳輸數(shù)據(jù)的速率較低，通常在1200波特以下，且只能傳輸模擬信號，抗干擾性較差。為了克服電力線載波信道的缺陷，在一些比較重要的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中采用光纖信道傳輸數(shù)據(jù)，光纖信道具有可用頻帶寬、通信容量大、中繼距離長、抗干擾性強(qiáng)、傳輸數(shù)據(jù)速率高、能直接傳輸數(shù)字信號等特點(diǎn)。保證傳輸信道的可靠性是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)功能基本條件，它的故障將導(dǎo)致一個(gè)或數(shù)個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)終端單元（RTU）失效，因此，在一些重要的廠站中設(shè)置了雙通道自動(dòng)切換功能，用以保證傳輸信道的實(shí)時(shí)通暢。

全面完善的傳輸規(guī)約：為了配合全國電力系統(tǒng)的兩網(wǎng)改造，目前國內(nèi)各種品牌的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)終端單元（RTU）如雨后春筍般地出現(xiàn)，讓人目不暇接，而我國縣局一般都轄有十來個(gè)變電站而市局所轄變電站可多達(dá)幾十個(gè)，所以其調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)終端單元不可能只用一個(gè)廠家的設(shè)備，為了使不同廠家的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)終端單元順利接口，這就要求有相對固定的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約，國內(nèi)常用的規(guī)約主要有循環(huán)式和問答式。循環(huán)式規(guī)約主要指部頒CDT規(guī)約，適用于點(diǎn)對點(diǎn)的通道結(jié)構(gòu)，以遠(yuǎn)動(dòng)終端單元（RTU）為主動(dòng)方循環(huán)向調(diào)度發(fā)送數(shù)據(jù)，是在我國廣泛使用的一種數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約；問答式規(guī)約主要有u4f規(guī)約、SCl801規(guī)約、DNP3.0規(guī)約、IEC870-5—101規(guī)約等，特點(diǎn)是適用于多種通道結(jié)構(gòu)（點(diǎn)對點(diǎn)、總線型、環(huán)型等），調(diào)度端掌握通信的主動(dòng)權(quán)，遠(yuǎn)動(dòng)終端單元（RTU）一般不主動(dòng)發(fā)送信息，只是在調(diào)度端詢問時(shí)才發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，隨著IEC870-5—101規(guī)約的頒布和推廣使用，問答式規(guī)約將逐漸取代循環(huán)式規(guī)約而成為電力系統(tǒng)的主流傳輸規(guī)約。

4.系統(tǒng)“四遙”的實(shí)現(xiàn)

分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)“四遙”一般集保護(hù)、測量、控制于一體，有完善的SCADA功能。

本系統(tǒng)中由測控裝置、線路保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝置采集站內(nèi)信息，通過LON網(wǎng)送往前置機(jī)，前置機(jī)分別通過高速局域網(wǎng)和RS-232送往操作員站和調(diào)度中心，同時(shí)前置機(jī)又可接收操作員站和調(diào)度中心下發(fā)的控制命令和對時(shí)命令。

由此可見，該系統(tǒng)是通過前置機(jī)與調(diào)度中心進(jìn)行直接聯(lián)系的，該前置機(jī)采用AMX實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem），它可以調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制任務(wù)，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，滿足對時(shí)間的限制和要求。

5遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的循環(huán)式數(shù)據(jù)傳送規(guī)約。

為了在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，變電站、電廠和調(diào)度中心擁有良好的數(shù)據(jù)通信，而建立的一種在信道編譯碼前的一種預(yù)先約定的通信方式和數(shù)據(jù)格式。一般是以數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳送。重要的遙測安排在A 幀，次要的安排在B 幀，一般的安排在C 幀。D1 幀一般為遙信狀態(tài)，D2 幀為電能脈沖記數(shù)，E 幀為事件順序記錄，按照A、B、C、D1、D2 幀的循環(huán)順序傳送，E 幀可以連續(xù)組織若干幀在規(guī)定的位置傳送。對于幀結(jié)構(gòu)，一般以同步字開頭，并有控制字和信息字。通過幀格式的包裝之后，數(shù)據(jù)就可以按照規(guī)約進(jìn)行傳送。

6結(jié)束語

隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行水平和管理水平的提高，特別是國家電網(wǎng)公司發(fā)展智能化、數(shù)字化電網(wǎng)的要求，越來越多的新建變電站和老站需要上微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以達(dá)到無人值守的目的，遠(yuǎn)動(dòng)在系統(tǒng)中的重要性越來越突出。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展和在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)將向著高速率、大容量的方向發(fā)展，工業(yè)電視監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的結(jié)合，將使傳統(tǒng)的“四遙”變?yōu)榘ā斑b視”在內(nèi)的“五遙”更好地為電力生產(chǎn)和管理服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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