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

周 浩

(西安市供電公司，陜西 西安 710032)

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

周 浩

(西安市供電公司，陜西 西安 710032)

針對以往維護人員對變電站監(jiān)控系統(tǒng)進行維護時必須長途跋涉到達現(xiàn)場，不僅增加了額外的交通成本，也降低了維護工作效率的問題，文中開發(fā)與設(shè)計了一種基于以太網(wǎng)的變電站遠程維護系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過以太網(wǎng)在監(jiān)控系統(tǒng)與遠程維護系統(tǒng)之間建立了一個通信通道，使維護人員能夠遠程對變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過離線或在線方式進行維護，這不僅降低了維護成本，且提高了維護人員的工作效率。

以太網(wǎng)；遠程維護；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程監(jiān)控系統(tǒng)對變電站進行統(tǒng)一的監(jiān)管與控制，故監(jiān)控系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性成為決定變電站是否能夠安全運作的關(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)的維護工作中90%以上是對監(jiān)控系統(tǒng)的軟件進行維護[2-4]。然而監(jiān)控系統(tǒng)的維護工作一般是在距離較遠的站段進行，維護人員必須經(jīng)過長途跋涉到達現(xiàn)場，不僅增加了額外的交通成本，也降低了維護工作的效率。為了使維護工作能像遠程監(jiān)控一樣進行遠程維護，本文開發(fā)與設(shè)計了一種基于以太網(wǎng)的變電站遠程維護系統(tǒng)，其使維護人員可遠程對變電站監(jiān)控系統(tǒng)進行維護，降低了維護成本并提高了維護人員的工作效率。

1 遠程維護工作

一般而言，根據(jù)工作性質(zhì)劃分，變電站監(jiān)控系統(tǒng)的維護工作可分為硬件維護和軟件維護。硬件維護主要是安裝以及調(diào)試新投入使用的設(shè)備，以及在設(shè)備損壞后根據(jù)其損壞程度進行維修或更替新的設(shè)備。軟件方面的維護指的是監(jiān)控系統(tǒng)的軟件維護，包括監(jiān)控后臺參數(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)運行異常，判斷通信是否處于正常狀態(tài)[5-6]。

硬件維護需要維護人員到達變電站現(xiàn)場對監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備進行故障診斷，才能進一步確定監(jiān)控系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的硬件設(shè)備，并進行設(shè)備維修及設(shè)備更換等操作，其不具備遠程維護的可能性。而軟件維護則主要是對監(jiān)控系統(tǒng)的軟件進行維護，其在技術(shù)上具備了遠程維護的可能性。

維護人員通過遠程維護系統(tǒng)可對監(jiān)控系統(tǒng)進行異地在線調(diào)試，修改后臺參數(shù)以及對遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行升級等操作，使監(jiān)控系統(tǒng)能正常穩(wěn)定的運行，并進一步使控制中心管理人員更好地通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)查變電站的運行狀態(tài)，及時修復(fù)變電站出現(xiàn)的故障，保證電網(wǎng)的安全運行。

2 遠程維護系統(tǒng)的組成

如圖1所示，遠程維護系統(tǒng)主要由遠程維護平臺，維護專用網(wǎng)絡(luò)通道以及若干子站控層網(wǎng)絡(luò)組成。維護人員由遠程維護平臺，通過維護專用網(wǎng)絡(luò)通道連接到子站的控層網(wǎng)絡(luò)上，再對監(jiān)控系統(tǒng)進行遠程維護。

圖1 遠程維護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 遠程維護系統(tǒng)平臺配置

目前變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的操作平臺系統(tǒng)主要為Windows和UNIX/Linux，為了使遠程維護操作系統(tǒng)與變電站監(jiān)控操作系統(tǒng)相兼容，遠程維護系統(tǒng)也應(yīng)配置Windows和UNIX/Linux兩種操作平臺，同時對所有相應(yīng)子站的數(shù)據(jù)進行備份。

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2.5 Gbit·s-1，可為遠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)為遠程維護系統(tǒng)提供維護專用網(wǎng)絡(luò)通道，具體做法為：(1)遠程維護終端連接上維護主站路由器，再通過維護主站協(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)連接維護子站路由器，再通過維護子站協(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)，從而形成從遠程維護終端到子站控層網(wǎng)絡(luò)交換機的連接網(wǎng)絡(luò)，進而構(gòu)建了維護系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間穩(wěn)定的通信通道，其網(wǎng)絡(luò)詳細構(gòu)成如圖2所示。

圖2 使用維護終端的遠程維護系統(tǒng)

3 基于以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)遠程維護系統(tǒng)

3.1 遠程維護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖3所示，基于以太網(wǎng)的變電站遠程維護系統(tǒng)主要由維護工作站，同步數(shù)字體系通信網(wǎng)以及地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心遠程維護工作站組成。維護工作站通過三層交換機相連，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)度中心遠程維護工作站相連，從而形成一個通信通道。地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心遠程維護工作站負責(zé)調(diào)度維護工作中對變電站監(jiān)控系統(tǒng)進行遠程維護。

圖3 以太網(wǎng)模式遠程維護系統(tǒng)

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)遠程維護接口

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)議標準。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、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮忍攸c，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，后臺服務(wù)器、管理人員、操作人員的工作平臺、遠動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)任何子站的后臺系統(tǒng)主機，從而實現(xiàn)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的遠程維護。

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。前置系統(tǒng)的組態(tài)工具主要安裝在后臺系統(tǒng)主機上，當(dāng)組態(tài)設(shè)置完成后，只需將其安裝到前置系統(tǒng)主機中即可。因此，若想對監(jiān)控系統(tǒng)進行遠程維護，只要掌握后臺系統(tǒng)的控制權(quán)限即可實現(xiàn)遠程維護工作。

若變電站的前置系統(tǒng)主機與后臺系統(tǒng)主機是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信的，則只需要將遠程維護系統(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)交換機上，遠程維護系統(tǒng)就可以訪問監(jiān)控系統(tǒng)后臺主機，并通過監(jiān)控系統(tǒng)后后臺連接到前臺系統(tǒng)主機，再通過組態(tài)工具進行遠程維護工作。若變電站的前置系統(tǒng)主機與后臺系統(tǒng)主機是串口或現(xiàn)場總線進行通信的，則監(jiān)控系統(tǒng)后臺主機需要通過網(wǎng)卡與遠程維護終端相連接，進而實現(xiàn)遠程維護工作。

3.3 遠程維護工作

為確保遠程維護工作順利進行，需要確保在遠程維護過程中監(jiān)控系統(tǒng)能正常運行，這主要通過對系統(tǒng)配備雙套工作系統(tǒng)來解決，即對監(jiān)控系統(tǒng)配備雙后臺及雙遠東系統(tǒng)，當(dāng)其中一套工作系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，監(jiān)控系統(tǒng)能啟動另一套工作系統(tǒng)，并對異常系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行備份。當(dāng)維護工作完成后，記錄本次遠程維護日志，為日后提供相關(guān)維護記錄查詢。

3.3.1 離線維護

離線維護是指遠程維護平臺通過對監(jiān)控系統(tǒng)異常工作系統(tǒng)備份文件的相關(guān)數(shù)據(jù)進行修改，然后將修改后的文件遠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)的遠程維護。通過離線維護方法，可較好地修改監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫文件數(shù)據(jù)、光字信號和報表等。

3.3.2 在線維護

遠程維護是系統(tǒng)主機通過遠程維護系統(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)維護節(jié)點上，并利用遠程電腦控制軟件控制監(jiān)控系統(tǒng)的主機，再對監(jiān)控系統(tǒng)后臺主機的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的修改，并下載到前置系統(tǒng)主機上，完成整個遠程維護工作[7-8]。

4 結(jié)束語

變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)對維持電網(wǎng)正常運行具有重要意義，其傳統(tǒng)的維護方式是維護人員經(jīng)過長途跋涉到達現(xiàn)場進行維護，不僅增加了額外的交通成本，也降低了維護工作的效率。本文開發(fā)與設(shè)計了一種基于以太網(wǎng)的變電站遠程維護系統(tǒng)，其通過以太網(wǎng)在監(jiān)控系統(tǒng)與遠程維護系統(tǒng)之間建立了一個通信通道，使維護人員能夠遠程對變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過離線或在線方式進行維護，降低了維護成本，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)及其自動化。

TP393.11

A

1007-7820(2016)12-145-03