电网系统中电气自动化应用技术的升级探析

摘要：本文针对变电站自动化系统升级之前所出现的弊端，指出电网系统升级的思路以及相关设计方案。

关键词：电气自动化应用技术；升级思路

Abstract: this article in view of the substation automation system before the abuse of the upgrade appear, and points out that the grid system upgrade ideas and related design scheme.

Keywords: electrical automation technology; Upgrade ideas

中图分类号： TU855 文献标识码：A文章编号：

伴随着发展越来越快的科学技术，电网系统也随之发生着巨大的变化，尤其是针对一些地区的变电站进行检查，所以，变电站综合自动化系统技术的应用通过电网系统的不断变化也得到不断地提升。通过多年相关经验的总结，可以发现早期开发的监控系统针对当前电力系统自动化的要求已经不能满足。面对这样的局面，怎么样将变电站自动化实现升级改造，这已经成为现在电力系统运营部门重点解决和研究的问题。

1.早期变电站自动化系统的弊端

1.1 系统运行

变电站监控系统在没有进行升级之前，通常都是以工控机作为重点，向上和间隔层设备通信，将间隔层设备上送的各种信息进行处理，其实也就是通信管理机；而远方调度主站也是需要通过向上设备实现通信，将调度子站的功能充分地发挥出来；与此同时，它本来就是变电站的监控层，主要针对变电站内人机接口、监视、管理、控制进行运作，在这种情况下，“四遥”以及继保信息处理等功能就得以实现。但是这样的运行环境，会使系统崩溃。

1.2 保护监控系统的事故和预警信号

变电站在之前进行检查总结工作过程中，其中出现很多监控系统的预警都会受到后台控制系统的控制，一旦后台监控机不能正常运行的时候，预警必然不会出现，这样的话，工作人员就不能够第一时间赶到现场，而在这种情况下，变电站的正常运行就会受到严重的影响。

1.3 增容受限制

系统软硬件没有较高的配置，没有很好地稳定性，同时，操作系统没有使用新版本，在这种情况下，变电站在需要增容改造的时候，系统的稳定性必定会受到一定的影响。

2.早期变电站自动化系统技术升级思路

如图 1 所示，间隔层测控装置将实时采集的各种测量数据发送到通信层，并由通信层向变电站层转发；同时，通信层接收来自变电站层的各种操作数据，对间隔层进行一定的控制。在早期的一般都采用以下2种通信模式：（1） 后台监控工控机安装多串口卡，利用多串口卡扩展出来的串口直接和IED装置提供的RS-485/RS-422/RS-232 通信口进行通信。（2）现场总线模式：应用到变电站自动化系统中的现场总线有 CAN 和 LONWORKS 2种，通信速率和实时性、可靠性和组网的灵活性均远高于串口通信技术，一度成为变电站自动化的主要通信方式。

图1

当前，网络的高端科技在电网自动化升级中的运用越来越广泛，而以太网局域网技术和TCP/IP互联网技术是其中发挥优势最大的两种技术，在变电站自动化系统站内局域网通信的升级改造发挥着重要的作用，所以，将这些优点作为依据，系统升级改造方案采用的基本思路为：运用新的监控系统，将一些不具备以太网通信功能的IED设备接入以太网，在这种环境下，监控系统和运动转发系统的运行一定要具有独立性，并且相互之间不能出现干扰现象。

3.变电站自动化系统升级设计方案

现阶段大部分保护测控装置以及 IED 设备都采用 RS-485、RS-422 或者 RS-232 串口作为通信接口，采用规约转换器的网络结构图如图 2 所示。规约转换器从硬件上用于实现串口和工业以太网之间的转换，软件部分的核心是进行规约解释完成不同规约之间的转换。 规约转换器采用Atop公司一款型号为GW21CMEGA 的双网口双串口网关，它是基于 ARM7 系列 CPU的硬件。

图2

4.规约转换器配合嵌入式远动子站方案

该方案中规约转换器仍采用台湾 Atop 公司的GW21C-MEGA 型双网口双串口网关，远动子站采用台湾凌华公司的智能型通信管理机。该装置作为变电站自动化系统中以及其他一些自动化系统中的一种自动化设备，用来完成将指定采集到的系统内数据通过电力线或光纤等通信介质以约定的通信规约传送到远方调度中心。

5.串口服务器方案网络结构

5.1 串口通信设备简介

串口通信设备采用 Atop 公司的 SE5116 系列 4 网口 16 串口的串口通信服务器，该服务器的功能不仅是方案一、二中的规约转换器，也是作为串口转以太网连接的桥梁，用于将众多的RS-232/422/485 串口设备连接到以太网上，同时，还可以取代方案二中的远动子站，把间隔层的数据直接上送到调度主站。

5.2 优势的对比

SE5116 装置是一个 HEADLESS（无头）设备，它没有台式机上的配置（如键盘、鼠标、显示器等）设备，也不配置软驱、硬盘等存储设备。同时该设备是一立操作的服务器，取消了风扇，能满足高弹性布线和串口扩充需要，无需更改应用程序即可让串口设备立即联网，安装快捷，管理容易，维护方便。

6.结语

综上所述，变电站自动化系统改造的综合性较强，其中方案设计、停电计划、人员配置、现场施工等都是其所涉及到的内容，与此同时，在对变电站自动化系统进行选择的时候，针对上述问题要引起足够的重视，一旦发现，就应该重点针对变电站自动化系统的整体功能进行检验。在变电站中，变电站自动化系统发挥着极为重要的作用，一套高质量的变电站大自动化系统对于变电站的安全、可靠、稳定运行都能够发挥尤为重要的作用。

参考文献：

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[2]李修伟,陈广文.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].民营科技. 2011(01).

[3]王艳,陈文刚,李璠.综自变电站网络连接方式探讨[J].科技情报开发与经济. 2009(19).

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。