調度是電力系統的指揮系統,對電網的安全、可靠、穩定、經濟運行起著重要作用。調度自動化系統提供詳盡、可靠的實時信息,保證調度員能夠了解電網的運行現狀,及時發現電網隱患,是提高調度運行管理水平的重要手段。調度自動化系統由自動化主站(MTU)、分站(遠動終端RTU)經由數據傳輸通道構成的整體。通道一方面將分站的實時信息傳送至主站,同時又將主站的命令下發至分站,其運行的可靠程度直接影響自動化系統的運行狀況。目前,國內常用的通信信道有載波、微波、特高頻、擴頻、直通電纜、衛星、光纖等幾種方式。同時根據傳送信號的不同可分為模擬通道和數字通道兩種類型。以下就調度自動化系統通道配置方案做幾點分析:
一、通道數量
我們討論通道數量時是指獨立的遠動通道。排除通道本身可靠性因素,遠動主站和分站之間通道數量越多通信越可靠。這可以從概率學推出結論: 假設單通道的運行率為95%,則雙通道的運行率為
1-(1-0.95)*(1-0.95)=99.75%
三通道的運行率為
1-(1-0.95)*(1-0.95)*(1-0.95)=99.99%
可以看出通道數量越多,其運行率越高,通信越可靠。但是通道數量大于、等于三路時,通過增加通道數量的方式來提高通信質量效果已不再明顯。因此,雙通道方案具有較高的性能價格比,為最科學的通道配置方案。同時,國家電力調度通信中心《電網調度自動化與信息化技術標準》中對通道數量也提出了意見。根據《電力系統調度自動化設計技術規程 DL 5003——1 3.3.3》規定: 遠動通道應在通信設計中統一組織。單機容量為300MW及以上或電廠總容量為800MW及以上的電廠,以及參加自動發電控制的電廠和330kV及以上電壓等級的樞紐變電站,應有2個獨立的遠動通道,當1個通道故障時,可進行自動切換或人工切換。220kV樞紐變電站有條件時也可有2個獨立通道。
隨著電力通信的迅速發展,為保證調度自動化系統的穩定運行,建議110kV以上電壓等級的變電站均應配置2個獨立的遠動通道。
二、通道分析
就目前國內常用的通道方式進行分析:
直通電纜在遠動主站和分站之間架設通信電纜,通信質量比較可靠,但是每一條通信電纜只有一條通信信道,同時當傳輸距離較遠時,衰耗比較嚴重。因此目前此方案采用的已經較少。
電力載波是我國電力通信發展初期的主要通信手段,其特點是高壓線路所到之處,均能實現載波通訊。但是模擬載波的波特率上限為600Bd,并且模擬載波和數字載波均有一個缺陷,載波機的數目隨著端點之間線路數目增加而增加。遠動主站和分站之間有N條線路,就需要2N臺載波機構成通信信道。隨著中間環節的增加,加大了故障幾率,降低了可靠性。目前仍有大部分地區保留有載波方式,但其在電力通信中的重要位置已呈下降趨勢。
微波、特高頻、擴頻為無線傳輸方式,隨著現代技術的發展,其運行可靠程度已經達到較高水平。綜合考慮安裝成本、信道數量、可靠率、通信質量、維護等諸多因素,已經成為目前主流的通信方式。在電力通信中已逐步取代載波占據主要地位。
光纖通訊以其傳輸速率高、容量大、穩定可靠等諸多優點獲得認可,但其相對昂貴的造價讓人止步,目前主要用于通信主干道的建設。市區范圍內距離調度主站較近,同時數據信息量較大的綜合自動化站也有采用光纖構造環網,提高通信可靠性。
衛星通信在傳輸信號時有一定的延時,但是不受地理位置的限制,對于不便采用其它通信方式的邊遠或山區變電站而言是一個不錯的選擇。
三、影響通信可靠程度的因素
就同一種通信方式而言,波特率越高其誤碼率越高,可靠率降低。以載波模擬通信為例,以600Bd通信時誤碼率較以300Bd通信時平均上升5倍。但是不同的通信方式其通信可靠程度又不一樣。根據現場實踐經驗,一般而言,微波通信可靠程度比載波通信高,但是比擴頻通信低。光纖通信最為可靠; 而衛星通信可靠程度介于光纖通信和擴頻通信之間。對于不同廠家的通信產品、不同的外界環境和以及設備安裝調試工藝也對通信質量產生很大影響。
模擬通道的波特率較低,一般不超過600Bd。數字通道波特率一般高于600 Bd。就目前遠動分站(RTU)而言,一般均提供有數字接口,同時也通過Modem收發模擬信號。調度主站與分站之間的通信主要采用兩類規約: 一類是循環式遠動規約,一類是問答式遠動規約。循環式遠動規約需要點對點的遠動通道結構,即每個分站均需要自己獨立的通道。問答式遠動規約可以多臺分站信號轉接在一路訊道上,通過站地址來相互區分。調度主站接受信號是一種分時系統,它提供特定的時間段來接受特定通道的信號。綜合自動化變電站的信息量較常規RTU要大,在上傳信息時其數據幀的幀長要增加,如果采用300Bd通信時,會發生因數據幀接受不全而產生的丟幀現象。因此對于綜合自動化變電站通信要采用600 Bd以上,建議使用1200Bd。
總結
在進行調度自動化系統通道方案的制定時,如果資金等各方面條件允許:
1、應優先考慮通信可靠率高的通信方式。優先采用光纖、擴頻等通道,避免采用載波、直通電纜等相對落后的方案。以保證通道的良好運行,提高通信可靠率。
2、通道盡量要采用雙通道配置方案。避免因通道中斷而產生的通信故障,保證調度自動化系統能實時、準確的為調度人員提供信息,確保電網安全、可靠、穩定、經濟的運行。
3、通道波特率選擇根據通道的不同,建議采用600 Bd以上方案,盡量不選用300 Bd的波特率。
4、優先選用數字通信方案。由于數字通信可靠率較高,優先考慮雙數字通道方案。如果條件不允許,盡量考慮一路數字、一路模擬方案,避免兩路模擬通信方案。
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