县调自动化前置系统建设探讨
关键词：通道路由 切换 前置系统
电力系统调度自动化前置系统担负着与各变电站自动化装置之间数据通讯及规约解释等任务，在主站和子站之间，通过各种通道传送后，经调制或解调，智能切换后送给主站或子站，是SCADA/EMS系统的基础与桥梁。但随着通信和技术的，前置系统技术发展速度也很快，下面将就县级调度自动化系统升级时前置系统的建设作如下探讨。
1 通道路由的选择
变电站远动信息传输通道的选用应根据现有通信网方式和远动传输规约模式决定。我市电力信息网已建成，逐步由过去单一的模拟通道(如载波)或数字通道(如扩频)等，过渡到以光纤联网技术为基础的网络通信，具备多路4E/M模拟通道、232数字通道、10/100M以太网等多种通道传输模式。
新建变电站通道路由选用方案：目前新建变电站一般都新上光纤通道，远动信息传输规约以104规约为主，应首先选用10/100M以太网通道为主通道。考虑调度实时控制信息要满足电力系统二次安全防护要求，自动化信息网络传输通道不与MIS网通道共用，在变电站常使用通信网独立的2M电路，通过10M/2M协议转换，在SDH电路上传输，再由2M/10M协议转换的传输方式。同时考虑兼顾已有的通信方式，可选用4E/M模拟通道或232数字通道作为备用通道传输CDT或101规约的远动信息。
已建变电站通道路由选用方案：选用4E/M模拟通道或232数字通道，通信速率在600~1200bit/s。4E/M模拟通道和232数字通道选用原则：一般变电站通信汇总机首先有232数字信号出来，如何考虑选用232数字通道还是4E/M模拟通道呢？ 选用哪种通道，要考虑现场的具体情况。4E/M模拟通道在传输距离和抗干扰方面要优于232数字通道，但4E/M模拟通道在传输速率方面低于232数字通道，并且要增加调制、解调环节。若远动装置离传输设备距离较远，大于15m，周围环境电磁干扰较强且传输信息量不太多时可选用4E/M模拟通道；若远动装置离传输设备距离较近，传输设备有232数字通道接口，可优先选用232数字通道；若远动装置离传输设备距离较远又需用232数字通道接口时，应在远动装置和传输设备侧加装对应的长线驱动设备。信号电缆要求使用屏蔽电缆，屏蔽层两端要接地，敷设时避开强电，电缆尽可能短。如果对已建变电站的通信规约进行改造为104通信规约，那么还可考虑首先选用10/100M以太网通道路由。
对每个站备用通道路由的考虑。按照无人值班变电站的运行管理规定，每个站要有具备不同路由性质的双通道。目前我市光纤通信网已建成，根据现有的通信网络，县级调度自动化数据传输双通道的选择方案：对于环网通信上的站点，如果站点光设备运行可靠，可认为具备双通道运行。对于不是环网节点的站点或光设备运行不可靠的环网站点应考虑选用另一通道性质的路由。而光纤通信建成以前运行的传输设备，如载波、扩频设备等，技术已比较成熟，并已积累了丰富的运行经验，不应一下都停役。若设备运行稳定，应予保留，继续加强维护，为自动化信息传输提供一个备用通道，增强调度自动化系统数据传输的可靠性。
2 通道设备
通道设备指：调制解调器、光电隔离板（或长线驱动器）、交换机，其作用是适配通道信号。
一般情况下，若通道信号为模拟调制信号，应选用调制解调器（MODEM）；若通道信号为RS-232数字信号，应选用光电隔离板；若通道信号为RS-232数字信号且信号电缆较长时，应采用长线驱动器并在远端加装对应的长线驱动设备。由于终端服务器只能接收异步信号，部分型号通道设备上具有同/异步转换装置，用于接收同步信号。通道设备型号，应根据系统实际情况及设计规划而确定。
现在智能通道板已大量投入使用，改变了传统的通道切换模式。智能通道板实际上是一种可编程的MODEM板，可通过程序控制通道板在输入的主备通道之间切换，前置机与通道板采用内部协议进行通信。其优点是不需要通道切换柜，简化了前置系统接线，提高了系统可靠性，同时又降低了成本。双通道切换根据接收电平和误码率自动切换。通道切换除了可以自动切换外，还应具有人工切换的能力。
3 前置系统切换技术
前置系统可实现一个厂站的多通道的处理，即我们所说的厂站通信的多元问题，应具备在不同的通道上，可以是不同的通信介质也可以是不同的通信规约，其中一条通道是主要的，其它通道则为备用的。它能够方便实现104规约同其它规约的主备切换，并做到切换层位于数据层。前置系统切换可以完成对上行双通道信号及下行信号的切换选择，切换时不丢失原始数据。前置系统切换有两种切换方式：
整机切换方式：当切换指令切向主机时，此时前置主机为运行状态，前置备机处于热备用状态；切换指令切向备机时，此时前置备机为运行状态，前置主机处于热备用状态。运行状态的前置机，各路的下行数据（TXD）均可下达到调制解调器送往远方设备。而备用状态的前置机下行信号（TXD）均被断开。
单路切换方式：假若前置主机（运行状态）的某一路出现故障，前置机可发控制信号指令使之切换到前置备机（备用状态）相应的某一路。
整机切换方式对前置主备机之间切换，单路切换方式不仅对前置主备机之间切换，同时对每个站的主备通道之间切换，运行比较灵活，一般都采用这种切换方式。 4 前置系统结构形式
前置系统的结构形式对系统的接入方式、运行可靠性、灵活性都有着一定的影响。作为县级调度自动化系统，目前前置接入部分结构方式主要有以下三种结构方式（以模拟信号连接到通道板为例，若是数字信号，通道板就是数字隔离板）。
第一种结构方式，见图1。
某厂站双路信号经智能双通道板输出，主通道输出两路232数字信号，分别到通信汇总终端A、B（如MOXA串口扩展板）再通过多功能串口板到前置机A和B。
主要优点：直接传送数字信号以RS-232方式连接到计算机；资金投入相对较少。
主要缺点：接线比较复杂；对某一双通道厂站而言，前置计算机当前只能接收和监测其中一个通道的信号，另一通道运行情况无法监视；前置计算机同时处理多厂站信号时负担较重；不能处理104通讯协议；接受厂站的数量有限，并且当其中某个接口通信有异常时，会影响其他接口的通信。
第二种结构方式，如图2。
某厂站双路信号经智能双通道板输出，主、备通道都输出232数字信号，分别经过切换板（有的切换板已集成到通道板），主、备通道的信号都送到终端通信服务器组A、B（如CHASE、MOXA通信服务器），然后通过网络方式到前置计算机A和B。由前置系统逻辑判别主备通道。
主要优点：对前置计算机而言，可以同时监测某厂站两个通道的运行情况，是完整意义的双通道结构方式；前置系统处理远动信号速度较快；支持网络104通讯协议。
主要缺点：硬件多、投资大、接线较复杂；系统交换机同时处理前置和后台的数据，负担较重；前置计算机同时处理各厂站双通道信号，数据量大，负担重。
第三种结构方式，见图3。
某厂站双路信号经智能双通道板输出，主通道输出两路232数字信号，分别送到终端通信服务器组A、B（如CHASE、MOXA通信服务器），然后通过网络方式到前置计算机A和B。前置系统交换机与后台系统交换机分开。
主要优点：结构简洁，投资适中，接线方式清晰；前置和后台系统采用两个不同的网络，数据处理负担均匀、安全稳定，数据处理速度快；前置系统直接与厂站以网络104方式进行通讯；
主要缺点：前置计算机不监测备用通道运行情况，备用通道有异常不能及时发现。
上述结构方式中,终端服务器组通常包括1个以上的终端服务器。前置系统采用通信服务器(Terminal Server)代替串口扩展设备已成为趋势。每个终端服务器具有16个通信串口，可以与16路RTU进行通信。根据系统规模的大小，配备相应数量的终端服务器作为通讯设备。硬件采用积木式结构，软件采用模块化标准化结构。其优点是：与硬件无关，前置工作站可采用多种硬件；通信速度快，每串口提供230.4kbit/s；编程简单，完全采用socket接口进行编程；接线简单，前置机仅连接网络线；扩展性好，不间断、平滑完成系统扩展；开放性好，支持高速数据通道，可平滑过渡到下一代通信方式。
5 前置系统结构形式
县调自动化前置系统选用的结构方式要按现场设计要求，方式一已淘汰，真正使用的是方式二、方式三或两种方式的组合。要走出一个误区，不能认为功能越多越好，结构越全越好，要根据使用系统的硬件性能和软件特点以及条件综合考虑确定，真正按《县级调度自动化典型设计》和《县级电网调度自动化系统实用化验收细则》的要求，实现其功能，技术指标合格并能稳定运行，就可以在电网中发挥重要作用。