計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在變電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中的運用

　　變電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中通過電力通信網(wǎng)對所屬變電站實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時圖像監(jiān)控、遠(yuǎn)程門禁管理、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運行和維護(hù)的安全性和可靠性，并可逐步實現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運行更為安全、可靠。

　　《水電站設(shè)計》(季刊)創(chuàng)刊于1985年，由國家電力公司成都勘測設(shè)計研究院主辦。本刊辦刊宗旨：貫徹理論和實際相結(jié)合的方針，結(jié)合工程實踐，總結(jié)交流經(jīng)驗，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，提高大中型水電站的設(shè)計、科研和建設(shè)水平，推動我國水電事業(yè)的不斷發(fā)展。主要讀者對象為從事水電工程規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工、管理、監(jiān)理、科研、試驗研究、水利水電環(huán)境及與水電相關(guān)學(xué)科的工程技術(shù)人員、大專院校師生。

　　0前言

　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在把全世界的計算機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)逐漸集成起來，形成信息高速公路，在此基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域也正在經(jīng)歷著一場前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，逐漸形成了新的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。同時，新一代的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)向工業(yè)控制領(lǐng)域的過渡和應(yīng)用，使得工業(yè)控制系統(tǒng)的集成性、復(fù)雜性和綜合性都得到了很大程度的提升。

　　1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的分析

　　1.1傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控通信技術(shù)對比分析

　　當(dāng)前自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸技術(shù)，主要有基于串口通信的RS232技術(shù)，RS485技術(shù)以及現(xiàn)場總線技術(shù)等。下面對現(xiàn)有通信傳輸技術(shù)逐一進(jìn)行簡要分析。

　　1.1.1RS232技術(shù)和RS485技術(shù)

　　RS232技術(shù)是目前工業(yè)現(xiàn)場通信中應(yīng)用最為廣泛的一種通信接口。該通信技術(shù)具有通信速率快，通信質(zhì)量可靠的明顯優(yōu)勢，但是RS232通信技術(shù)受到通信距離的限制。RS485技術(shù)，其實質(zhì)是在RS232技術(shù)發(fā)展起來的。RS485技術(shù)采用差分傳輸，這樣能夠有效地消除通信過程中的共模干擾，大大提高了通信距離。其抗干擾能力也更強(qiáng)，能夠適用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中。

　　1.1.2現(xiàn)場總線

　　現(xiàn)場總線是面向工業(yè)生產(chǎn)控制現(xiàn)場而發(fā)展起來的一種通信技術(shù)。該技術(shù)具有多點控制，自動化程度高的優(yōu)點，但是不同的廠家具有不同的現(xiàn)場總線協(xié)議，各家所做的現(xiàn)場總線自動化控制設(shè)備，互相不能夠兼容，造成了事實上的信息孤島。因此要實現(xiàn)對現(xiàn)場的統(tǒng)一自動化調(diào)度，利用現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)起來還是有一定困難的。

　　1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般分為現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)控制層、信息管理層三層其中現(xiàn)場設(shè)備層主要負(fù)責(zé)底層現(xiàn)場設(shè)備的模擬量參數(shù)的采集與A/D轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)控制層負(fù)責(zé)數(shù)字信號的傳輸，通過信息層的組態(tài)，對底層現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)實時監(jiān)測與控制。由于以太網(wǎng)支持的傳輸介質(zhì)為粗同軸電纜、細(xì)同軸電纜、雙絞線和光纖等，其最大的優(yōu)點就是簡單、經(jīng)濟(jì)實用、易于掌握。與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)相比，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：通信協(xié)議透明，兼容性好，有廣泛的技術(shù)支持;為了更好地發(fā)揮各種監(jiān)測控制系統(tǒng)的作用，協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程中各系統(tǒng)間的關(guān)系，提高安全生產(chǎn)和管理水平，必須對上述系統(tǒng)整合，進(jìn)行綜合自動化系統(tǒng)的集成建設(shè)。

　　2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在變電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中的運用

　　2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計

　　基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體上劃分為三層：信息管理層、中間層、設(shè)備控制層。

　　2.1.1信息管理層

　　信息管理層的主要目的是利用設(shè)備控制層提供的大量生產(chǎn)信息使變電站各個實體部門將能夠不受地域的限制進(jìn)行監(jiān)視與控制變電站局域網(wǎng)里的各種數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和整理，為相關(guān)的各種管理、經(jīng)營決策提供支持，實現(xiàn)管控一體化。信息管理層實現(xiàn)的途徑是通過企業(yè)外部網(wǎng)(Internet)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)，由于涉及實際的生產(chǎn)過程，必須保證網(wǎng)絡(luò)安全。

　　2.1.2中間層

　　中間層即所搭建的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，具體由DCS現(xiàn)場控制分站、遠(yuǎn)程I/O分站、現(xiàn)場操作員站、中央控制站和交換機(jī)設(shè)備及控制總線等組成。中間層為整個變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合業(yè)務(wù)提供實時數(shù)據(jù)采集和傳輸、I/O控制以及編程下載等功能。通過該網(wǎng)絡(luò)平臺往下能對變電站內(nèi)各控制子系統(tǒng)發(fā)布調(diào)用、監(jiān)測和控制命令，并能見各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運行狀態(tài)，收集所需的生產(chǎn)和安全參數(shù)。

　　2.1.3設(shè)備控制層

　　設(shè)備控制層是通過采用傳感器對底層生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行實時采集并發(fā)送傳輸，以完成各種控制、運行參數(shù)的監(jiān)測、報警和趨勢分析等功能。設(shè)備控制層是面向變電站的電氣設(shè)備及自動控制要求的遠(yuǎn)程監(jiān)控體系的最底層，主要包括現(xiàn)場的各種監(jiān)測、控制子系統(tǒng)等。

　　2.2變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器端配置

　　2.2.1數(shù)據(jù)服務(wù)器配置

　　結(jié)合變電站的應(yīng)用需求及類型，以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案、系統(tǒng)組網(wǎng)方式的確定，需要為整個遠(yuǎn)程自動監(jiān)控系統(tǒng)配備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、組態(tài)服務(wù)器，同時，由于在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上并行接入視頻負(fù)載，因此還需要視頻服務(wù)器。考慮到整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性，需要采取冗余措施提高整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性及可用性，采用兩臺服務(wù)器雙機(jī)熱備，當(dāng)其中一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障時，可自動切換到另一臺服務(wù)器，以防止數(shù)據(jù)丟失或控制失控。即使域服務(wù)器由于某種故障原因而停止工作，但這并不會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，并且在組建域的過程中，其他服務(wù)器都擁有較獨立的權(quán)限，這些服務(wù)器不會因為域服務(wù)器停止工作而癱瘓。因此域服務(wù)器無需采取冗余配置的方案。

　　2.2.2視頻服務(wù)器配置

　　由于變電站現(xiàn)場攝像頭采用網(wǎng)絡(luò)攝像儀，只需為每一臺網(wǎng)絡(luò)攝像頭設(shè)定固定IP地址，通過光纖就近接入交換機(jī)，即可實現(xiàn)變電站視頻監(jiān)控負(fù)載的聯(lián)網(wǎng)。由于一般選用的視頻服務(wù)器支持四通道信號，根據(jù)現(xiàn)場所需要的地面攝像頭數(shù)量，對視頻服務(wù)器的IP地址統(tǒng)一進(jìn)行設(shè)定，并分別就近安裝在地面攝像頭集中地，即可完成視頻服務(wù)器的統(tǒng)一調(diào)度。

　　3結(jié)語

　　隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對于工業(yè)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的要求也越來越高。對變電站遠(yuǎn)程自動監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了完整的功能性設(shè)計，并給出了相關(guān)具體的網(wǎng)絡(luò)組建方案及其技術(shù)方案，對于進(jìn)一步提高變電站遠(yuǎn)程自動監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及其現(xiàn)代遠(yuǎn)程通信技術(shù)的應(yīng)用都具有一定指導(dǎo)和借鑒意義。

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