0 引言

九十年代以前變電站大都是通過遠動終端（RTU）實現數據的集中采集、處理、傳輸并接收上級調度控制中心下發的遙調、遙控命令。這種方式均為集中組屏，通過控制電纜將現場遙測、遙信、遙調及遙控信號全部引至主控樓的遠動機房或控制機房內的遙信端子柜和變送器柜上，站內監視和控制通過常規儀表盤、控制盤等設備來完成，上級調度對廠站的遙調、遙控命令通過點對點遠動通信方式直接發給RTU，RTU經過校核、處理再下發給現場執行機構以達到遠方控制要求。八十年代后期至九十年代初期以RTU兼當地功能的方式在一些廠站開始采用，但常規儀表盤柜仍然保留，這種方式只是為現場調度員或監視人員提供一種用計算機顯示畫面進行監視的手段，控制操作仍采用常規方式。九十年代中后期隨著計算機、網絡、通信技術的發展，以及微機型繼電保護裝置的大量采用和變電站監控系統在功能和可靠性方面的逐漸完善和提高，變電站監控系統在新建和擴建的變電站建設中得到較為廣泛采用。該系統通常采用分層分布式結構，按間隔設計，擴充性好，安裝比較方便，各種控制電纜直接到繼電保護小室，小室內I/O單元通過現場總線連接，并與站控層通過光纖連接，抗干擾能力強，大大地減少了控制電纜的使用和敷設數量。然而，由于生產廠家的不同，因此，所提供的系統在結構和性能方面有較大的差異，有的系統能夠滿足站內監控的要求，但是，在有些指標（如實時性）卻不能滿足上級調度控制中心的要求；有的系統雖然在指標上能夠滿足兩者的要求，但是在系統的結構上又不盡合理。筆者將從以下幾個方面對變電站計算機監控系統技術方案及其相關問題進行探討。

1．變電站計算機監控系統技術方案

變電站計算機監控系統應采用分層分布式結構，由站控層和間隔層組成，其抗干擾能力、可靠性和穩定性要滿足現場實時運行的要求，滿足各調度端對實時數據的要求，且應具有較好的可擴充性。系統具有遙測、遙信、遙調、遙控、SOE功能，實時信息能以不同規約，通過專線通道或網絡通道向有關調度中心傳送，并接收指定調度中心的控制指令。

由于各廠家的系統不盡相同，其建議的技術方案也不同，實施后的效果也有很大差別，有些則達不到設計要求，所以如何按照電網實時調度的要求，搞好技術方案的設計，并使數據得到快速、有效、合理的處理，這些都是系統設計和實施過程中需要解決的問題，下面根據對變電站計算機監控系統的研究給出幾種可行方案供參考。

1．1方案1：如圖1所示

此方案的主要特點是：

（1）I/O測控單元支持網絡功能，直接接入站控層的以太網上，實現采集數據直接上網，減少了中間轉換環節，數據傳輸比較快，但要求數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的數據庫；

（2）與有關調度中心的數據通信采用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式有兩種，一是通過專線利用串口實現數據傳輸，采用規約主要有DL/T634-1997，IEC870－5－101，μ4F，CDT，CDC TypeⅡ，SC1801等，二是通過路由器上網實現網絡數據傳輸，底層采用TCP/IP，規約主要有DL476－92，IEC60870－6 TASE 2，IEC870－5－104等。

1．2方案2：如圖2所示

此種方案的特點是：

（1）I/O測控單元通過現場總線鏈接，采集的數據通過數據處理單元接入站控層的以太網上，系統增加了一個中間數據處理環節，處理后的數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的數據庫，此方案主要解決I/O測控單元不能直接上以太網的問題；另外，隨著技術的發展，現場總線要逐步向以太網過渡；

（2）各I/O測控單元與數據處理單元通過現場總線組成的網絡傳輸實時數據；

（3）與有關調度中心的數據通信采用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式與方案1相同。

1．3方案3：如圖3所示

此種方案的特點是：

（1）I/O測控單元采集的數據通過數據處理單元接入站控層的以太網上，系統增加了一個中間數據處理環節，處理后的數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的數據庫，此方案主要解決I/O測控單元不能直接上以太網的問題；

（2）各I/O測控單元與數據處理單元通過串行總線傳輸實時數據；

（3）與有關調度中心的數據通信采用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式與方案1相同。

1．4方案4：如圖4所示

此種方案是方案2和方案3中遠傳數據方式的的一種變化型式，其特點除方案2和方案3中各自具有的特點外，主要體現在數據處理單元同時負責與有關調度中心的數據通信（遠動專線和網絡）而不再設專門的遠動通信工作站，其實現方式與上述三種方案所述相同。

這種方案也可看成是以常規RTU方式兼作站控系統的數據采集部分來實現變電站監控系統功能的。

2．幾種方案的技術性能比較

第一種方案為分布式I/O采集裝置通過內嵌網卡（口）直接上以太網，數據傳輸不經過轉接，直接送往主機和遠動工作站，因而速度最快，數據通信（專線、網絡）由專用的遠動工作站完成，不足之處是網絡負荷較重，這在設計中必須予以考慮，以及對數據流進行優化。

第二、三種方案中增加了中間數據處理機，負責采集數據的集中和處理，這兩種方案主要解決了I/O測控單元不能直接上以太網的問題，由于在數據的傳輸過程中增加了一個環節，因而數據傳輸的速度方面較第一、四種方案慢一些。

第四種方案中也增加了中間數據處理機，但此處理機不僅負責采集數據的集中和處理，同時也負責與遠方調度中心的數據通信，由于這種方案省掉了遠動工作站，故可降低造價，數據傳輸的速度也較快，這種方案不僅對中間數據處理機的技術性能、處理能力和處理速度要求較高，還要求該中間數據處理機具備網絡傳輸功能以實現網絡數據通信，一般來講該中間數據處理機要具有多CPU處理機制，能實時處理多任務、多進程，這樣才能適應多功能、高效率的要求。

上述四種方案中，遠動工作站和中間數據處理機要求采用冗余熱備用方式，以提高系統可靠性。

通過對四種方案的分析，我們認為上述四種方案在做好優化處理后均能滿足要求，但綜合比較來看第四種和第一種方案在數據處理、傳輸的效率和速度方面更為理想，而且比第二、三種方案少配兩臺機器（中間數據處理機或遠動工作站），因而可降低一些造價。

另外，需要說明的是，上述四種方案中，均考慮了網絡通信方式，在實際的工程設計和實施過程中是否采用此種方式還要根據實際通信現狀來決定。

3．數據通信方式及數據傳輸規約

目前數據通信的方式主要有兩種，一是常用的，在專線上實現的串行通信方式，采用規約主要有IEC870－5－101，DL/T634-1997，μ4F，CDT，CDC TypeⅡ，SC1801等，隨著計算機網絡技術的發展，特別是電力數據網絡的建設使用給數據通信帶來一種嶄新、快捷、可靠的方式，這就是網絡數據傳輸方式，計算機或RTU通過內部網卡（口）利用路由器上電力數據網，以TCP/IP協議實現網絡數據傳輸，由于路由器具有自動選擇、切換路由的功能，使得數據通信較專線方式更加可靠，采用的通信規約主要有DL476－92，IEC60870－6 TASE 2，IEC870－5－104等，上述兩種方式中的數據通信規約，我們建議要逐步向國際標準靠攏，專線方式采用IEC870－5－101，網絡方式采用IEC60870－6 TASE 2和IEC870－5－104。

4．變電站計算機監控系統需處理好與站內相關系統的關系

4．1變電站監控系統與繼電保護系統的關系

繼電保護系統擔負著變電站和電網安全的重要使命，是保護電力系統非常關鍵的一個環節，這是保電網安全穩定運行的最后一道關口，其安全性、可靠性等級是最高的，這些都要求繼電保護系統必須是一個獨立的系統。變電站監控系統不得影響繼電保護系統的獨立性，保護的控制回路不進入站內監控系統，監控系統只是用來顯示，一個安全可靠性等級較低的系統，不能影響到安全可靠性要求更高的系統，這是一條原則，必須堅持。

4．2變電站計算機監控系統與電能量采集系統的關系

在輸紐變電站及關口變電站一般都安裝有電能量采集系統，電能量采集系統向有關部門傳送電量信息時多采用撥號方式，隨著網絡技術的發展以及變電站計算機監控系統的建設，給電量信息通過網絡傳輸提供了另一種快速、方便的形式，所以電能量采集裝置可通過